по материалам сайта baybridgeinfo.org
Мост Сан-Франциско-Окленд Бэй Бридж находится под масштабной реконструкцией, которая должна усилить сейсмическую устойчивость конструкции и привести в соответствие с существующими стандартами.
Вопрос о реконструкции моста, построенного в 1936 году, встал после землетрясения Лома-Приета 1989 года, когда была разрушена 15 метровая секция верхнего яруса пролетного строения моста. Мост был тогда закрыт на месяц, пока велись восстановительные работы.
После этого землетрясения были проведены масштабные исследования для определения возможности моста противостоять сильным землетрясениям. В результате этих исследований было установлено, что весь мост требует реконструкции для обеспечения сейсмической безопасности. Часть моста со стороны Сан-Франциско (западная часть) требует сейсмического усиления, а часть моста со стороны Окленда (восточная часть) требует полной замены, т.е. там нужно построить новый мост соединяющий остров Йерба-Буэна и Окленд. Кроме того, требуется реконструкция западного подъезда к мосту (West Approach), где необходимо провести замену путепроводов длиной в 1,6 км проходящих по даунтауну Сан-Франциско, и трех съездов и трех въездов.
Стоимость строительства новой восточной части моста оценивается 6,281 млрд. долларов. Эта сумма не включает непредвиденные затраты. Стоимость проекта уточняется ежеквартально. Администратором проекта является Калифорнийский департамент транспорта (Caltrans).
Работы по реконструкции моста включают несколько проектов. Каждый из этих проектов чрезвычайно сложен. Работы по повышению сейсмической безопасности западной части моста уже завершены. Завершены также работы на западном подъезде к мосту – строительство 1,6 км путепроводов соединяющих даунтаун Сан-Франциско с мостом. Работы в восточной части моста начались в 2002 году и продолжаются до сих пор. Открытие движения по новому мосту в обоих направлениях запланировано сразу после празднования Дня Труда (Labor Day) в 2013 году.
Строительство нового моста включает в себя 4 проекта:
— Skyway – основная по протяженности часть моста длиной 1,2 мили (1,93 км);
— Self-Anchored Suspension span (SAS) – висячий пролет с металлическим пилоном высотой 160 м – соединяет Skyway с островом Йерба-Буэна;
— Yerba Buena Island Transition Structure (YBITS) – эстакада, соединяющая туннель на острове Йерба-Буэна с висячим пролетом моста;
— Oakland Touchdown (OTD) – восточная часть нового моста, соединяющая Skyway с Оклендом.
Один из главных вызовов при реконструкции моста это то, что движение по мосту не должно прерываться. Это потребовало строительства временных сооружений для движения транспорта по ним до открытия новых путепроводов и эстакад. Основные работы по строительству и демонтажу сооружений проводились ночью и во время уик-эндов, чтобы минимизировать влияние строительных работ на движение транспорта. Это потребовало тщательного планирования, что увеличило сроки завершения работ.
Для движения в каждом направлении в восточной части моста строятся два крыла моста, т.е. там строится фактически два параллельных друг другу моста. Движение в западной части моста будет оставаться двухуровневым.
Прилагаются все усилия для того, чтобы обеспечить безопасность движения по мосту. Ежедневно мост пересекают 280000 единиц транспорта; для сравнения мост Золотые Ворота (Golden Gate) ежедневно пересекает примерно 100000 единиц транспорта. Перекрытие движения обычно ограничивается отдельными полосами. Однако, для того чтобы обеспечить безопасность работ и движения транспорта, мост иногда перекрывается полностью. Закрытие движения по мосту обычно планируется на непиковые часы. Информация о предстоящем перекрытии движения по мосту с рекомендуемыми схемами объезда публикуется и постоянно обновляется на сайте baybridgeinfo.org. Текущая ситуация на дорогах публикуется на сайте 511.org.
_______
West Approach
Работы на западном подъезде к мосту включали строительство 1,6 км новых путепроводов и 6 съездов и въездов и демонтаж старых путепроводов. Эти работы проводились в условиях плотно застроенной части города и, ежедневно посреди этого строительства протекал поток из 280 тыс. единиц транспорта.
Западный подъезд, начиная от 3-ей улицы до Бил-стрит, представлял собой двухуровневый путепровод, конструкция которого имела уязвимости в сейсмическом отношении. Было решено построить для каждого направления отдельный путепровод, который постепенно переходит в двухуровневый по мере приближения к мосту.
Работы по строительству путепроводов начались в 2003 году и завершились в начале 2009 года. Для того чтобы минимизировать повреждения соседних строений и не прерывать дорожного движения проект был осуществлен в шесть стадий:
— строительство временных дорог и путепроводов;
— закрытие движения по существующим путепроводам и открытие движения по временным дорогам и путепроводам;
— демонтаж существующих путепроводов;
— строительство новых путепроводов;
— закрытие движения по временным дорогам и путепроводам и открытие движения по новым путепроводам;
— демонтаж временных строений.
_____
Реконструкция западной части моста
Западная часть моста соединяет Сан-Франциско и остров Йерба-Буэна. Она состоит, по сути, из двух висячих мостов, соединенных на центральной анкерной опоре. Модернизация западной части моста усилило пролетные строения моста, что позволит ей выдержать значительные сейсмические нагрузки. Эта работа сыграла значительную роль в обеспечении сейсмической безопасности этой жизненно важной транспортной артерии.
На оба яруса моста уложен дополнительный металлический настил, полмиллиона заклепок были заменены на почти вдвое большее количество высокопрочных болтов. В общем, было дополнительно смонтировано более 7710 тонн металлоконструкции. Старые элементы ферм жесткости заменены на новые конструкции из перфорированных профилей.
Было установлено 96 своеобразных устройств в виде поршня – “viscous dampers” – работающих подобно амортизатору и помогающих воспринимать сейсмические воздействия. В центре пролетов основные кабели были жестко прикреплены непосредственно к пролетным строениям моста при помощи специальных муфт – cable bands – для того чтобы уменьшить продольные смещения пролетного строения при сейсмических воздействиях и увеличить жесткость системы в целом. Проведены другие работы, которые вкупе усилили сейсмостойкость моста. Для того, чтобы выполнить все эти работы более 1000 рабочих трудились круглосуточно в течении более 5 лет и большую часть этого времени мост оставался открытым для движения.
____
Yerba Buena Island Transition Structure (YBITS)
Yerba Buena Island Transition Structure (YBITS) – часть нового моста, соединяющая висячий пролет, где движение осуществляется в одном уровне с верхним и нижним ярусами туннеля на острове Йерба-Буэна. По сути, это две параллельные друг другу эстакады каждая на своих опорах и фундаменте, которые постепенно сливаются в одну двухуровневую эстакаду по мере приближения к туннелю.
Строительство должно было вестись без закрытия моста для движения. Для этого была построена временная двухуровневая эстакада, соединяющая туннель в Йерба-Буэна с существующей восточной частью моста. Движение по этой эстакаде, построенной генеральным подрядчиком CC Myers, Inc., открылось в 2009 году и будет продолжаться до открытия нового моста. Часть моста, мешающая строительству новой эстакады, была демонтирована. Генеральным подрядчиком на строительстве YBITS является MCM Construction.
Во время выходных на День Труда (Labor Day) 2007 года была демонтирована секцию верхнего яруса существующей эстакады и установлена новая секция способная выдержать сейсмические нагрузки. Новая секция, названная West Tie-In, ознаменовала первый шаг на пути строительства временной эстакады длиной 900 футов (274,3 м). Во время этого процесса весь мост был закрыт для движения – впервые после землетрясения Лома-Приета 1989 года, и строители смогли заменить секцию длиной 350 футов (106,7 м) и весом почти 5900 тонн, расположенную сразу на выходе из туннеля. Когда мост был закрыт, начался демонтаж секции верхнего яруса эстакады. Новая конструкция была предварительно изготовлена рядом с существующей эстакадой и покоилась на временных опорах. Работая с почти хирургической точностью, чтобы не повредить новые колонны, строители демонтировали старую секцию.
После окончания демонтажа были установлены специальные рельсы поперек нижнего яруса эстакады и с помощью домкратов, управляемых компьютером, новая секция была перемещена на место установки. Зазор в каждую сторону составлял всего лишь 3 дюйма (7,62 см). В то время как им было отведено 81 час, строители завершили работы на 11 часов раньше запланированного срока.
_______
______
Двумя годами позже, во второй раз после землетрясения 1989 года, мост был полностью закрыт для соединения временной эстакады с восточной частью моста. В то время как большая часть населения залива наслаждалась теплой погодой и устраивала барбекю с друзьями и семьей, строители моста передвигали более 6000 тонн стальных конструкций возвышавшихся на высоте более 45 м.
Используя ацетиленовые горелки, отбойные молотки и экскаваторы, оборудованные гидромолотом, строители отделили старую секцию моста длиной 300 футов (91,44 м) и весом почти 3000 тонн. После этого с помощью 8-ми гидравлических домкратов грузоподъемностью более 540 т секция была приподнята и перемещена в сторону по специально сооруженным стальным конструкциям с помощью гидравлических устройств.
Затем тем же способом новая секция эстакады, названная East Tie-In, была перемещена на место монтажа и закреплена с помощью 20-ти стальных пластин толщиной 3 дюйма (7,62 см) и размерами примерно 10 на 10 футов (3,048 м).
____
______
Строительство 13 опор YBITS было включено в контракт на строительство временной эстакады. Их строительство завершено и в 2011 году началось возведение пролетного строения новой эстакады. После открытия восточной части моста начнется демонтаж временной эстакады.
______
Self-Anchored Suspension Span (SAS)
Висячий пролет является главным архитектурным элементом нового моста. С общей длиной 2047 футов (623,9 м), он будет крупнейшим мостом в мире с единственным пилоном. Эта инженерная разработка поднимает планку мостостроения на новую высоту. Расположение пилона высотой 525 футов (160 м) ближе к западному концу пролета создает своеобразный ассиметричный дизайн.
Генеральным подрядчиком строительства висячего пролета является консорциум компаний American Bridge и Fluor.
Традиционные висячие мосты, такие как западная часть моста Бэй Бридж или мост Золотые Ворота, имеют два кабеля с анкерным закреплением на земле. Пролетное строение соединяется с кабелем при помощи подвесок. Висячий пролет нового моста Бэй Бридж имеет один пилон и, по сути, один кабель, оба конца которого прикреплены непосредственно к пролетному строению в восточной части пролета.
Строительство иного типа моста потребовало применения иной стратегии строительства. Поскольку анкеровка единственного кабеля производится к пролетному строению, необходимо было вначале построить пролетное строение. Но для того, чтобы установить громадные секции пролетного строения общим весом приблизительно 32000 тонн понадобилось соорудить более 18000 тонн временных опор. После этого строители приступили к монтажу пролетных строений и пилона. После окончания монтажа пилона и пролетных строений производится установка кабеля. После установки кабеля пролетное строение будет соединено с кабелем с помощью подвесок, а временные опоры демонтированы.
Оба крыла висячего пролета (для западного и восточного направлений) состоят из 14 секции весом от 507 до 1514 тонн и длиной от 64 (19,5 м) до 229 футов (69,8 м). 19 поперечных связей соединяют оба крыла моста друг с другом.
Монтаж пролетного строения производился при помощи плавучего крана грузоподъемностью 1750 тонн.
Для соединения одной секции с другой требуется 4500 болтов, для соединения всех 28 секции и 19 поперечных связей требуется 350000 болтов.
________
_____
Единственный пилон моста состоит из четырех элементов или ветвей, каждая из которых состоит из четырех секции. Пятая секция, названная grillage, общая для всех ветвей пилона и предназначена для распределения нагрузки от кабеля на все четыре ветви пилона. На эту секцию устанавливается кабельная опора (cable saddle) весом 408,2 тонн. Венчает пилон последний элемент, названный tower heads, который будет смонтирован после окончания установки кабеля. Высота пилона – 160 м, практически повторяет высоту пилонов западной части моста.
Секции пилона подвозились на баржах оборудованных специальными путями. Для их монтажа использовались специальные гидравлические домкраты способные поднять 1320 тонн.
______
_____
Домкраты, расположенные сверху на специально сооруженной временной конструкции, медленно поднимают верхнюю часть секции, в то время как нижняя часть установлена на каретку соединенную с лебедкой. Для того чтобы баржа оставалась устойчивой во время изменения положения секции, тысячи литров балластной воды перекачиваются с одного конца баржи в другой. Масса нижней секции пилона составляет 1088,6 тонн.
После установки в вертикальное положение, строители отсоединяют крепление секции к барже.
____
______
Ветви пилона соединяются друг с другом посредством специально спроектированных связей – shear link beams – которые при землетрясении способны деформироваться и поглощать сейсмическую энергию, предотвращая тем самым более серьезные разрушения. Поврежденные связи можно впоследствии заменить.
_______
______
Под пилон моста и под восточный (E2) и западный (W2) устой пролета устраивается свайный фундамент.
Фундамент пилона состоит из массивной металлической конструкции (steel footing box) изготовленного в Техасе и перевезенного в залив Сан-Франциско на барже через Панамский пролив и 13 буронабивных свай. Сваи достигают глубины 60 м ниже уровня воды и заглубляются в скальные породы.
________
Они состоят из двух частей. Для устройства нижней части в скальной породе пробуриваются скважины, которые заполняются густо армированным бетоном. Верхняя часть сваи состоит из стальной полой сваи, диаметром примерно 2,4 м, заполняемой еще более густо армированным бетоном. Стальные сваи привариваются к верхней металлоконструкции (footing box), которая затем заключается в бетонный кожух, образуя ростверк с размерами 85х73х21 футов (25,91х22,25х6,4 м).
Опора Е2 – это две одинаковые конструкции каждая со своим фундаментом. Ростверки опоры соединены стальной балкой длиной 15,8 м. Фундамент состоит из 16 полых стальных свай опирающихся на скальный грунт на глубине почти 340 футов (103,63 м) и заполненных армированным бетоном. Стальные сваи состоят из двух секции каждая высотой более 150 футов (45,72 м), которые по мере забивки свариваются друг с другом
_____
______
Устой W2 представляет собой две массивные опоры, возвышающиеся над фундаментом на 100 футов (30,48 м) и поддерживающие массивный ригель, который является частью пролетного строения моста. Для возведения этого устоя был заключен отдельный контракт и определен отдельный подрядчик.
Фундамент заглублен на 80 футов (24,4 м) в скальную породу острова Йерба-Буэна.
Возведение таких фундаментов потребовало огромного количества бетона, заливка которого продолжалось несколько дней. Для ухода за таким количеством бетона потребовалось решить задачу отвода тепла, выделяемого при гидратации цемента. Эту задачу удалось решить путем циркуляции холодной воды по системе из ПВХ-трубок, проложенных в бетоне. В общем, устройство фундаментов устоя W2 потребовало 1814 тонн арматуры и 12000 кубических метров бетона.
Длина кабеля висячего пролета составляет 1387 м. Он состоит из 137 прядей; каждая прядь состоит из 127 проволок диаметром 5 мм. Общее количество проволок в кабеле 17399. Вес кабеля составляет 4800 тонн, диаметр – 79,2 см.
Оба конца кабеля крепятся к восточной части пролета, а средняя часть кабеля огибает пролетное строение моста по кабельной опоре, смонтированной за устоем W2. Получается своего рода огромная петля.
Для установки кабеля были сооружены рабочие мостики – catwalks – которые в точности повторяют очертания будущего кабеля. Над рабочим мостиком протянуты тросы, по которым движется элемент навивочной системы (hauling system). Прядь кабеля крепится к навивочной системе в восточной части пролета. Навивочная система тянет прядь в западном направлении и перекидывает через кабельную опору на пилоне. Достигнув западной оконечности пролета, прядь отсоединяется от основной навивочной системы и крепится к вспомогательной навивочной системе, с помощью которой прядь огибает пролетное строение моста. Затем прядь снова крепится к основной навивочной системе, которая тянет прядь в обратном направлении и перекидывает через кабельную опору на пилоне. По достижении восточной оконечности пролета, прядь устанавливается на кабельные опоры, отсоединяется от навивочной системы и крепится к анкерным устройствам в восточной части пролета. Этот процесс повторяется 137 раз для каждой пряди кабеля. После этого специальная машина, называемая compactor, движется по рабочему мостику и сдавливает пряди вместе, образуя кабель диаметром 2,6 футов (79,2 см).
___
__
___
Skyway
Skyway – это две параллельные эстакады длиной 1,2 мили (1,93 км), образующие изящную дугу над заливом Сан-Франциско. Строительство этой части моста завершилось в 2007 году. Каждое направление моста включает 5 полос движения и резервную полосу шириной 3 м. Пролетное строение состоит из 452 сборных железобетонных секции высотой с трехэтажный дом, шириной 90 футов (27,43 м) и длиной 25 футов (7,62 м). Всего на строительство Skyway потребовалось 90,72 тыс. тонн конструкционной стали, 54,43 тыс. тонн арматурной стали, 60,96 км стальных свай и примерно 344050 кубических метров бетона.
Железобетонные секции изготавливались на полигоне, расположенном вдоль глубоководного канала в г. Стоктон и доставлялись к месту установки на баржах.
Крайние секции, соединяющие эстакады с висячим пролетом моста (SAS) изготовлены из стали. Каждая из них весит почти 1814 тонн.
Пролетное строение поддерживается 14 опорами высотой от 45 (13,7 м) до 115 футов (35 м).
Над каждой опорой устраивается монолитная железобетонная секция пролетного строения – pier tables. К этим монолитным конструкциям монтируются сборные железобетонные секции пролетного строения.
Опоры возведены над фундаментом из стальных полых свай диаметром 8,5 футов (2,59 м), забитых сквозь толщу илистого грунта на глубину до 300 футов (91,44 м) и опираются на скальные грунты. Для усиления устойчивости и несущей способности сваи забиты не прямо, а под углом. Пространство внутри сваи заполняется армированным бетоном. Чтобы уменьшить воздействие процесса забивки свай на рыб и других подводных обитателей, вокруг каждой сваи устраивалась плотная колонна из воздушных пузырей – “bubble curtains” – “пузырьковая завеса”. Эти пузыри помогают рассеивать ударные звуковые волны, возникающие от забивки свай.
К новшествам проекта нового моста относят шарнирные трубчатые балки – hinge-pipe beams. Они установлены в местах соединения висячего пролета со Skyway и с YBITS, через каждые четыре опоры Skyway и в местах соединения Skyway с OTD. Всего было установлено 20 таких балок. Они воспринимают температурные перемещения пролетного строения моста. Во время землетрясения центральная часть балки может деформироваться, поглощая сейсмическую энергию и предотвращая более серьезные повреждения. Деформированную часть затем можно заменить.
___
___
Oakland Touchdown
Oakland Touchdown (OTD) – восточная часть нового моста, соединяющая Skyway с шоссе Interstate 80. Длина OTD составляет 1289 м. Проект включает строительство эстакад для западного и восточного направления и новой электрической подстанции, а также вынос значительного количества подземных коммуникации. Строительство крыла для западного направления уже завершено, строительство крыла для восточного направления предполагается завершить в 2012 году.
Строительство этой части моста включает две фазы. Первая фаза предполагает строительство эстакады для западного направления и части эстакады для восточного направления. Первая фаза началась в августе 2007 года и завершилась в июне 2010 года. Вторая фаза началась после открытия движения по временной объездной дороге, которое позволило строителям демонтировать часть существующего моста, мешающей строительству эстакады для восточного направления.
Для устройства фундаментов опор забиваются стальные полые сваи диаметром почти 6 футов (182,88 см) и длиной от 35 до 60 м. Вокруг фундаментов устраивается шпунтовое ограждение; вода в пределах этого ограждения откачивается и строители получают пространство вокруг сооружаемой конструкции свободное от воды. Для армирования фундаментов и опор применялась арматура с антикоррозионным покрытием.
В отличие от Skyway, где большая часть пролетных строений сооружалась из сборных элементов, в этой части нового моста пролетное строение целиком сооружалось из монолитного железобетона.
После окончания строительства опор и пролетных строений строители приступили к сооружению железобетонных подпорных стен в местах съезда с моста и соединения с шоссе. Пространство между подпорными стенами обычно заполняется грунтом. Однако грунт имеет свойство садиться со временем. Чтобы решить эту проблему, здесь решено использовать вместо грунта ячеистый бетон, который в 5 раз легче обычного тяжелого бетона. Всего было использовано примерно 16590 кубических метров ячеистого бетона.
Чтобы избежать земляных работ на побережье Окленда, был сооружен нечто вроде временного пирса (trestle), на котором расположились краны и другие тяжелые машины и оборудование. Это позволило минимизировать воздействие на окружающую среду.
___
_____
Защита окружающей среды
Залив Сан-Франциско является домом для представителей многих видов флоры и фауны. Для защиты хрупкой экосистемы залива осуществляется обширная программа по защите окружающей среды во время строительства моста.
Были обследованы и нанесены на карту болотистые участки, заросли морской травы и приливно-отливные отмели вокруг зоны строительства. Эти участки были ограждены, обставлены буями и знаками как зоны, где ограничены строительные работы и доступ. Для защиты морских млекопитающих, таких как тюлени, морские львы, морские свиньи и серые киты, ведется постоянный мониторинг их местонахождения, чтобы убедится, что их нет в районе забивки свай. Также ведется мониторинг их поведения во время забивки свай и других строительных работ.
Чтобы уменьшить воздействие процесса забивки свай на морских обитателей применялась так называемая пузырьковая завеса – плотное кольцо из воздушных пузырей, окутывающих сваю и помогающих рассеивать звуковые волны.
Постоянный гидроакустический мониторинг, изучение рыб и мониторинг поведения хищных птиц питающихся рыбой внесли большой вклад в понимание воздействия ударных звуковых волн на рыб и других подводных обитателей и разработке мероприятий по их защите.
Поскольку птицы используют существующий мост в качестве места для гнездования, проектировщики предусмотрели в проекте Skyway специальные платформы, которые птицы могут использовать в качестве таких мест. Ведется также постоянный мониторинг птиц обитающих в районе залива.
Фото с сайта biomitigation.org
Источник: baybridgeinfo.org
____
____