Аспаруховият мост… Докога!?

Рубриката „Хайд парк“ дава право за изразяване на различни лични гледни точки по актуални теми, като редакцията не носи отговорност за изразените мнения и позиции, те са на автора или авторите на материалите

Проф. д-р инж. Добрин Денев,

проф. д-р инж. Божидар Янев,

доц. д-р инж.-геол. Кирил Ангелов

Съоръжението Аспарухов мост е част от автомагистрала „Черно море”, респективно от международен път Е-87, и същевременно се явява пътна връзка над съвременния плавателен канал „Море - езеро”. Съоръжението пропуска високотонажни кораби, като за 24 часа провежда и автомобилен поток от около 10 000 превозни единици. Те идват главно от републикански път I-9, който свързва Северна с Южна България, а се явява и отсечка от проектираната автомагистрала „Черно море”, респ. от сухоземния международен коридор от Констанца (Румъния) до Истанбул (Турция). Той е и единствена пътна връзка на жилищния квартал „Аспарухово” с Варна.

Аспаруховият мост обхваща две естакадни стоманобетонни части и централна стоманена конструкция, както и два сложни пътни възела в двата му края. За двете направления на пътя носещите конструкции са самостоятелни с надлъжна фуга между тях, т.е. създадени са две еднакви независими успоредни носещи конструкции.

Основната част на моста е стоманобетонна конструкция. За всяко от двете платна (по широчината му) тя е съставена от по три предварително напрегнати Т-образни греди с дължина 38,70 м и маса 120 тона. След монтирането им на място са бетонирани ивиците от пътната плоча между тях, като по този начин е изградена гредова бездиафрагмена конструкция. Производството на стоманобетонните греди е извършено на два специално подготвени полигона в зоната на моста, които вече са разделени от прокопаването на плавателния канал. Издигането на гредите върху опорите на моста на височина до 50 м е осъществено с помощта на модерна за времето си кран-ферма („АСИЕМ“).

Частта от моста над канала е непрекъсната стоманена конструкция на 3 отвора, поставена върху четири опорни стълба. Централният отвор над водата е широк 160 м, а двата странични са по 80,50 м. Стоманената конструкция има затворено кутиеобразно сечение, широко 5,50 м и високо от 2,80 м над крайните стълбове до 6,60 м над централните. Горната част на кутията представлява „ортотропна плоча” с надлъжни и напречни ребра. С оглед възможностите за транспортиране конструкцията е била разделена на 226 дребноразмерни елемента от различни типове. Окрупняването им до 50-тонни секции е станало на приобектов стенд. Самият монтаж е изпълнен по т.нар. полуконзолен метод, при който са използвани по две временни подпори във всеки отвор. При монтирането освен заварки са използвани и специални високоякостни болтове с различни размери. Една от най-отговорните операции при монтажа на металната конструкция е била свързването на двете части чрез заключващ блок в средата. Изпълнено е само дни преди откриването на моста.

Аспаруховият мост е инспектиран през 2021 г. от мултидисциплинарен екип на Института за пътна безопасност (ИПБ). Констатирано е, че мостът е с висок риск за експлоатация. Всички елементи, свързани с безопасността (асфалтово покритие, тротоари, пътни обезопасителни системи, отводняване, организация на движението, осветление) не са отговаряли и на минималните изисквания за безопасно движение. Това се посочва в доклада на споменатата организация, която е ангажирала и международен одитор за извършване анализа на Аспаруховия мост. Докладът е бил предоставен на кмета на Варна и Агенция „Пътна инфраструктура” (АПИ) в началото на следващата година. Що се касае до конструкцията на моста, експертите от ИПБ са установили силна корозия на редица метални елементи и дълбоки надлъжни и напречни пукнатини по колоните на моста. Констатирано е например и критично състояние на тринадесета колона. Настилката на пътното платно на много места също се е оказала компрометирана.

Мостът следователно е обследван, но според нас – не изцяло. Инспекцията от 2021 г. е констатирала само видими и следователно само повърхностни дефекти. От тях по пътя на екстраполацията могат да се очакват сериозни проблеми, за установяването на които инспекцията е препоръчала следващо по-задълбочено изследване. Такова обаче не е извършено.

Ремонти все пак са правени. Най-големият е извършен през 1999 г. и е включил подмяна на хидроизолацията, както и смяна на дилатационни фуги. Ремонтирана е и осветителната система, и някои видими неконструктивни детайли.

За специално отбелязване е, че през 1976 г. обектът „Аспарухов мост” е открит и предаден в експлоатация на община Варна, но без да се отчетат по значимост забелязани тревожни факти още при фундирането му – по-точно: грешките, допуснати при изпълнението на изливните пилоти (с диаметър 1200 мм). Тези пилоти са от типа „стоящи”, като достигат максимални дълбочини от 50 м, преминавайки през слаби, втечняващи се тини и пясъци, и достигащи до плътни олигоценски карбонатни глини и мергели. Изпълнението, за което става дума, е било съпътствано от сериозни пропуски – главно при бетонирането на пилотите. Прекъсванията при подаването на бетонните смеси, неправилното изваждане на обсадните тръби и други технологични неуредици са довели до формирането на недопустими „празнини” (всъщност: зони, запълнени от тиня и пясък) в стволовете на въпросните (немалко на брой) пилоти. Това са факти, установени (и доказани) още тогава чрез прокарването на контролни сондажи с малък диаметър във вътрешността (по вертикалната ос) на пилотите. Протоколите от тези сондажи са коректни и налични... и сега. Съхраняват се в община Варна.

Направеният някога анализ на резултатите от посоченото контролно сондиране недвусмислено показва, че носещата способност от пилотите се определя на места само от армировката, която днес, след около 50 години експлоатация, е в неустановено състояние. При всички случаи по нея има значителна корозия – по причина, че тя е престояла незащитена достатъчно дълго време в условия на пряк контакт със смесените солени органични води от Варненското езеро.

В момента е практически приключило удълбочаването на Плавателния канал под Аспарухов мост (до кота -14,60 м), което със сигурност е твърде полезно за навигацията, но което може да даде началото на допълнителни процеси, които са крайно нежелателни. Освен това поради тежкото експлоатационно натоварване и неминуемите сеизмични въздействия (в района се събират три сеизмични зони и могат да се очакват както леки, така и доста тежки земетресения) се налага вземането на адекватни мерки за укрепване на стълбовете – преди всичко тези на големия мостови отвор. Те следва да се обосноват чрез нов задълбочен геотехнически анализ и решаването на една доста сложна конструктивна задача – оценка на остатъчните носещи възможности и съответното на това пристъпване към усилване на компрометираното (според нас) пилотно фундиране.

От геоложка гледна точка всички пристанищни съоръжения в района на гр. Варна (вкл. Аспаруховият мост) попадат в т.н. Варненска депресия, при която през периода на древночерноморското си развитие терените са се понижавали. Съществуващите стари речни долини на Провадийската и Девненска река също са се понижили и в тази „удавена долина” са се формирали сегашните две езера – Белославското и Варненското. Под дъното на тези езера дебелините на отложените песъчливо-прахови глини (по-точно: тини) и прахови пясъци достигат до 30-35 м.

Дълбочините на двете езера са измервани и съответно са около 15 м (Белославско езеро) и 19 м (Варненско езеро). Отделянето на Черно море от същите езера е станало чрез формиране във времето на пясъчна коса, съдържаща главно прахови пясъци. Тази коса именно е прокопана за изграждането на Плавателния канал. В нея са стъпили опорите на голяма част от Аспаруховия мост.

Описанието на всички инженерно-геоложки пластове преди години е направено подробно и то се съдържа в документацията „Аспарухов мост“ в община Варна – предадена в общинската администрация още през 1976 г. Сега поради многократното й разместване тази документация се оказва несистематизирана и трудно може да се използва. Независимо от това същата (респ. разгледаната от нас част от нея) ни бе официално предоставена и взета под внимание при съставянето на настоящото изложение.

В същата документаиция се намират регистрационните протоколи от изпълнението на сондирането и реализирането (процедурите по спускане на армопакетите и бетонирането) на споменатите изливни пилоти. Има данни и за армировката, и за бетоните, и такива, които показват, че бетоновите работи са започвали непосредствено след завършването на сондирането, но в немалко случаи съпроводени от значителни прекъсвания – от няколко часа до няколко дни. Това означава, че обсадните и бетононаливните (Контракторовите) тръби не са били изтегляни и със сигурност са се оказали замонолитени във вече свързалия бетон – по причина на което при изтеглянето някои от тях са били скъсвани. В други подобни ситуации, за да не се стигне до същото замонолитване, тръбите са били изтегляни своевременно, но в нарушение на класическото изискване долните им краища да са винаги потопени в бетонната смес. В резултат в получените отверстия са навлизали вода, пясъци и тиня. Това именно се констатира с проведените „вътрешни контролни сондажи”. Имало е особено внимание само към изпълнението на „допълнителните спрямо първоначалния проект” 6 бр. пилоти от Фундамент №27 – една от опорите на главния отвор.

Регистрационни протоколи за посоченото вече сондиране с малък диаметър във вътрешността на пилотите (т.нар. вътрешни безядкови сондажи с диаметър 105 мм) и установените с тях прекъсвания в бетоните съдържат много ценна информация. Те предоставят конкретни данни за преминати зони от здрав бетон, както и от слаб невтвърден бетон (6 месеца след изпълнението!), за появата на вода в сондажите, а и на пластове от глина или от пясъци в тялото на пилотите (!). Освен това с нито един от вътрешно просондираните пилоти не са достигнати техните върхове, т.е. те не са били просондирани изцяло, защото сондажните работи са били прекратявани приблизително на около 1/2 от пълната дължина на пилотите. Прекратяването е било по различни причини, вкл. при заключение за „излизане” на работните устройства на сондажните машини извън пилотите, което всъщност означава – при достигане на земни материали (пясък и тиня).

Протоколите се отнасят за всички изпълнени пилоти от Фундамент №27 и за около половината от изпълнените пилоти на Фундамент №28 (и двата фундамента са на стълбовете на главния отвор). В протоколите не е посочено встрани или надолу е била посоката на „излизане” на вътрешните сондажи. По наша оценка излизане на сондажен лост и работно устройство на „вътрешните сондажи” встрани е невъзможно. Армопакетите напълно ограничават това. В най-неблагоприятния случай „излизането” встрани е било локално до 1-1,5 см извън армировката, като не е пробивало бетоновото покритие (по проект и изпълнение: мин. 5-7 см). Всички „излизания” без съмнение са били надолу – в дълбочина и не извън пилотите, а точно там, където бетонът е липсвал за сметка на значителен обем навлязъл във вътрешността на армопакетите почвен материал.

 Има съхранени и екзекутивни данни за параметрите на фундаментните плочи, вкл. за размерите на ростверка на Фундамент №27 и Фундамент №28. Те са различни по размери и по броя на пилотите, обединени от всеки от тях. Ростверкът на Фундамент №27 е бил препроектиран в съответствие с препоръките на катедра „Геотехника” на ВИАС (сега УАСГ). За същия този фундамент са били изпълнени (както се посочи) 6 бр. допълнителни пилоти (видно и от предоставения екзекутив), а ростверкът съответно – увеличен. Не е ясно защо само Фундамент №27 е бил усилен с дублиращи пилоти. Вероятно съседният му (№28) вече е бил готов (напълно бетониран).

От посочените по-горе доказателства се вижда, че при бетонирането на пилотите в резултат на неправилно прилагана технология и административни неуредици е прониквала вода и почва, което е предпоставка за констатираното силно влошено качество на бетона (или неговото отсъствие на много места), респ. създадени условия за интензивна корозия на оголената армировка там - продължила вече над 45 г. За отбелязване обаче е и фактът, че през тези години прецизно измерване на деформациите на връхната конструкция на моста, които да се обяснят с поддаване на опорите, не са правени и съответно – не са установени.

Към описаните проблеми (които считаме, че не са решавани и не са решени) можем да допълним, че при сегашното удълбочаване на Плавателния канал (респ. при отстраняването на старата заскалявка и оформянето на по-стръмен наклон на бреговите откоси) е възможно протичането (т.е. загубата на устойчивост и буквално „вливането” в канала на горния около 10-11 м) на пласт слаба почва. Нейните особености са установени и документирани отдавна – описани в представените ни данни от геоложките проучвания и констатациите при сондирането за изливните пилоти. Тази почва е обозначена от геологопроучвателите като „плаващ пясък”. Нейното поведение при ремонтните работи по Плавателния път и след това е (меко казано) непредсказуемо, още повече че въпросните работи се извършват без спиране на навигацията в обекта.

Доказателство за наличие на процеси на рушене на брега (абразия, породена от вълните, които се създават от преминаващите плавателни средства) и сега се установяват без усилие, ако съдим по оголените отдолу предпазни стени около фундаментите след изминалите години на експлоатация без ремонт на канала (Фиг. 2). Това означава, че може да се очаква пилотите от двата основни фундамента на съоръжението в даден момент да останат без почва около тях, т.е. да се стигне до „висок ростверк”, за което те не са били оразмерени и което може да доведе до крайно неблагоприятни последици. При това (да повторим) тяхната проектна работна дължина и конструктивна цялост също не са налице. Това се доказва с посочените вътрешни сондажи, с които се потвърждава направеното вече заключение. От него следва също, че в сегашното им състояние пилотите не е ясно докога ще могат да пренасят вертикалните товари, че са със скъсени работни дължини и „плаващи” и че корозиралата армировка може да е вече съвсем недостатъчна за поемане на усилията от огъващи моменти вследствие хоризонтални натоварвания.

Потвърждава се и констатацията, че изливните пилоти, както и заскалявката под Аспаруховия мост са били поначало изпълнени некачествено, и напълно обяснява „парадокса” защо някога при бетонирането подготвената бетонна смес за даден пилот не е могла да се вмести в готовите сондажни отвори (разликата е била от порядъка на няколко кубически метра!). Обяснява и защо предпазната подпорна стена днес „виси във въздуха” (Фиг. 2).

Потвърждава се още и констатацията, че удълбочаването на Плавателния канал до кота -14,5 м е възможно, но трябва да се вземат мерки, за да се предотврати протичането на пясъците към канала. Това протичане отново ще го запълва (независимо от новата облицовка) и отново ще се влошат условията за навигация под Аспаруховия мост, както и неговата сигурност.

Потвърждават се и препоръките за необходимостта от преразглеждане (ревизиране и разширяване) на проектите по удълбочаването на Плавателния път, които вече са приети и които се изпълняват, но които не отчитат описаните възможни неблагоприятни последици от протичането на пясъците и влиянието на това явление върху устойчивостта на фундаментите на главния отвор.

Намерените от нас съществуващи данни за състоянието на обект „Аспарухов мост“ – най-голям и особено важен за стопанския живот в България, будят особена тревога. Ясно е, че голяма част от пилотното фундиране е изпълнена некачествено и в момента само (неуточнен!) процент от първоначалната армировка и на места почти без участието на бетона носи натоварванията. При положение че вече почти 50 години същата стоманена армировка е била в условия на корозия, за което няма никакви количествени и качествени данни, никой не би могъл да направи аргументирана оценка на съществуващия геотехнически риск.

Ето защо обръщаме сериозно внимание върху тревожното геотехническо състояние на конструкцията (в частност на фундирането) на Аспаруховия мост, особено за несигурността, свързана с поведението му при евентуални по-сериозни сеизмични въздействия.

Преасфалтирането на пътното платно, подмяната на фугите и пребоядисването на парапетите на моста са необходими, но съвсем не са достатъчни. Проблемите са другаде. Те налагат:

А) Спешна техническа експертиза, която да установи нуждите от „техническа интервенция” с цел предотвратяване на големи аварии на конструкцията. Инспекцията задължително да включва пълен достъп под пътното платно със специално превозно средство тип „снупър“ (snooper) и в кутията на 3-те централни отвора. Тя трябва да приключи с протокол за констатирани дефекти, изискващи незабавни превантивни мерки.

Б) Проверка на всички конструктивни елементи и параметри, което да включва:

- Геодезическо заснемане и поставяне на индикатори за следене (и следене!) на деформационното поведение на връхната конструкция и опорите на моста;

- Получаване на актуални данни за състоянието на бетоните (якости и съдържание на алкално-силициева реактивност);

- Инспекция на фугите;

- Инспекция на греди и лагери;

- Инспекция на всички стълбове (мостът е на няколко десетки опори);

- Инспекция на забелязаните пукнатини (дължина, дълбочина, оголена армировка);

- Инспекция на ортотропната плоча и стоманената кутия за пукнатини от умора;

- Инспекция на обслужващите инсталации, вкл. отводняване, осветление и т.н.;

- Експериментално установяване на динамичните характеристики на цялата конструкция, цифрово моделиране и последващи изчислителни проверки за очакваното поведение на съоръжението в условия на максимален земетръс;

- Анализ за степента на актуалната носимоспособност на пилотните фундаменти при отчитане на предването на корозията в армировката и оценка на състоянието и бетоните там;

- Проверки за устойчивостта на откосите на продълбочения плавателен път.

Констатациите на инспекцията от 2021 г. информират частично за необходимостта от описаните тук проверки и оценявания. Те, както се посочи, са започнали, но не са извършени докрай. Поради своята напреднала възраст и все по-тежко натоварване Аспаруховият мост според нас е в стадий, когато може да се развият голям брой критични дефекти. Констатирани навреме, те могат да се избегнат, но оставени да се развиват, могат в кратък срок да ескалират до нестабилно състояние, изискващо пълно затваряне на моста за движение и много по-скъпи (дори и практически невъзможни) ремонти.

Настоящото изложение е представеното под форма на експертиза на Министерството на транспорта и съобщенията преди повече от две години, но не предизвика каквато и да е ответна реакция. Устно е уведомена и АПИ.

Можем в заключение да уверим читателите на в. „Строител”, че техническо решение на описания проблем все още може да се намери.

Докато не е станало късно.

Нека се отчете това, че конструкцията „в един прекрасен ден” може да се окаже негодна за експлоатация и това би представлявало икономическа катастрофа и от международен мащаб. А е възможно и мостът да падне „без предупреждение”.

И падането му, ако се позовем на библейския текст... ще бъде голямо.

Б. ред.: Материалът е изпратен на МРРБ, АПИ, Министерство на транспорта и Община Варна. Редакцията има готовност да публикува и техните становища по темата.