Русские вычислители

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » Русские вычислители » Беседы «за жизнь» » Переправа "Крым - Кавказ" - дёшево и сердито


Переправа "Крым - Кавказ" - дёшево и сердито

Сообщений 1 страница 9 из 9

1

Предлагаю вашему вниманию статью, которая была опубликовано на Habrahabr.ru, но затем была удалена (копия осталась здесь). Причина – не по теме Habrahabr.ru, т.е. не по теме информационных технологий. Хотя можно без труда найти далёкие от ИТ статьи, например об Эйфелевой башне. Ну и есть там целый раздел о космосе – интересный, но далёкий от ИТ. А тут ещё такая тема, которая не долгое время «не отпускает»: Крым и его вхождение в состав России. Итак, статья ниже.

Одной из тем, которые волнуют общественное мнение, является транспортное сообщение между Крымом и Кавказом. Рассматриваются два варианта организации сухопутного сообщения: мост и тоннель. Строительство многокилометрового моста сопряжено со многими трудностями:

свыше 50 метров ила на дне Керченского пролива, грязевые вулканы, Керченский тектонический разлом усложняют строительство настолько, что оно становится неоправданным. В мире нет ни единого транспортного объекта, построенного в таких условиях. В то же время, геологическая разведка строительной площадки еще не проведена и просто неизвестно, с чем могут столкнуться строители.

Ну  и озвученная цена моста в 5 млрд.$ очень кучерява.

Строительство тоннеля не менее сложно – предстоит пройти всё тот же тектонический разлом. С ним шутки плохи. Я родился в нескольких километрах от него и помню случившееся однажды землетрясение, хотя мне было тогда 2 года. Сейсмичность района оценивается в 8 баллов. При строительстве Северомуйского тоннеля БАМа пришлось пройти четыре тектонических разлома шириной от 5 до 900 метров. Это привело к гибели людей: по одним данным погибло 57 человек, по другим – 31. Конечно, трудности преодолимы, ведь есть богатый опыт строительства метро. Подвижные грунты и плывуны перед прокладкой тоннеля можно заморозить. http://cherry-mio.ru/image/05.jpg

Но можно ли найти третий путь? Тем более, что есть задача организации сухопутного сообщения с Сахалином. А некоторые озвучивают идею сообщения между Азией и Америкой. Керченский опыт мог бы тут пригодиться.

Третий вариант переправы

По-моему, третий вариант возможен. Тоннели можно строить не только с помощью проходческого щита, но и открытым способом, который значительно дешевле. Вот только мешает водная толща. Но это не столь сложная задача: есть суда для производства дноуглубительных работ, тем более углубить надо не намного: толщина тоннеля плюс немного сверху. Впрочем, если глубина в месте прокладки тоннеля достаточна для судоходства, то под него не нужен подводный котлован.

Что делаем дальше? Хорошо бы положить на грунт трубу, внутри которой организуется движение транспорта. Задача тоже не из сложных: две трубы «Северного потока» (1224 километров каждая) проложили за 7,4 млрд евро. А тут нужно преодолеть всего лишь 10 километров.

Правда, диаметр трубы для газопровода совсем недостаточен для движения транспорта внутри. Диаметр тоннеля метро – 5,5 метров. Труб такого диаметра промышленность не выпускает. Да и является ли круглая труба самым удобным вариантом? Можно попробовать совсем другую конструкцию – прямоугольную. http://cherry-mio.ru/image/04.gif

Тоннель предлагается монтировать как сборную конструкцию из отдельных элементов - звеньев. Каждое звено – параллелепипед, 2 стены, пол и потолок которого становятся частью тоннеля. Спереди и сзади – по сути дела крышки. Части крышки, выступающие за габариты параллелепипеда, служат для крепления этих звеньев между собой.

Процесс сборки таков. Первое звено тоннеля не имеет крышки со стороны, находящейся на суше. Оно соединяется со вторым звеном крепёжными болтами, при этом обеспечивается гидроизоляция в месте соединения. Затем крышки между первым и вторым звеном вырезаются и удаляются из тоннеля. Затем третье звено стыкуется ко второму, опять вырезается торцевые крышки и т.д. Поскольку все звенья герметичны, то суть работы внутри тоннеля такая же, как и на суше. Водолазные работы потребуются лишь при работе извне: крепление звеньев между собой, нанесение антикоррозийного покрытия на элементы крепежа. По окончании строительства тоннель можно засыпать сверху грунтом.

Чем большую грузоподъёмность будут иметь суда, с помощью которых будет вестись работы, тем длиннее можно делать звенья. Чем длиннее звенья – тем меньше работ по их соединению.

В таком тоннеле движение автотранспорта, скорее всего, будет невозможным из-за выхлопных газов. Разумно сделать так же, как в Евротоннеле под Ла-Маншем: автотранспорт заезжает на вагоны-платформы и выключает двигатель, а затем железнодорожный состав перевозится их на другой берег.

Такое сооружение будет дешевле моста, потому что не нуждается в строительстве гигантских опор, которые ко всему прочему должны ещё выдерживать ледовую нагрузку. Пролёты моста должны выдерживать как свой собственный вес, так и вес транспорта, который по нему идёт. Труба-тоннель, лежащий на дне, имеет опору в каждой точке соприкосновения с грунтом. Поэтому он не должен быть таким прочным, тяжёлым и дорогим.

Для трубы-тоннеля не нужны проходческие щиты, не нужно ковырять миллионы кубометром грунта и вывозить его на поверхность. Не нужно замораживать неустойчивые грунты. Легко преодолевается тектонический разлом. И в этом случае выгода налицо.

Некоторое время статья всё-таки там была, и там успели оставить несколько отзывов. Вкратце, главное претензия такова: тоннель должен быть круглым, такая форма лучше всего выдерживает давление. Совсем не спорю по этому поводу, ведь главная идея в том, что тоннель нужно собирать из звеньев (форма тут вторична), а это дешевле и проще, чем рытьё подземного тоннеля или строительство моста.

Оказалось (благодаря отзывам), что предложенная конструкция называется «погружной тоннель» и такой способ строительства использовался в Стамбуле под Босфором:

Ядром проекта Marmaray является тоннельная часть длиной 1387 м из погружных секций, которые уложены в донный желоб на глубине 60 м от поверхности воды, что делает этот участок тоннеля самым глубоким в мире из строящихся по такой технологии. Погружная часть тоннеля собрана из 11 железобетонных сегментов массой до 19 тыс. т: восьми длиной по 135 м, одного — 110 м, двух по 98,5 м

полуторакилометровый отрезок непосредственно под Босфором будет проходить в герметичной трубе. Эту трубу изготовят посекционно на поверхности, а затем погрузят в воду, и уже под водой секции будут стыковывать воедино. В отличие от туннеля, пробитого традиционным образом в скальном массиве, погружной участок будет гибким: его секции соединят друг с другом эластичными стыковочными элементами, изготовленными из стали и резины. Такая конструкция сможет, не растрескавшись, пережить мощные подземные толчки.

0

2

Хорошая заметка.
Мне страшновато было бы ехать под водой :-) Лучше по мосту. С другой стороны, подводный путепровод гораздо живучее был бы во время войны: мост проще разрушить ударами с воздуха.

0

3

Да ничего страшного. Миллионы людей ежедневно едут на метро под Москвой-рекой, под Невой, Волгой и т.д. И даже не задумываются об этом. Едем как-то с женой, я ей говорю: "А мы сейчас едем под Невой". Она: "Ой, как страшно".

Между прочим, тоннели метро не герметичны. Там даже есть рядом с рельсами канавки для сбора и последующей откачки воды. А тут предлагается полностью герметичный тоннель.

0

4

Юрий написал(а):

Между прочим, тоннели метро не герметичны. Там даже есть рядом с рельсами канавки для сбора и последующей откачки воды.


Это явление в гидротехнических сооружениях называют фильтрацией. Даже сквозь тело плотины многометровой толщины она имеет место быть. Вода везде просочится: сквозь бетон, металл, резину. Даже в предлагаемом путепроводе, думаю, фильтрация будет.

0

5

Вода везде просочится: сквозь бетон, металл, резину.

Гм… Вы уверены, что в полностью металлическом корпусе подводной лодки течь – это допустимое явление? Что-то мне подсказывает, что это не так. Мне кажется, металл в состоянии не пропускать воду.

0

6

Юрий написал(а):

Гм… Вы уверены, что в полностью металлическом корпусе подводной лодки течь – это допустимое явление? Что-то мне подсказывает, что это не так. Мне кажется, металл в состоянии не пропускать воду.


Допускаю, что там может быть высокая влажность. И не течь, а именно просачивание. Вода может собираться где-нибудь внизу. Возможно, там есть системы по сбору такой просачивающейся влажности. В кинофильмах про подлодки времён войны часто можно видеть капель, когда лодка погружена на большую глубину.

0

7

В кинофильмах про подлодки времён войны часто можно видеть капель, когда лодка погружена на большую глубину.

Наверное, через швы. Надо будет спросить у бывшего подводника, есть у меня один товарищ.

0

8

Ещё один вариант погружного тоннеля - с некоторыми цифрами и выкладками, отсюда.

ВАРИАНТ КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ
Транспортного перехода через Керченский пролив
(погружной тоннель)

Транспортный переход через Керченский пролив призван решить проблему коммуникаций между Краснодарским краем и Крымским полуостровом, обеспечив круглогодичное и эффективное сообщение автомобильным и железнодорожным транспортом. Условия Керченского пролива достаточно сложные, как в части гидрологических и ледовых условий, так и в части геологического строения и сейсмической активности.

Глубина воды незначительная (около 7 м) за исключением искусственно поддерживаемого судового хода (15 м)

В весенний период тяжелые льды выносит нагонным течением из Азовского моря в пролив, создавая неблагоприятную для опор моста обстановку.

Расчетная сейсмичность площадки 9 баллов.

По дну пролива распространены илистые отложения мощностью до 50 м.

Исходя из вышеперечисленных условий, вариант перехода в виде мостового сооружения должен удовлетворять следующим критериям:

1.  Пролетное строение должно обеспечивать пропуск временной нагрузки от 4-х полос автомобильного движения класса А14, двухпутной железнодорожной нагрузки класса С14, возможно и дополнительных нагрузок от магистральных коммуникаций – высоковольтной линии, газопровода, водопровода, связи. Минимальная величина пролета из условий пропуска судового хода составит 220 м, подмостовой габарит не менее 45 м.

2.  Опоры моста массивные с ледорезными частями в уровне ледохода, с фундаментами на свайном основании из буровых свай сверхглубокого заложения, либо на очень массивной железобетонной плите на консолидированном естественном основании. Слабые грунты в верхней части геологического разреза и высокая сейсмичность площадки приведут к очень массивной конструкции опор.

3.  В связи с наличием железнодорожной нагрузки, конструкция моста висячей и вантовой систем не реализуема.

Не удивительно, что при таких исходных данных стоимость создания такого перехода оценивается в 150 и более миллиардов рублей.

Предлагается рассмотреть вариант перехода в виде тоннеля большого сечения, позволяющего разместить все необходимые элементы перехода – автомобильную дорогу, железную дорогу, коммуникации, сервисные и эвакуационные проходы.

Понятно, что создать тоннель с таким поперечным сечением методом проходки не представляется возможным. Кроме того тоннель, сооруженный с применением ТПК необходимо заглублять ниже илистых грунтов, что значительно увеличит его длину при соблюдении максимальных продольных уклонов и создаст значительное  гидростатическое давление при проходке на глубине более 50 м под толщей слабых грунтов. Все эти факторы делают такой тоннельный переход неконкурентоспособным даже по сравнению с вариантом мостового перехода.

В этом смысле вариант погружного тоннеля позволяет создать переход с требуемым поперечным сечением для размещения всех необходимых элементов. В то же время конструкция перехода позволяет располагать тоннель в уровне залегания слабых грунтов, что позволит получить общую длину сооружения, сопоставимую с мостом. В то же время затраты на создание такого перехода будут значительно ниже, чем для моста и тоннеля с применением ТПК, поскольку отсутствует необходимость в сооружении большого количества массивных опор в акватории пролива для моста и необходимость в глубоком залегании для тоннеля с ТПК. Общая длина сооружения с учетом продольных уклонов железнодорожного пути составит около 6,2 км.

Технология  сооружения  погружного  тоннеля  предполагает  создание  сборных железобетонных секций тоннеля длиной около 150 м в сухом доке, создание траншеи по дну пролива для размещения тоннеля, вывод секций к месту монтажа с использованием положительной плавучести секции, установка (затопление) секций на отсыпанную поверхность, стыковка и герметизация стыка, откачка воды из стыковой камеры, защитная обсыпка тоннеля скальным грунтом, устройство проезжей части, верхнего строения пути, эксплуатационных обустройств, коммуникаций.

http://www.cherry-mio.ru/a1.png

Рис 1. Схема расположения погружного тоннеля

В мировой практике известно более 150 таких тоннелей. Их конструкция и технология производства работ обеспечивают конкурентоспособную строительную стоимость, начительное снижение строительных рисков, небольшие, по сравнению с конкурирующими вариантами, эксплуатационные затраты.

По предварительной оценке сметная стоимость такого перехода под Керченским проливом составит около 100 миллиардов рублей.
http://www.cherry-mio.ru/a2.png
Рис. 2. Варианты трассы тоннеля
http://www.cherry-mio.ru/a3.png
Рис. 3. Поперечное сечение секции тоннеля

Технология сооружения

Пять основных технологических процессов определяют как срок строительства, так и всю
структуру стройки.

Эти процессы отчасти могут выполняться параллельно, однако в любом случае определяют критический путь графика производства работ. Это:

1.  Создание траншеи по дну пролива для размещения тоннеля. Глубина траншеи переменная вдоль оси, максимальная глубина определяется из условий размещения всех элементов сооружения под судовым ходом.

Глубина воды в месте прохождения судового хода составляет 15 м, высота защитной каменной наброски над тоннелем – 4 м, высота секции тоннеля 8,7 м, толщина распределяющей отсыпки под секции тоннеля – 2 м. Итого полная минимальная глубина траншеи под размещение тоннеля составит около 15 м. При величине продольного уклона железнодорожного пути 12 промилле общая минимальная длина тоннеля до отметок уреза воды составит 5 км., что равно кратчайшему расстоянию между берегами пролива в Еникальском и Жуковском створах – параллельно трассе паромной переправы.

При выборе другого варианта прохождения трассы ее длина будет составлять порядка 11
км, при этом отпадет необходимость прохождения дороги по косе Чушка.

Объем дноуглубительных работ по подготовке траншеи при самом протяженном варианте
составляет 8,5 млн. м3. В любом другом варианте – 4-4,5 млн. м3.

Дноуглубительные работы выполняются специализированными дноуглубительными судами – фрезерными земснарядами и самоходными трюмными землесосами с вывозом выбранного грунта в подводный отвал. Дноуглубительные операции сопряжены с нанесением значительного ущерба экологической системе, связанного с замутнением воды в месте разработки грунта и в месте подводной свалки. Однако темп этих работ напрямую увязан с темпом сооружения тоннеля и по масштабам современных дноуглубительных судов очень невелик – порядка 600 тысяч кубических метров в месяц. Кроме того ремонтные дноуглубительные работы в Керченском проливе ведутся постоянно в судовых ходах вдоль и поперек пролива.

2.  Создание основания под тоннель. В качестве основания используется слой щебня, или гравия толщиной 2 м. Поскольку у погружного тоннеля в готовом состоянии очень незначительная отрицательная плавучесть, его давление на основание так же незначительно. Именно поэтому никаких серьезных объемов работ по устройству фундамента под тоннель в отличие от мостового перехода не предполагается. Кроме того при сейсмических колебаниях подвижки дна не будут передаваться на тоннель, поскольку нет жесткого закрепления тоннеля к фундаменту. Объем работ на вариант тоннеля с максимальной длиной составит около 2,5 млн. м3.
Для укладки грунта основания понадобятся специально оборудованные баржи – катамараны с технологическими мостиками, вдоль которых перемещается распределительное устройство для равномерной укладки щебня, или гравия в основание. Подобные работы выполнялись при создании фундаментов пилонных опор моста Рион-Антирион в Коринфском заливе (Греция).

3.  Изготовление  секций  тоннеля  в сухом доке. Секции  тоннеля  будут изготавливаться из монолитного железобетона. Для минимизации трещинообразования от усадки бетона при твердении понадобятся специальные мероприятия. Они могут включать применение безусадочных самоуплотняющихся смесей для бетонирования секций на всю высоту сечения, специальные режимы тепловлажностной обработки бетона, включая искусственное охлаждение (отвод тепла) при твердении бетона и естественно, утепление опалубки. Естественно, создание сухого дока само по себе – достаточно объемная задача, однако с учетом размеров секции такое сооружение вполне осуществимо и может после завершения строительства использоваться для слипования или ремонта судов.
http://www.cherry-mio.ru/a4.png
Рис. 4 Секция погружного тоннеля (Южная Корея) 2008 г.
http://www.cherry-mio.ru/a5.png
Рис 5. Секция комбинированного (автодорога + ж.д.) тоннеля Орезунд (Дания) 1999 г.

4.  Вывод секции тоннеля в проектное положение. Готовая секция оборудуется по торцам стыковыми камерами и герметизируется. Сухой док заполняется водой и секция, имеющая положительную плавучесть, выводится в акваторию, буксируется к месту установки и затапливается в проектное положение. В качестве балласта может быть использован пригруз, или временный водный балласт. После стыковки секции с ранее установленной вода из стыковой камеры откачивается и производится окончательное оформление стыка. Временный пригруз, обеспечивающий нахождение секции в проектном положении, может быть удален после укладки в тоннеле монолитного бетона плиты проезда для автомобильной и железнодорожной части. Для обеспечения достаточного веса балласта достаточно уложить плиту толщиной 20 см.
http://www.cherry-mio.ru/a6.png
Рис. 6 Транспортировка секции тоннеля
http://www.cherry-mio.ru/a7.png
Рис. 7 Стыковая камера после осушения

5.  Защитная засыпка тоннеля скальным грунтом. Обсыпка готового тоннеля скальным грунтом выполняется до «черных» (природных) отметок дна и служит для стабилизации положения тоннеля и для защиты конструкций от ударов при авариях судов или при отдаче судовых якорей. Общий объем засыпки составит около 1,7 млн м 3 .
http://www.cherry-mio.ru/a8.png

Рис. 8. Поперечный профиль тоннеля

Сроки реализации проекта

Продолжительность строительства такого сооружения достаточно велика. Первый этап строительства – сооружение сухого дока и временной инфраструктуры займет от 8 до 12 месяцев. За этот период будут выполнены дноуглубительные работы и отсыпка основания под тоннель.

Далее работы будут выполняться по циклической схеме, включающей бетонирование секции, вывод готовой секции в акваторию, установку в проектное положение на дно, стыковку и герметизацию тоннеля, защитную засыпку тоннеля. При темпе изготовления секций 2 шт. в месяц общая продолжительность этапа составит 42 месяца с учетом 3 неблагоприятных месяцев, когда работы не производятся по условиям акватории (штормовые условия, ледоход). Защитная отсыпка производится с отставанием от монтажа секций на 300 м, что увеличит продолжительность этапа еще на 2 месяца.

На заключительном этапе выполняются работы по устройству проезжей части, укладке ж.д. путей, прокладке коммуникаций и сервисных обустройств (система вентиляции, мониторинг, видеонаблюдение, освещение и т.п.). Продолжительность этапа 6 месяцев.

Таким образом, общая продолжительность строительства составит 58-62 месяца, что при предполагаемых объемах работ представляется достаточно сжатым сроком.

Объемы работ и стоимость строительства
Общий объем работ по переходу огромен:

• Дноуглубительные работы – 8,5 млн. м 3 .  – 1,7 млрд. руб.
• Отсыпка гравия – 2,5 млн. м 3 – 3,2 млрд. руб.
• Монтаж секций тоннеля - 1040 тыс. м 3 – 78 млрд. руб.
• Отсыпка скальным грунтом – 1,7 млн. м 3 – 2,5 млрд. руб.
• Временная инфраструктура, включая сухой док  – 18 млрд. руб

Стоимость сооружения оценивается приблизительно в 103 млрд. руб. при расположении тоннеля в Южном створе с длиной 6,2 км, или 156 млрд. руб. при расположении в широкой части пролива с общей длиной 11.7 км.

К недостаткам варианта перехода в виде погружного тоннеля можно отнести невозможность разделения работ на 2 очереди, как это можно с мостом, однако с учетом значительной разницы в стоимости, весь тоннель стоит не больше, чем даже первая очередь моста с автопроездом под 2 полосы движения и 1 ж.д. путь.

0

9

У «Хабра», оказывается, есть копии, и оттуда ничего не исчезает. Вот первоначальный вариант статьи от 24 мая 2014 г., размещённый на «Хабре» и хранящийся теперь в копии:

https://sohabr.ru/post/224009/

На сайте «Всё о мостах» эта тема начала обсуждаться 29 мая 20014 г в ветке форума http://www.vseomostah.ru/index.php?topic=3003.0 . Вариант погружного тоннеля, описанный в pdf и выложенный мной в предыдущем сообщении, был предложен участником форума «всё о мостах» с подписью «mostod» 9 июня 2014 г.

0


Вы здесь » Русские вычислители » Беседы «за жизнь» » Переправа "Крым - Кавказ" - дёшево и сердито


форум на 24bb Создать форум бесплатно