​Крымский мост: М2М-технологии в строительстве

Строящийся мост через Керченский пролив, который свяжет Таманский полуостров с Крымским, будет одним из крупнейших в России. Для нашей страны этот проект стал символом не только сильной политической воли, но и высокой степени экономического развития, которого она достигла за последнее десятилетие. Последнее, в свою очередь, создало возможности для использования при строительстве моста передовых современных технологий, в том числе телеметрических. В этой статье будет рассмотрено, как именно М2М помогают строить мост в Крым.

Крымский мост в процессе строительства

Перед тем, как рассказать о технологиях, которые применяются при строительстве Крымского моста, необходимо обозначить масштаб проекта. Протяженность моста составляет 19 км, причем он состоит из параллельно расположенных автомобильной и железной дорог. Трасса начинается на Таманском полуострове, проходит по существующей 5-километровой дамбе и острову Тузла, пересекает Керченский пролив и выходит на крымский берег. Путь судов, курсирующих по проливу, расположен под мостом. Для этого предусмотрена арка высотой 35 и длиной 227 метров.

Сроки строительства Крымского моста - рекордные: движение автомобилей откроется в декабре 2018 года, поездов – в 2019 году. Новая транспортная артерия обеспечит пропуск 14 миллионов пассажиров и 13 миллионов тонн грузов в год. Сметная стоимость проекта, как сообщило «РИА Новости», составила 211,852 млрд рублей.

Уже сейчас очевидно, что мост через Керченский пролив станет одним из самых сложных сооружений в инженерной практике России. Об этом, например, заявлял министр транспорта РФ Максим Соколов. Его слова приводит «РИА Новости».

Более 270 тысяч тонн металла, это порядка полумиллиона кубометров бетона, это большое количество труб, которые будут забиты в основание этого моста для формирования свайного поля. Таким образом, мы говорим о том, что это действительно одно из самых сложных инженерных сооружений, которое до этого момента было в нашей инженерной практике

Максим Соколов, министр транспорта РФ

М2М уже на этапе концепции

В 2014 году концепция проекта Крымского моста была детально проработана, а в 2015 году инженеры приступили к проектированию моста.

Как рассказали M2M Russia News в пресс-службе Крымского моста, беспроводные технологии применялись уже в процессе изучения инженерно-геологических условий будущего строительства. Проверка территории предполагаемого строительства велась многие месяцы. Комплекс исследований включал в себя статическое зондирование, сейсмотектонические, инженерно-геофизические исследования различными методами, для которых применялись «умные» приборы и датчики, способные передавать информацию на другие устройства на расстоянии.

Установка свай

Например, для регистрации локальной сейсмичности в районе предполагаемого строительства моста была развернута сейсмическая сеть из сухопутных и донных морских сейсмических станций. С помощью специальных устройств удалось провести детальные исследования и уточнить положение глубинных разломов как в земных недрах, так и в близповерхностном слое.

Испытание грунтов

Сейсмика – не единственное серьёзное препятствие, с которым столкнулись специалисты при строительстве Крымского моста. Дело в том, что дно Керченского пролива очень илистое: ил уходит на глубину 60-70 метров. Первая опора моста была выведена на проектную отметку в апреле 2016 года, а всего же, согласно проекту, мост через Керченский пролив встанет на 595 опор. Для этого необходимо погрузить на разную глубину 5,5 тысяч свай трех типов - трубчатых, призматических и буронабивных. Трубчатые сваи забиваются как вертикально, так и под углом на участках с наиболее сложной геологией и высокой сейсмикой. В акватории глубина их погружения достигнет 94 метров - это высота 30-этажного здания.

Предвидя все возможные трудности, ещё в 2015 году специалисты провели динамические и статические испытания оснований грунтов на таманском и керченском берегах при помощи свай. Исследования прошли в естественных условиях – на месте будущего строительства моста через Керченский пролив, на участках с наиболее сложными геологическими условиями. В ходе испытаний удалось проверить свойства и несущую способность коренных пород, на которые должны опираться сваи моста.

Сварка свай

Например, на косе Тузла – участке с наиболее сложными геологическими условиями, был установлен испытательный стенд со сваей. Ее погрузили на определенную глубину. Через несколько дней начались динамические испытания дизель-молотом. После серии ударов по свае фиксировалась ее осадка, а также степень сопротивления грунта. Замеры проводились специалистами «НИИ диагностики» с помощью специальных приборов и закрепленных на свае датчиков – это лазерные высокоточные датчики с частотой опроса 1000 Гц и точностью 1 тысячная мм.

Далее сваю испытывали статическими нагрузками: сначала гидравлические домкраты давили на нее сверху, потом сваю выдергивали из грунта. На основании полученных данных проектировщики рассчитали оптимальные параметры фундаментов мостовых опор, которые должны обеспечить надежную работу моста в существующих природных условиях.

Несущая способность свай

Помимо проверки грунтов, М2М-технологии активно применяются в проверке несущей способности свай. В 2016 году в процессе строительства моста несущая способность свай, погружаемых на разную глубину, проверяется динамическим, акустическим и ультразвуковым методами. Например, на поверхность трубчатых свай устанавливаются датчики, которые фиксируют амплитуду и частоту колебаний металлических стволов в процессе их забивки в грунт гидравлическими молотами. На основе полученных данных контролируется фактическая несущая способность свай.

Трубчатые сваи частично заполняются тяжелым гидротехническим бетоном на глубину около 5 метров от поверхности грунта (или дна моря с учетом размыва) – так создается железобетонное ядро. В ходе натурных испытаний на специальном стенде, развернутом на строительной площадке, была проверена надежность контакта между бетоном и металлическим стволом. Для этого понадобилось более 100 датчиков.

Монолитность буронабивных свай проверяется с помощью ультразвукового излучателя и приемника, которые пропускаются по всей длине исследуемой сваи. Прочность и плотность бетона определяются по скорости и траектории распространения импульсов. Положительный результат испытаний свай подтверждает правильность действий проектировщиков и строителей и позволяет перейти на следующую ступень процесса строительства моста – монтажу ростверков и надземных элементов мостовых опор.

Даже сейчас каждая свая снабжена датчиком, и строители видят, как ведет себя опора, и какие нагрузки она испытывает. Все показания с датчиков передаются в базу данных, что позволяет в режиме реального времени, с экрана компьютера, видеть, что происходит со сваями: сжатие, растяжение, как свая реагирует на то, что сверху установлены домкраты и возрастает нагрузка.

Прогноз погоды

Ещё одна сфера применения М2М при строительстве моста – метеонаблюдения. Со стороны Керчи и Тамани, а также на острове Тузла в Керченском проливе установлены три метеостанции, которые обеспечивают строителей моста оперативными прогнозами погоды. Приборы и датчики измеряют силу и направление ветра, температуру и влажность воздуха, атмосферное давление, количество выпавших твердых и жидких осадков. Информация поступает в штабы строительства на обеих берегах пролива. Актуальные метеосводки позволяют мостостроителям планировать работу в акватории с учетом погодных условий.

Активная фаза строительства

Более того, прежде чем приступить к погружению свай, весь проект был просчитан в лабораторных условиях. Была сделана компьютерная модель, которая учитывала погодные условия: в Керченском проливе часто бывают сильные ветра и волны. Как рассказал ранее заместитель начальника отделения гидроаэродинамики Крыловского научного центра Сергей Соловьев, специалистами рассматривалась вероятность появления ветра максимально большого значения, а также промежуток, когда он может появляться раз в 50 лет по статистике, раз в 100 лет — ураган. Расчетные данные закладываются именно на такой ветер.

В настоящее время Крымский мост строится одновременно на суше и в акватории. На сухопутных участках уже готово 10 опор: 5 для автомобильной и 5 для железной дорог. Погружено более 650 свай разного типа. К работам привлечено более 2 тысяч работников из разных регионов России, включая Крым и Краснодарский край.