Крымский мост

Крымский мост, мост через Керченский пролив - — строящийся транспортный переход через Керченский пролив. Планируется возвести мост с железнодорожным и автодорожным проездами. Мост пройдёт между Керченским и Таманским полуостровами через остров Тузла и Тузлинскую косу. Дорожная развязка моста со стороны Тамани строится одновременно и для моста, и для строящегося крупнейшего порта России на Чёрном Море — порта Тамань. Мост является частью создаваемой кольцевой дороги вокруг Черного моря для нужд черноморских государств на 450 км сокращая дорогу без необходимости объезда через Ростов-на-Дону.

Масштабный проект планируется реализовать в сжатые сроки — уже к концу 2018 года должен состояться запуск автомобильной части моста, в конце 2019 года — железнодорожной. Мост и автомобильные подходы к нему должны стать частью автострады А-290 Керчь — Новороссийск.

Смотрите также: транспортная компания Евразийский мост eurasian-bridge.kz

Для ускорения строительства моста была выбрана технология возведения пролетов из металлоконструкций, а для сложного морского участка с илистым грунтом толщиной до 19 метров используются металлические трубчатые сваи. Интенсивное использование металлических конструкций, в том числе погруженных в морскую воду, потребовало использование инновационных антикоррозийных технологий, а также расчётов толщины металлических конструкций с учётом скорости коррозии. Фундамент моста использует такое количество современных технологических решений, что некоторые обозреватели относят сооружение к «инженерному чуду».

Сложные тектонические условия в зоне возможных землетрясений и слой пластичных осадочных пород ила на дне пролива потребовали создать весьма длинный свайный фундамент до полутвёрдых глин на глубине до 58 метров, для чего использовали сваи длиной до 94 метров.

Предыстория

Керченский пролив ещё во времена Боспорского царства был весьма мелководным и назывался «Бычий брод», так как киммерийцы могли перегонять вброд через пролив свои стада через мелководье. В дальнейшем геологические процессы приводят к постепенному размытию пород в проливе. Это процесс продолжается до сих пор, в том числе сравнительно недавно, в конце 1920-х годов, отделилась в остров Тузлинская коса.

В 1903 году идеей строительства моста через Керченский пролив заинтересовался император Николай II. К проектированию были подключены лучшие российские инженеры, которые к 1910 году разработали проект «Керченского переезда» реализации которого помешала Первая мировая война.

В 1930-е годы советские учёные спроектировали масштабное сооружение — железнодорожную линию от Херсона до Поти через Керченский пролив. Крупнотоннажные детали конструкций моста отечественные заводы изготовить не могли, и их заказали в Германии. Проект не был реализован в связи с началом Второй мировой войны.

В 1943 году немецкие войска соорудили канатную дорогу с пропускной способностью до тысячи тонн груза в день. Гитлер потребовал возвести пятикилометровый постоянный мост[16], однако проект не был реализован.

После освобождения Крыма от немецких войск весной 1944 года началось строительство Керченского железнодорожного моста. Мост был временной конструкции, где одновременно с металлическими сваями и бетонными ростверками интенсивно использовались деревянные сваи и деревянные детали пролетов. Благодаря некапитальной конструкции мост удалось быстро возвести и уже в ноябре чрез Керченский пролив прошли первые грузы. Длина моста составила четыре с половиной киллометра, ширина — 22 метра, он имел 115 пролётов по 27 метров каждый и стодесятиметровое поворотное устройство в средней части для обеспечения прохода крупнотоннажных судов.

В феврале 1945 года по мосту проехал личный поезд Ворошилова, на котором возвращались с Ялтинской конференции главы правительств стран Антигитлеровской коалиции.

Тем не менее, к началу 1945 года мост все ещё не был полностью достроен по причине сильных штормов. В том числе не соорудили большую часть ледорезов. В конце февраля 1945 года лёд, нагнанный ветром с Азовского моря, разрушил 42 опоры моста. Правительственная комиссия рекомендовала разобрать временный мост. После окончания войны рассматривался вопрос о строительстве нового моста на месте разрушенного. Заместитель наркома путей сообщения Гоциридзе, представляя проект нового моста Иосифу Сталину, в качестве последнего аргумента заявил: «Это, товарищ Сталин, будет царь-мост», на что тот ответил: «Царя мы свергли в 1917 году». Проект не был реализован. Работы по разборке конструкций разрушенного моста длились 23 года.

17 декабря 2013 года в Москве было подписано Соглашение между Правительством Российской Федерации и Кабинетом Министров Украины о совместных действиях по организации строительства транспортного перехода через Керченский пролив.[20]

В марте 2014 года в связи с присоединением Крыма к России, ухудшением российско-украинских отношений и угрозой остановки сообщения России с Крымом через территорию Украины подготовка к строительству моста значительно активизировалась. Уже 19 марта 2014 года президент России Владимир Путин поставил перед министерством транспорта задачу построить «Керченский мост» в автомобильном и железнодорожном вариантах.

В июне 2014 года проект строительства моста в створе косы Тузлы был признан оптимальным. Доводами в пользу Тузлинского проекта стали сразу несколько факторов, но основными являлись проблемы создания оптимальной схемы транспортных развязок для Керчи и двух портов Керченского пролива: порта «Кавказ» и порта Тамань.

Проект моста через косу Чушку имел меньшую длину перехода, но являлся менее экономически выгодным в плане строительства транспортных развязок. Для этого варианта перехода пришлось бы строить дополнительные транспортные эстакады и дороги в обход Керчи. Поскольку и коса Чушка и Тузла довольно низменные, то находятся в зонах периодического затопления при штормах с прекращением движения и с угрозой размыва. Поэтому в обоих случаях проект предполагал строительство эстакады, а не просто дороги, но в случае Чушки этот дорогой в реализации участок был бы длинее.

Кроме того, при проведении геологических изысканий восточнее косы Чушка был обнаружен подводный грязевой вулкан, в то время как в Тузлинском створе таких вулканов нет. Он препятствовал строительству прямого мостового перехода (отмечен голубым на схеме) без строительства эстакады по Чушке.

Автодорожный подход с развязками к мосту через Тамань был также запланирован Росавтодором как более экономически эффективная трасса, так как будет выполнять роль не только транспортного перехода к мосту, но и как необходимая развязка для функционирования нового порта Тамань.

При разработке технико-экономического обоснования ГК «Автодор» также учёл целесообразность прекращения паромного пассажирского потока в связи с бурным развитием грузового оборота в порту «Кавказ»[30]. За 2015 год порт увеличил грузооборот на 41 % до 31 млн тонн и стал пятым грузовым морским портом России.[31] Существующая Керченская паромная переправа с пассажирооборотом более 1 миллиона пассажиров[32] перегружает транспортные подходы к порту Кавказ и тормозит его развитие как грузового порта, поэтому сохранение её нежелательно.

После завершения строительства Керченского моста порт «Кавказ» прекратит выполнять пассажирские функции и будет специализироваться на перевалке нефте-химических грузов, а порт Тамань на перевалке угля, удобрений и контейнерных грузов от крупнейших в мире океанских контейнеровозов, прибывающих из Китая дедвейтом до 220 тысяч тонн.[33] После завершения проекта Керченского моста с развязками и строительства всех терминалов порта Тамань, его перевалка грузов достигнет проектной мощности 93 млн тонн и сделает вторым по размерам портом России после порта Новороссийска.[6] Наличие крупных портов с лёгкой доставкой грузов железной и автомобильной дорогой через мост в Крым и далее транзитом в сторону Украины и Евросоюза резко сократит стоимость доставки и, следовательно, снизит стоимость товаров в Крыму, что даст экономический толчок развитию региона.

Конструкция

Свайный фундамент опор моста

Пролёты моста располагаются на 595 опорах, которые, в свою очередь, опираются на свайные фундаменты.

Для создания свайных фундаментов погружается более 7 000 тыс. штук свай различных видов:

Со стороны Керчи: призматические железобетонные 400×400 мм сваи с глубиной погружения до 16 м;

Основной морской участок: трубчатые диаметром 1420 мм с железобетонным ядром на глубину 5 м от поверхности грунта, глубина погружения — до 94 м[11];

Со стороны Тамани: буронабивные сваи диаметром 1200 мм из тяжёлого гидротехнического бетона с армированием, глубина погружения до 45 метров.

Призматические сваи имеют форму призмы для заострения окончания, а сами являются квадратными в профиле. Такие стандартные сваи изготавливаются на многих заводах из железобетона, доставляются в готовом виде и погружаются ударами молота копёра.

Конструктив свай с ростверком

Буронабивные сваи монтируются за счёт бурения скважины и извлечения грунта. Затем в скважину опускается специальный раскладной механизм уширения основания скважины. Механизм уширения около основания скважины раскладывается и начинает формирование пустоты близкой к сферической для усиления несущих характеристик сваи, затем вместе с грунтом механизм уширения извлекается. Затем опускают в скважину железную арматуру, далее наполняют скважину гидротехническим бетоном. Итоговая форма буронабивной сваи является цилиндром с бетонной сферой на нижнем окончании.

Трубчатые сваи погружаются вибропогружателем за счёт использования эффекта тиксотропии, то есть текучести суглинка от вибрации, поэтому труба очень быстро (около 40 минут) погружается в суглинок на десятки метров почти как в вязкую жидкость просто под собственным весом. После того как трубчатая свая достигает полуплотных светлых глин на глубине порядка 50 метров, ударами гидромолота её погружают на полную глубину. Вибропогружатель имеет интегрированный виброгрейфер с эр-лифтовой установкой для извлечения грунта из полости сваи и откачки воды. Для этого по трубкам подаётся вода в сваю под давлением около 2 МПа, что размывает грунт в трубе, а другие насосы откачивают воду с грунтом. Извлечение грунта из сваи производится на 5 метров ниже уровня твёрдой поверхности с учётом возможного размытия в будущем (реальное извлечение грунта порядка 6-8 метров ниже уровня дна или поверхности). Это объясняет создание ростверков и пролетов на Тузлинской косе, так как проектное решение предусматривает работу моста даже в случае её полного размытия в будущем. При удалении грунта из сваи до необходимой глубины насосы окончательно откачивают воду из трубы. Далее в трубу заливают тампонажный слой толщиной 1 метр из тяжёлых бетонов с повышенными гидрофобными добавками для изоляции от влаги в грунте оставшегося в трубе. Затем в трубу вводится арматура и заливается тяжёлый гидротехнический бетон

Сверху свайного фундамента создается железобетонный ростверк, который завершает создание опоры.

Защита металлических конструкций моста от коррозии

Поскольку мост создается из металлических частей и железобетона с металлической арматурой, а большая часть свай контактирует с грунтовой водой или даже находится в морской воде, то конструктивно предусмотрены решения от коррозии металлического конструктива.

Защита от коррозии компонент пролетов моста

Пролёты моста создаются подобно «конструктору» путём соединения болтами металлоконструкций. Отдельные элементы металлоконструкций приходят от разных поставщиков и обычно с уже нанесённой антикоррозийной обработкой, которая отличается в зависимости от того попадает ли конструктивный элемент под прямое действие осадков и насколько он доступен для текущего ремонта с восстановлением антикоррозийной защиты. Используемые технологии в пролётах моста следующие:[45]

Предусмотрены конструктивные решения для исключения прямого воздействия на большинство элементов металлоконструкции осадков за счёт асфальтового покрытия и поверх гидроизоляции мостового полотна, а также устройства козырьков и прочих систем стока осадков.

Уникальным элементом удаления стоков является также станция 7-ступенчатой очистки стоков с моста, так как кроме удаления осадков для предотвращения коррозии стоки будут содержать вещества попавшие от в них от движения миллионов автомобилей и для защиты экологии в целях поддержки туризма и рыболовства перед сбросом в пролив стоки с моста очищаются.

Конструктивные элементы не попадающие под прямое действие осадков защищены лакокрасочным покрытием со сроком службы около 30 лет до следующего текущего ремонта Конструктивные элементы попадающие под прямое действие осадков как перила и открытые для осадков элементы мостового полотна защищены гальваническим методом с оцинковкой со сроком службы до текущего ремонта около 50 лет

Защита от коррозии арматуры

Железная арматура буронабивных и железобетонного ядра трубчатых свай защищены от коррозии «бетонной рубашкой» из тяжёлого гидротехнического бетона. Сам по себе гидротехнический бетон довольно часто используется как средство защиты железных конструкций от коррозии. Например, трубы Северного Потока защищены слоем бетона.[48] Данная защита работает почти 100 % эффективно если от поверхности бетона до металла толщина слоя бетона около 4-9 см.[49]

Чтобы представить себе технологические решения по защите арматуры от коррозии нужно понимать, что бетон пористое тело и обладает относительной водонепроницаемостью. Сама коррозия арматуры идёт по электрохимическому процессу, где ионы перемещаются к арматуре по порам и главное трещинам и микротрещинам бетона. Вода в бетоне ускоряет перемещение ионов, но самим по себе окислителем в итоге является кислород, поэтому коррозия арматуры медленно идёт в подводных частях железобетонных конструкций и на порядок быстрее в надводных с периодическим омыванием водой, так как происходит периодическое осушение бетона с доступом кислорода. Химики разрабатывают состав гидротехнического бетона так, чтобы обеспечить многоуровневую защиту арматуры от коррозии, что является плодом десятилетий научных исследований.

Прежде всего требуется предотвратить образование трещин в бетоне от механических напряжений, так как именно по трещине ионы могут наиболее быстро достигать арматуры.[50] Это достигается усилением механических характеристик бетона с предотвращением образования трещин от усилия «на изгиб» за счёт добавки пластификаторов, придающей пластичность конструкции[51] Как правило гидротехнические бетоны используют суперпластификаторы на полимерной основе из акрила,[52] которые также заполняют поры и повышают водонепроницаемость. Для предотвращения трещин от усилия «на сжатие» строители моста увеличивают количество цемента в бетоне (используют «тяжелые бетоны»).[53] Используемая марка бетона М500,[54] то есть концентрация портландцемента в 500 кг на 1 тонну. Прочность бетона M500 так велика, что коррозия через образование трещин становится несущественной.[55][56] Строители моста проверяют отсутствие микротрещин в бетоне ультразвуковым томографом А1040 MIRA[57][58] Данный томограф представляет антенный массив из собранных вместе 48 минитомографов, что позволяет получать 3D изображение структур внутри бетона и стальных труб.[59]

Следующая степень защиты базируется на том, чтобы замедлить диффузионное перемещение ионов по порам с водой путём использования гидрофобизирующих добавок (парафин, стеариновая кислота), которые внутри пор образуют водоотталкивающую поверхность.[60] От толщины 1-2,5 сантиметра диффузия ионов резко падает, поэтому эта толщина является стандартным защитным слоем арматуры в гражданском строительстве в России[55][61] и Евросоюзе.[62] Примерно с толщины бетона около 4-9 см проникающая диффузия ионов по порам становится настолько незначительной, что фактически прекращается и гидротехнический бетон уже применяют как антикоррозийное средство в агрессивных средах.[49] Из опубликованных чертежей арматурного каркаса железобетонного ядра трубчатой сваи диаметром 145 см диаметр арматурного кольца составляет 114 см, то есть защитный слой бетона для арматуры составляет порядка 14 сантиметров.[63] В призматических 40 см сваях по ГОСТу используется защитный слой в 8 см при самом жёстком в мире нормативе США для морской воды в 7,5 см.[62]

Следующая степень защиты использует то, что сам по себе бетон имеет химические свойства по способности пассивировать сталь защищая её от агрессивных ионов.[64] Это связано с тем, что стандартные добавки в бетон в виде ускорителей отвердения как нитрид натрия[65] являются сильными пассиваторами. При увеличении концентрации нитрида натрия в гидротехническом бетоне более 1-2 % от веса бетона настолько снижаются скорость коррозии арматуры, что глубину коррозии уже почти невозможно замерить (она становится менее 0,001 миллиметра)[66] Это происходит за счёт того, что железо арматуры находясь из-за добавки пассиватора в щелочной среде при начале коррозии покрывается нерастворимой плёнкой оксидов и коррозия почти полностью прекращается, даже если ионам удаётся за счёт диффузии достигать арматуры по порам. При отсутствии растрескивания бетона с вымыванием пассиватора данная степень защиты весьма эффективна.

Защита от коррозии трубчатых свай

Использование трубчатых свай впервые применяется в России для создания опор капитальных мостов, что стало возможно за счёт новых технологий обработки против коррозии.[67] Но сами трубчатые сваи с антикоррозийным покрытием из эпоксидных смол применяются достаточно часто и после выдёргивания свай при демонтаже временных конструкций практика показывает очень высокую стойкость покрытия к сдиранию, так как оно не отрывается при погружении сваи в грунт и её извлечению обратно[68] Мировые производители лучшего эпоксидного покрытия труб как американская корпорация 3M, локализовали своё производство в России, поэтому отечественным строителям доступны самые современные покрытия.[69]

Для устройства свай моста используются стандартные стальные электросварные прямошовные трубы (ГОСТ 10704-91) диаметром 1420 мм и толщиной свариваемых секций 16 мм, 20 мм[70] и 40 мм[71]. Трубы произведены Загорским трубным заводом[72]. Защита от коррозии трубчатых свай достаточно классическая для российских строителей из 3-х слоев: хроматирование, эпоксидный праймер, внешний защитный слой.[73]

Секции трубчатых железных свай, предназначенные для работы в морской воде, проходят многоэтапную антикоррозийную обработку на мобильном заводе на стройплощадке:[74][53][75]

Сначала в печи трубу нагревают до 60°С для осушения и дальнейшей подготовки к хроматированию, которому требуется горячая труба

Затем поверхность трубы очищается струями песка в дробеструйной установке.

Затем выполняется процесс хромирования, который состоит в нанесении бихромата калия на горячую трубу.[76] Хроматирование обладает сильными антикоррозийными свойствами[77], но основное назначение его в другом — это защита основного полимерного слоя от «катодного отслаивания» и сохранения агдезии (прилипания) покрытия даже если отдельные молекулы воды проникли через полимерный слой.[76] Катодное отслаивание — это комплексный электрохимический процесс связанный поляризацией полимера из-за токов в металле.[78] При высокой разнице потенциалов катодное отслаивание может стать существенной проблемой. Отслаивание может достигать 3 мм, правда без разрыва покрытия[79] Слой хромирования предотвращает этот электрохимический процесс меняя электрические потенциалы на поверхности за счёт гальванической пары хрома с железом. Дополнительно хроматирование обеспечивает высокое сцепление с полимерами, даже если они частично пропитались водой.[76]

Далее на трубу наносится двухслойное порошковое покрытие[80] из эпоксидных смол[68][81] Порошок расплавляется при температуре 270°С и образует полимерные плёнки. Первый слой эпоксидных смол адаптирован для химического барьера и прилипания к трубе за счёт адгезии.

Второй слой адаптирован против внешних механических повреждений и также как химический барьер.[67] В дешёвом варианте технологии обычно данный слой выполняют из полиэтилена с итоговой толщиной покрытия около 2-3 мм. Строители заявляют об том, что все слои покрытия эпоксидные включая второй защитный слой и суммарная толщина в 0,7 мм. Несмотря на более меньшую толщину эпоксидные смолы прочнее к сдиранию и главное полиэтилен обладает в отличие от эпоксидных смол заметной водопроницаемостью под осмотическим давлением.[82] Материалы для двухслойного эпоксидного покрытия доступны в России от завода американской корпорации 3M в Волоколамске[69][68] Далее труба изучается электроискровым дефектоскопом, который обнаруживает минимальные дефекты: труба вращается под дефектоскопом и если нарушена толщина полимера, то сквозь него произойдет пробой искрой и дефект будет обнаружен Далее труба изучается по всей длине томографом на ультразвуковой фазированной решётке (УЗФР) для поиска дефектов в глубине металла особенно в местах сварки Порошковая антикоррозийная защита в химическом плане является практически вечной, так как эпоксидные смолы весьма инертны химически даже к сильным кислотам и щелочам. Разрушение этого слоя возможно только механическим способом, но механическая прочность такого покрытия весьма велика: прорезы под давлением на нож в 50 кг не более 0,4 мм, низкое поверхностное трение определяет почти феноменальную устойчивость к сдиранию и абразивным нагрузкам, что позволяет даже несколько раз выполнять монтаж и демонтаж трубчатых свай без утраты эпоксидного покрытия[79][68] Особенность двухслойной технологии эпоксидного покрытия корпорации 3M — это большая устойчивость к ударным нагрузкам и большая водонепроницаемость[68]

Из-за высоких характеристик 90 % нефтепроводов США и Канады и 80 % новых трубопроводов в мире защищаются эпоксидными покрытиями.[68][83] Спустя 40 лет практической эксплуатации после изобретения метода нигде не удалось обнаружить существенных разрушений труб под порошковой защитой за исключением сильных ударных механических повреждений покрытия при транспортировке.[68][83][84] Проектная гарантированная стойкость комбинированного антикоррозийного покрытия моста с учётом ожидаемых механических нагрузок от потока воды не менее 100 лет, что соответствует гарантии на мост от его конструкторов.[85] Примерно через 100 лет мосту, возможно, потребуется первый капитальный ремонт.

Конструктив сваи

В случае невыполнения работ по созданию альтернативной антикоррозийной защиты через 100 лет может начаться коррозия основной металлической трубы толщиной 40 мм[71][10] Скорость коррозии металла в морской воде составляет 0,11 мм/год,[86] то есть разрушение основной части трубы займет ещё порядка 360 лет. Однако даже разрушения верхних частей трубы сваи не являются критическим, так как внутри сваи, погруженной в воду, имеется железобетонное ядро из гидротехнического бетона.[42] С учётом того, что критическая (минимальная) зона передачи усилий между железобетонным ядром и трубчатой сваи составляет всего 2 метра и находится в подземной части сваи, то есть критическим является разрушение трубы сваи не в подводной, а в подземной части, где уже такого ядра нет. Зона передачи усилия укреплена дополнительной арматурой и поскольку это критический компонент живучески конструкции при частичном разрушении трубчатой сваи на строительной площадке был создан натурный стенд с проверкой качества сцепления железобетонного ядра с трубчатой сваей для чего использовалось более 100 датчиков.[87]

Защита от коррозии подземной части трубчатых свай

При анализе технологии подземной части свай, погруженных в грунт дна, следует учесть реальную геологию, которая сильно отличается от городских легенд. Реальная геология по данным пробуренных скважин такова:[88][89]

• До глубины около 19 метров около судоходного створа идут илы суглинистые, в других местах обычно песок крупный;
• Между 19 и 27 метрами идёт слой текучепластичных суглинков;
• До глубины 37 метров (в некоторых местах 58 м) идут полупластичные глины чёрные;
• От 37-58 метров начинаются светлые полутвёрдые глины.

Все пробуренные скважины как современными геологами, так и геологами СССР, полностью опровергают теории и слухи о наличии водоносных слоев, карстовых пустот, структур грязевых вулканов и щитовых пород с разломами из базальтов на выбранном для постройки моста маршруте для ожидаемой глубины погружения свай Высокая длина свай керченского моста связана с тем, что необходимо достигнуть слоя полутвёрдых глин, где обеспечивается основная несущая сила свай за счёт их бокового удельного сцепления с грунтом.[39][88] Сваи ниже 5 метров от уровня дна не имеют железобетонного ядра. Ещё через несколько метров заканчивается и внешнее антикоррозийное покрытие их эпоксидных плёнок и хромирования. Сваи на большой глубине используют основную собственную толщину как защиту от коррозии, так как процесс коррозии в грунте очень медленный.

Толщина стенок трубчатой сваи, погруженной в грунт, переменная и составляет 20 мм в верхней части сваи, 16 мм — на глубине[10]. Без свободной циркуляции воды у сваи, обеспечивающей быструю поставку кислорода, скорость коррозии даже в агрессивных заболоченных илистых грунтах, где кислород доставляется только за счёт медленной диффузии, составляет около 0,02-0,03 мм/год.[90] Поэтому сквозная коррозия 20 мм металлической трубы в агрессивных породах займет порядка 650—1000 лет.[91] После 19 метров начинаются глины и суглинки, которые слабо проницаемы для кислорода, поэтому в глинах снижаетcя скорость коррозии трубы до 0,012 мм/год.[90] Таким образом, 16 мм секции трубы в коренных глинах испытают сквозную коррозию примерно через 1300 лет.

Защита моста от землетрясений

Мост спроектирован с учётом устойчивости от землетрясений силой до 9,1 баллов, которое в данной местности происходит примерно 1 раз в 1000 лет.

Известно и по конструкции старого керченского моста, что несущей способности свай для удерживания пролетов достаточно при погружении только на 12-18 метров в верхние слабые грунты как суглинки смешанные с песком. Такое же проектное решение на коротких сваях используется для временного технического моста сооружённого параллельно основному для ускорения его строительства и минимизации операций плавучими кранами

Однако именно требования к сейсмической устойчивости потребовали обеспечить закрепление капитального моста на сваях длиной 64-90 метров, доходящих до плотных коренных глин для исключения усадок свайного фундамента после землетрясения. Чтобы уменьшить эффект усадки свайного фундамента, а также повысить устойчивость к боковым деформациям все сваи монтируются под углом, но вибропогружатель для каждой следующей сваи поворачивается, что приводит к снопопообразному виду свайного поля под опорой.

При сейсмическом толчке мост будет изгибаться без разрушения в области деформационных швов между пролётами. Буронабивные сваи и железобетонное ядро трубчатых свай изготовлены из тяжёлого гидротехнического бетона, потому за счёт суперпластификаторов в его составе могут изгибаться во время сейсмического толчка даже без образования трещин. Тяжелые марки бетона в сваях позволяют выдерживать без разрушения сильные деформации на сжатие. Металлоконструкции моста в целом весьма устойчивы к деформациям «на сгиб», так как металл может испытывать существенные деформации без образования трещин.

Требования к сейсмической устойчивости привели также к тому, что конструкторы моста отказались от вантовых конструкций, хотя мост такой конструкции является самым дешёвым и наиболее эффектно выглядит с точки зрения архитектурной эстетики. Вантовые конструкции при сейсмических толчках волнообразно раскачиваются и могут разрушаться из-за эффекта резонанса. Так, вантовый мост в Такоме (США) в результате подобной деформационной волны, вошедшей в резонанс с конструкциями, разрушился.

Защита моста от ледохода

Часть источников заявляют, что опоры моста в открытом море оборудуются ледорезами. Между тем, на представленных чертежах ростверков видно, что они монтируются над уровнем воды без ледорезов[98].

Известно, что первый некапитальный мост через Керченский пролив был разрушен ледоходом. Между тем, хотя данный мост имел короткие сваи с погружением всего 12-18 метров и потому не доходящих до твёрдых пород числом 4000 штуки, где половина была деревянными. При этом использовавшиеся металлические сваи были пустотелыми трубами без заполнения железобетоном. Поскольку длины труб не хватало, то сваи наращивались по длине просто деревянным бревном. Мост также не имел ледорезов. Тем не менее, разрушение по сути полудеревянного моста даже сильным ледоходом фактически стало случайностью. Сопротивление всех свай одной опоры старого моста составляло 246 тонн, а разрушающая сила ледового поля толщиной от 1 метра до дна пролива составляла порядка 270 тонн, то есть ненамного превосходила прочность даже моста временной конструкции. Большинство металлодеревянных свай выдержали ледоход, а разрушение старого моста произошло в основном в части ростверков, где бетон ещё не успел окрепнуть. Иными словами, при завершении монтажа ледорезов разрушение даже старого некапитального моста сильным ледоходом скорее всего не произошло бы.

Отсутствие ледорезов на новом керченском мосту связанно с тем, что проектная устойчивость к землетрясению в 9 баллов задаёт требования к сопротивлению опор на порядок больше, чем давление ледяного поля в худших метеоусловиях. На порядок большее сопротивление к боковой деформации, чем у старого моста достигается большим диаметром свай, заполнением железобетоном всех свай моста, большим числом свай (7000 штук), монтажом свай под углом, погружением до полутвёрдых глин и конечно отсутствием деревянных конструкций. Гипотеза, что не требуется специальных ледорезов, прошла экспериментальную проверку в Крыловском государственном научном центре в бассейне со льдом с моделированием условий максимальной ледовой нагрузки на сваи и ростверки, которая может случиться в худших метеоусловиях, которые бывают раз в 100 лет. Дополнительно специальный вентилятор имитировал порывы ураганного ветра до скорости 200 км/час. Конструкция успешно прошла эти испытания[100]. Ледяное поле наверняка постепенно разрушит верхнюю часть металлической трубы передних свай, но эти сваи сохранят устойчивость за счёт железобетонного ядра.

Пролёты моста из металлоконструкций

Пролёты моста выполнены из металлоконструкций. Реальное производство которых производится на заводе, а на строительной площадке выполняется только окончательная сборка конструктива на специальной монтажной площадке со стороны Керчи[101]Особенностью строительства из металлоконструкций является то, что видимый прогресс строительства всегда намного меньше реального, так как в реальности сооружение по-сути создается на заводе и даже частично монтируется до крупных блоков с учётом возможности доставки их транспортом. Завершающая фаза крупноблочного монтажа металлоконструкций обычно занимает небольшое время относительно изготовления самих компонент и как правило начинается после готовности части фундамента.

Производство металлоконструкций делается на сразу нескольких заводах в России и Белоруссии. Распределение заказов по множеству предприятий позволяет ускорить производство металлоконструкций. Балки моста производятся на Борисовском заводе мостовых металлоконструкций имени В. А. Скляренко. Воронежстальмост изготавливает пролётные строения. Ещё часть металлоконструкций изготавливается на заводе Металл-Дон группы Евродон

Конструктивно один пролёт моста от опоры до опоры представляет собой четыре главные балки, соединённые поперечными балками, консолями, а также домкратные балки непосредственно между опорами и пролетным строением. Общий вес такой конструкции — около 160 тонн Общий вес металлоконструкций моста более 50 тысяч тонн. Монтаж пролетов осуществляется по уникальной технологии с помощью домкратов-толкателей. Между опорами сначала краны с технологического моста свят балки-рельсы (домкратные балки). Сами пролёты собираются на суше. Затем мощными домкратами пролёт заталкивается на домкратные балки и пролёты подобно вагонам поезда как бы заезжают по балкам-рельсам на опоры моста. После захождения на первые опоры моста далее движение полотна моста идёт «по воздуху». Для этого на первом пролёте установлен шпренгель, который изгибает первый в очереди пролёт вверх, чтобы он прошёл несколько выше следующей опоры до посадки на неё.

Самой крупной металлоконструкцией моста является судоходный пролёт арочного типа с подмостовым габаритом 35 метров и высотой арки над ним 45 метров[93] Судоходный пролёт подвешен на канатах из металлической проволоки на дугах арки. Установка судоходного пролёта будет осуществлена с помощью понтонной плавсистемы изготовленной Севморзаводе в Севастополе.

Временный технологический мост для перемещения техники

Достаточно интересным техническим решением при строительстве Керченского моста стало предварительное сооружение временного технологического моста, что позволяет строить мост в море самой обычной «сухопутной» техникой с минимизацией использования дефицитных и дорогих механизмов как плавучие краны.

Временный технологический мост отличается от основного моста в первую очередь очень дешёвым фундаментом из коротких свай напоминающий первый некапитальный мост через пролив. Глубина погружения трубчатых свай временного моста составляет 12 метров с погружением только в пески и текучие илистые суглинки, что делает мост неустойчивым к сильным ледоходам и землетрясениям. Сваи имеют диаметр 1,02 метра и толщину стенок 10 мм покрытые только краской, что ограничивает их стойкость к коррозии. Сваи погружаются ударами гидромолота. Сваи изнутри не заполняются железобетоном, но являются герметичными, так как на сваи сверху приваривается оголовок. Далее на оголовки ставятся гусеничными кранами металлические стандартные балки-ригеля МПС1 длиной 21 метр. Поперек железобетонной балки кранами уложены стандартные дорожные железобетонные плиты. Оголовки, балки и плиты соединены болтами в специальных технологических отверстиях по бокам железобетонных плит. Щели между железобетонными плитами выравнены путём засыпки и уплотнения слоя мелкой гравийной крошки толщиной 5 мм. Мост имеет ширину 9,3 метра достаточную для двухполосного движения техники.

Дальнейшая судьба технического моста не решена, но скорее всего он будет полностью разобран, так как отсутствует на 3D-моделях готового Керченского моста и материалы временного моста имеют коммерческую ценность для повторного использования. Временный мост может быть быстро разобран путём раскручивания болтов и даже сваи могут быть извлечены из грунта кранами за петли на оголовках. В дальнейшем конструкции могут быть использованы в других местах для временных сооружений. Собственно сам временный мост собран из стандартных частей (трубы, балки, плиты) других разобранных временных конструкций. Часть моста на остров Тузла может сохраниться как дополнительная дорога с учётом возможного развития на острове использования пляжей и причалов для лёгких судов. Сваи имеют защиту от коррозии только как покраска и герметизацию сверху оголовком от поступления нового кислорода внутрь сваи. Поэтому основной срок службы свай временного моста определяется коррозией свай в морской воде около 0,11 мм/год, то есть временный мост на Тузлу может простоять до 50-70 лет. Ледоход большой угрозы в протоке на Тузлу временному мосту не несёт, так как отгорожен косой Чушка с севера. Сохранение временного моста на Тузлу правда ставит вопрос организации съезда от сложной развязки, а также мост имеет упрощённое дорожное полотно («бетонка»), которое проблематично для движения легковых автомобилей.

Иногда на фотоматериалах журналисты путают трубчатые сваи капитального и временного моста. Между тем различить их несложно. Все сваи капитального моста заканчиваются массивным железобетонным ростверком.[98] На сваи временного моста сразу же уложены металлические балки