Десять лет Дамбе. Как устроен КЗС — Комплекс защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений
Десять лет назад, 24 сентября 2010 года, завершился важный этап строительства Комплекса защитных сооружений — уложен последний кубометр бетона в основную конструкцию судопропускного сооружения С-1. В этот же день, после завершения очередного этапа монтажных работ, были проведены успешные испытания плавучего затвора С-1 по перекрытию судоходного канала. Строительство КЗС вышло на финишную прямую. Меньше чем через год, 12 августа 2011 года, Комплекс защиты Санкт-Петербурга от наводнений был сдан в эксплуатацию. На сегодняшний день КЗС предотвратил 26 морских наводнений.
Как устроен КЗС
В состав Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений входит 11 каменно-земляных дамб, 6 водопропускных сооружений, 2 судопропускных сооружения, автомагистраль с 2 развязками и 7 мостами, а также автомобильный тоннель.
Общие характеристики КЗС
- Длина КЗС — 25,4 км
- в том числе по акватории — 22,2 км
В составе КЗС:
- Каменно-земляных дамб — 11
- Водопропускных сооружений — 6
- Судопропускных сооружений — 2
- Судоходных каналов — 3
- Автодорожных мостов — 7
- Транспортный тоннель — 1
- Транспортных развязок — 2
Защитные дамбы. Морской участок скоростной автодороги
Основу защитных сооружений составляют дамбы. Их одиннадцать.
Морской участок скоростной автомагистрали на всём своём протяжении оборудован системой сбора и очистки сточных вод с полотна дороги. Ни одна капля воды не попадает в Финский залив без полной очистки.
Тело каждой из дамб имеет форму трапеции. Ядро дамбы — песчаный грунт и моренный суглинок. Боковые откосы укреплены щебнем и скальными породами, что позволяет выдерживать натиск воды и препятствует размытию насыпи. Ширина дамб в акватории достигает 80 метров, высота насыпей 6,5 метров над уровнем моря.
Сторону дамб, обращённую к Петербургу, принято называть Невской, а выходящую к заливу — Финской. Финская сторона, принимающая основной удар нагонной волны, укреплена более мощно. Гранит на откосах дамб предстаёт как неотъемлемая часть морского облика города.
По гребню дамб проходит морской участок скоростной автодороги. Три полосы движения в каждом направлении. Разрешённая скорость 110 км/час. Участок рассчитан на пропуск до 35 тыс. автомобилей в сутки.
- Общая длина дамб — 23,4 км
- Максимальная высота по гребню дамб — 6,5 м
- Минимальная ширина по гребню — 30 м
- Ширина в основании — до 80 м
- Воздействие ветровых волн — до 3,5 м
Водопропускные сооружения
Водопропускные сооружения прерывают цепь дамб, обеспечивая открытый фронт для беспрепятственного выхода воды из реки Невы в море, и служат важнейшей экологической цели — сохранению свободного водообмена между Невской губой и Финским заливом. Наряду с этим они становятся частью гигантского барьера в случае угрозы стихии со стороны Балтики.
Водопропускные сооружения В-1 — В-6
- Количество сооружений — 6
- Глубина на пороге В-1, В-3, В-6 — 2.5 м
- Глубина на пороге В-2, В-4, В-5 — 5 м
- Количество водопропускных пролётов/затворов — 64
- Количество водопропускных пролётов/затворов на В-1 и В-6 — по 12
- Количество водопропускных пролётов/затворов на В-2 — В-5 — по 10
- Ширина водопропускного пролёта — 24 м
- Длина затворов — 24 м
- Высота затворов В-1, В-3, В-6 — 4 м
- Высота затворов В-2, В-4, В-5 — 6,5 м
- Вес сегментных затворов — 280—350 т
- Суммарный просвет для пропуска воды В-1 — В-6 — 1536 м
Основными элементами водопропускных сооружений являются:
- водопропускные секции шириной 24 м
- сегментные затворы
- автодорожные мосты, которые проходят по каждому водопропускному сооружению
В обычной обстановке затворы находятся в поднятом состоянии над водой, и закреплены на подхватах.
При поступлении сигнала об угрозе наводнения они опускаются и перекрывают водопропускные секции, преграждая путь опасности. Глубины, на которые опускаются затворы — от 2,5 до 5 метров. Благодаря своему весу и режущему краю, они способны пробивать лёд толщиной до 60 см.
Морские каналы
Санкт-Петербург изначально задумывался как город-порт. Через защитные сооружения проходят морские каналы, связывающие город и Европу. Морской порт Петербурга ежегодно принимает около 30`000 судов разного класса. В среднем, в пик навигации через Морские ворота Петербурга корабли проходят каждые 15 – 30 минут. Благодаря строительству нового участка Кронштадтского Корабельного фарватера и его углублению до 14 метров, в Северную столицу теперь могут заходить самые большие и современные суда. Новый фарватер стал более прямым, что позволило в два раза сократить количество поворотов при маневрировании судов. Была оборудована якорная стоянка, которая позволяет судам в безопасных условиях дождаться своей очереди для прохода через новые Морские ворота в Петербургский порт. В 2017 году подходные каналы были переданы для дальнейшей эксплуатации ФГУП «Росморпорт».
Судопропускные сооружения
Судопропускные сооружения С-1 и С-2 служат для беспрепятственного прохода судов в петербургский порт. Это сложнейшие гидротехнические и транспортные сооружения. Они отличаются друг от друга внешним видом, размерами и техническими решениями. Оба, будучи частью судоходных путей, образуют Морские ворота Петербурга.
Судопропускные сооружения решают три основные задачи стратегического значения: защиту от наводнений, обеспечение судоходства и движение автомобилей по петербургскому кольцу.
Судопропускное сооружение С-1
Судопропускное сооружение С-1 стало ключевым и самым грандиозным объектом Комплекса. Его по праву называют сердцем КЗС. Три основных элемента сооружения — судопропускной пролёт морского канала, плавучий затвор и автомобильный тоннель. Через С-1 в Морской порт Санкт-Петербурга проходят все типы судов водоизмещением до 90 тысяч тонн.
Пропуск судов сопряжён с основной функцией Комплекса — защитой от наводнений. Этой цели служит сегментный затвор, являющийся наиболее сложной конструкцией.
Он состоит из двух симметрично выполненных плавучих створок — батопортов, находящихся в сухих доковых камерах, опорных рам, шаровых опор и приводов батопортов. В переводе с французского «батопорт» означает «судно-дверь». Под плитой основания С-1 проходит автомобильный тоннель, входящий в состав кольцевой автодороги Петербурга.
Сегментные затворы С-1
- Количество затворов/приводов, шт — 2/2
- Высота/ширина/длина батопорта, м — 23,3/8,3/121,4
- Масса/объём плавучести батопорта — 2500 т/3500 куб.м
- Радиус движения, м — 130
- Глубина погружения, м — 16
Опорная рама батопорта С-1
- Длина, м — 115,4
- Наибольшая ширина, м — 58,7
- Высота наибольшая/наименьшая, м — 7,1 / 3,1
- Нагрузка при сжатии — 11000 тс
- Масса, т — 1800
Шаровая опора батопорта С-1
- Длина опорной плиты, м — 5,65
- Ширина/высота, м — 4/4
- Диаметр шара, м — 1,5
- Нагрузка при сжатии, тс — 11000
- Масса, т — 155
Привод батопорта С-1
Усилие привода, тс — 350
Мощность электродвигателей, кВт — 420
Скорость движения, м/с — 0,1
Масса, т — 110
Принцип работы С-1
При получении сигнала о наводнении затапливаются доковые камеры и батопорты всплывают. После выравнивания воды в акватории и в доковых камерах открываются двухстворчатые доковые ворота. Затем приводы выводят батопорты в канал — створки синхронно выдвигаются навстречу друг другу. По штатной схеме время вывода составляет 45 минут. После этого балластные цистерны заполняются водой и происходит посадка батопортов на бетонное основание канала. Барьер высотой 23,3 метров возвышается над водой более, чем на 6 метров. Защита установлена. Когда опасность миновала, вода из батопортов сливается, они всплывают и заводятся на своё обычное место в доковые камеры. Затем доковые ворота закрываются, и створки встают на кильблоки в осушенных камерах. Впервые для предотвращения нагона воды к дельте Невы батопорты были задействованы при угрозе наводнения 28 ноября 2011 года.
Судопропускное сооружение С-2
Судопропускное сооружение С-2 расположено в Северной части акватории и предназначено для пропуска небольших судов типа «река-море». Ширина канала составляет 100 метров, его глубина — 7 метров. Сооружение снабжено плоским затвором с гидроприводом. В обычном состоянии затвор не препятствует прохождению судов. Он погружен в воду и находится в бетонной камере, расположенной под порогом канала, имеющей нижнюю отметку — 18 метров.
Над С-2 перекинут подъёмный мост. Его высота над водой 16 метров, в особых случаях всего за 2-3 минуты мост можно поднять ещё на 9 метров при помощи канатных механизмов. Инженерное решение переправы необычно. Учитывая стремление архитекторов избежать в морском ландшафте высотных доминант, всё подъёмное оборудование скрыто в опорах.
При поступлении сигнала о наводнении проточная часть канала наглухо перекрывается затвором, который с помощью гидравлических механизмов выдвигается вверх. Барьер весом 2,5 тысячи тонн перекрывает весь канал и поднимается до 4,4 метров над уровнем моря. Под водой остаётся более 7 метров (из них около 0,2 м — в камере затвора). После отмены угрозы наводнения затвор возвращается в своё стационарное положение.
Плоский подъёмно-опускной затвор С-2
- Вес, т — 2550
- Длина/ширина/высота, м — 116 / 10 / 11,6
- Расположение затвора — камера ниже порога канала
При отсутствии угрозы наводнения все водопропускные и судопропускные сооружения постоянно открыты. Суммарная ширина сооружений — 1846 метров, что в 1,5 раза больше, чем устье реки Невы, поэтому Комплекс обеспечивает свободное перемещение невской воды и её обитателей.
Автомобильный тоннель
Тоннель не имеет аналогов в России по уровню оснащения инженерными системами безопасности. Их 47, в том числе системы пожаротушения, дымоудаления, вентиляции, водоотведения и многие другие. Благодаря применённым технологиям и инновациям, тоннель занимает лидирующие позиции среди подобных объектов в мире.
Тоннель С-1
- Протяжённость тоннеля, м — 1961
- Подземный/подводный участок, м — 1019/200
- Въездные/выездные рампы, м — 386/356
- Количество транспортных отсеков — 2
- Нижняя отметка проезжей части, м — 24,3 м
- Ширина/высота транспортного отсека, м — 15,25/5,5
- Ширина/высота проезжей части, м — 13,25/4,5
