Мост на остров мечты

АО «Гипростроймост – Санкт-Петебург» А. Ю. Кулешов
ЯТФ «Мостоотряд-6» В. А. Кабанов; Ю. Б. Голубева
05/2020

В 2016 году по заказу ГКУ «Управление дорожно-мостового строительства» (УДМС) г. Москвы ОАО «Моспроект-3» разработал проект Кожуховского моста через Кожуховский затон Москва-реки, который должен соединить Южнопортовый район Москвы с Нагатинской поймой, где строился тематический парк развлечений «Остров Мечты». Предполагалось, что в перспективе мост будет иметь особое значение, поскольку на территории бывшей промзоны «ЗИЛ» сейчас активно строится жилье – скоро там будет оживленный квартал.

Мостовой переход запроектирован по схеме 45+50+100+150+100+25+32+25 м. Русловое пролётное строение 100+150+100 м – стальное, состоящее из двух, раздельных под каждое направление движения, неразрезных коробчатых балок с ортотропной плитой проезжей части. Со стороны проспекта Андропова к мосту примыкает переходное двухпролётное сталежелезобетонное пролётное строение 45+50 м, со стороны 2-й Южнопортовой улицы – трёхпролётная железобетонная эстакада въезда-съезда 25+32+25 м и насыпь подходов в подпорных стенах.

Фундаменты всех опор предусмотрены на буронабивных сваях (БНС) диаметром 0,8 м и 1,5 м. Тело промежуточных опор предусмотрено из массивных восьмигранных стоек полным сечением 3×3 м.

Завершение строительства моста планировалось приурочить к открытию парка развлечений осенью в 2019 году. Однако попытки найти подрядчика на строительство моста не увенчались успехом, и к началу 2018 года возникла серьёзная угроза срыва намеченных сроков. Было совершенно очевидно, что в объёмах проектных решений построить мост за оставшееся время не получится.

Учитывая сжатые сроки строительства объекта ПАО «МОСТОТРЕСТ» совместно с АО «Институт Гипростроймост-Санкт-Петербург» предложили Заказчику немного изменить проект за счёт такого конструктивного исполнения некоторых элементов сооружения, которые позволили бы максимально сократить количество и продолжительность строительных переделов, не меняя при этом утверждённых архитектурно-планировочных решений и потребительских свойств сооружений, и тем самым получить выигрыш во времени и уложиться в оставшиеся сроки. В частности, было предложено возвести русловые опоры на забивных трубчатых сваях, апробированных на Керченском мосту, а монолитное преднапряжённое Y-образное в плане пролётное строение заменить сталежелезобетонным без одной из промежуточных опор.

По согласованию с заказчиком для корректировки проекта и разработки рабочей документации было привлечено АО «Институт Гипростроймост-Санкт-Петербург», строительство моста было поручено ЯТФ «Мостоотряд-6», который вышел на объект весной 2018 года и закончил строительство точно в назначенный срок.

Рабочий проект предусматривал возведение русловых опор, раздельных под каждое пролётное строение, на ростверках, расположенных выше уровня воды. Это позволило полностью отказаться выполнения достаточно трудоёмких работ в котловане со шпунтовым ограждением.

В основании опор предусмотрено по 10 наклонных свай (5:1) из металлических труб из стали марки 09Г2С диаметром 1420 мм со стенкой 20 и 16 мм. Проектная глубина погружения — 25-26 м. Так же, как и на Керченском мосту полости верхней части свай на глубину 14 м до кровли песчаных грунтов, ниже слабых илистых отложений и текучей глины, заполняются бетоном В35, армированным каркасом. Для улучшения сцепления бетона заполнения со стальной трубой на внутренней поверхности свай предусмотрена приварка арматурных стержней Ø25-А400 длиной 5850 мм с шагом 193 мм. Объединение свай с ростверком – традиционное за счёт арматурных выпусков из бетона заполнения труб. На наружной поверхности трубы на длине 24 м от верха сваи предусмотрена антикоррозионная защита с применением системы порошковых наплавляемых покрытий общей толщиной не менее 700 мкм по ТУ 1394-038-09901167-2015 ООО «СпецБетон», включая

  • антикоррозионной слой – Scotchcote 226N не менее 300 мкм,
  • защитный слой – Scotchcote 8352N не менее 400 мкм.
  • ремонтный материал – Interzone

Ростверк — сборно-монолитный, размером в плане – 16,1×6,0×2,0 м, расположен над поверхностью воды. Чтобы опоры не выглядели «избушкой на курьих ножках» с просветами под ростверком, на нём предусмотрены декоративные фартуки, частично погруженные в воду.

Тело опор принято массивным, размером в плане 10,5×3 м и высотой 6,8 м из бетона классом по прочности на сжатие – В35, марками по водонепроницаемости — не ниже F300 и W10. В дополнении к достаточно высокой степени первичной защиты от коррозии проектом предусмотрена вторичная защита наружных элементов опор покрывными материалами «Разноцвет» по типу системы №35 СТО-01393674-008-2014, которая, правда, принята по проекту без оценки степени агрессивности среды по ГОСТ 31384-2017.

Для возведения русловых опор №4, №5 на обеих берегах были сооружены временные мостики и рабочие площадки, по которым доставлялись материалы и конструкции и с которых погружались сваи, подавалась бетонная смесь, арматурные каркасы и конструкции.  Мостики и площадки сооружались с применением металлоконструкций, демонтированных с Керченского моста.

Изготовление секций свай, включая нанесение антикоррозионного покрытия и приварка арматурных стержней, производилась на заводе ООО «БТ СВАП».

Готовые секции труб привозились на приобъектный стенд, где они сваривались между собой. Укрупнённые секции подавались на жёсткий направляющий кондуктор, обеспечивающий проектное положение и наклон свай, как при их погружении в грунт, так и при сварке укрупнённых секций. Устранение дефектов и повреждений антикоррозионного покрытия, а также защиту швов, сваренных на сваебойном стенде так же выполняли сотрудники ООО «БТ СВАП».

Сваи сначала погружались с помощью вибропогружателя до получения «технического» отказа, затем добивались гидромолотом IHC S-280 с энергией удара 280 кДж до расчётного отказа, вычисленного в соответствии с волновой теорией удара.

Отказ свай при динамических испытаниях контролировался на всех сваях. В дополнение к этому 11 свай были испытаны динамической нагрузкой с определением их действительной несущей способности по методу PDA (ASTM D 4945), из них 5 свай – испытаны повторно после недельного отдыха. В соответствии с требованиями рабочей документации для статических испытаний на вдавливание и выдёргивание по ГОСТ 5686-2012 была забита одна дополнительная свая рядом с действующим кустом свай. Комплекс испытаний выполнен силами ООО «НИИ диагностики».

Согласно полученным результатам действительный остаточный отказ свай с обеспеченностью 0,95 составил не менее 0,72 мм, что меньше теоретического отказа по проектному расчёту, равному 0,80 мм (Таблица 1). Действительные значения упругого отказа свай составили 18,2±1,4 мм, что оказалось на 45% больше проектного теоретического значения и, вероятно, обусловлено неучтёнными в расчёте упругими деформациями самих свай.  После недельного отдыха свай значения упругого отказа уменьшились в среднем на 15%, остаточного – на 30%.

Динамические испытания свай показали, что при достижении расчётных отказов общая несущая способность свай с обеспеченностью 0,95 составляет не ниже 1350 т, в том числе сопротивление по боковой поверхности — 330 т и лобовое сопротивление — 1010 т (Таблица 2). Разброс значений несущей способности – не более 5%. Аналогичные результаты показала и контрольная свая, однако достичь её несущей способности (1450 т) при статических испытаниях не удалось, т.к. испытательный стенд разрушился при нагрузке 1371 т.

После недельного отдыха свай гарантированный прирост общей несущей способности составил 8%, в том числе по боковой поверхности – 37% (до 516 т).

Полученные результаты динамических испытаний свай и их близкое их соответствие результатам альтернативных методов испытаний, предусмотренных ГОСТ 5686-2012, и проектным требованиям вполне позволяют рассматривать метод PDA, как самостоятельный метод контроля качества свайного основания, особенно эффективный для тяжёлых свай с повышенной несущей способности, статические испытания которых сопряжены со значительными затратами на изготовление мощного стенда, не гарантирующего, впрочем, достижение предельных нагрузок на сваю.

После испытаний головы сваи обрезались на проектной отметке, а к оголовку с помощью косынок приваривались сборные железобетонные плиты днища ростверка, играющие роль технологических площадок при заполнении и армировании свай и несъёмной опалубки при бетонировании ростверка.  Плиты изготавливались на заводе МТФ «МОКОН» по исполнительным схемам на каждую пару забитых свай. Между собой они объединялись омоноличиванием арматурных выпусков.

Грунт в полости свай разрабатывался методом гидроразмыва на глубину до 6 м ниже дна реки, пульпа откачивалась автомобильным вакуумным погрузчиком COMPEL-VAC 250MD. Полости сваи армировались и бетонировались по традиционной технологии: тампонирование забоя слоем бетона В15 толщиной 1 м, погружение готового арматурного каркаса и подача бетонной смеси через бетонолитную трубу.

Перед бетонированием ростверка на края подплиток устанавливались и раскреплялись железобетонные контурные блоки несъёмной опалубки, каркас ростверка и тела опоры, затем бетонировался ростверк, а после набора его бетоном прочности 70% от проектной – монтировалась опалубка деревометаллическая опалубка с консольными подмостями и бетонировалось тело опоры.

В итоге продолжительность возведения опоры 4 составила 71 дней, опоры 5, включая продолжительность испытаний свай – 99 дней. По сравнению с проектом ускорение составило соответственно 86 и 74 дня, что вместе с другими предложениями и обеспечило сдачу моста в установленные сроки.

Сроки возведения ростверка опор могли бы ещё больше сокращены, если бы армирование ростверка было более рационально, чем это принято в проекте: четыре уровня горизонтальных сеток, 2102 штуки составных вертикальных стержней с крюками на концах, назначение которых не совсем понятно, принимая во внимание наличие вертикальных выпусков из свай. Общий расход арматуры ростверков составил 138 кг/м3, в том числе: контурные блоки и плиты основания – 245 кг/м3, монолитный бетон заполнения – 83 кг/м3. Для сравнения отметим: расход арматуры тела опор составил 55 кг/м3, что в 2,5 раз меньше, чем в ростверке.

Наиболее трудоёмким оказалось устройство горизонтальных сеток ростверка. Чтобы завести продольную арматуру сеток, торец ростверка не закрывали контурными блоками, но после завершения армирования торцевые контурные блоки ростверка монтировались и раскреплялись в крайне стеснённых условиях, что отнимало много времени. В будущем конструкция контурных блоков и армирования ростверка может быть оптимизирована в части уменьшения расхода арматуры контурных блоков и ростверка за счёт более полного учёта работы бетонного сечения по восприятию реальных изгибающих моментов и поперечных сил.