Начертание оградительных сооружений
При выборе планового начертания оградительных сооружений необходимо решить одновременно ряд задач, требующих прямо противоположного подхода.
Основные задачи – обеспечить защищенность акватории и удобный подход судов к причалам. Сооружения должны иметь минимальную длину, располагаться на небольших глубинных, по возможности на лучших грунтах и допускать возможность дальнейшего развития порта. Сокращая длину оградительного сооружения, необходимо обеспечить достаточную площадь защищенной акватории.
Грунтовые условия в районе строительства имеют важное значение. Сооружения, имеющие большую длину, но возведенные на лучших грунтах, могут иметь меньшую стоимость, чем короткие сооружения на слабых грунтах. Можно уменьшить объемы строительных работ путем переноса сооружений на участки с малыми глубинами, но уменьшение глубин до определенного предела, волны превращаются в прибойные, что вызывает большие силовые воздействия на сооружения и увеличивает стоимость.
При выборе очертания оградительных сооружений необходимо по возможности учитывать наличие естественных препятствий, защищающих акваторию порта, островов, отмелей, излучин берега, мысов и т.д., что позволяет сократить длину сооружения. Большие сложности возникают при строительстве портов на открытых побережьях, где защиту обеспечивают в основном искусственные оградительные сооружения.
С точки зрения расположения оградительных сооружений порты могут быть отнесены к следующим типам:
порт без оградительных сооружений, с естественной защитой, расположенные в бухтах и устьях рек, в закрытых или открытых бассейнах;
порты в бухтах и открытых побережьях защищенные системой волноломов (рис.5.20).
Одиночные молы (рис.5.20, а) возводят при расположении порта на открытом побережье и при волнении одного направления или в условиях бухты, защищенной с одной стороны мысом.
Парные параллельные молы (рис.5.20, е) направленные перпендикулярно или под углом к берегу, размещают в портах, расположенных у входа в узкую бухту, лиман или устье реки.
Парные сходящиеся молы (рис.5.20, ж) обеспечивают повышенный эффект в волногашении, так как постепенное расширение акватории входа к берегу способствует затуханию волн.
Волноломы параллельные берегу (рис.5.20, д) обычно создаются при сравнительно крутых уклонов дна.
Комбинация молов и волноломов (рис.5.20, в, г) применяют при необходимости двух или нескольких входов в порт. Оградительные сооружения компонуют с учетом ветровых режимов и характера заносимости.
Помимо основных внешних оградительных сооружений, в портах с развитой акваторией возводят молы и волноломы, внутри огражденной акватории – внутренние оградительные сооружения. Их строят, когда территория порта велика и расстояния оградительных сооружений от причалов большое.
На рис.5.21 представлены варианты компоновки оградительных сооружений.
Берегоукрепительные сооружения
Защита морских берегов от разрушения
Причины разрушения морских берегов и сооружений заключается главным образом в воздействии на них волн (ветровых, судовых, сейсмических), течений, наводнений, изменение размеров грунтовых вод и т.д.
Ветровые (штормовые волнения) и сопровождающие его ветровые течения являются главными из названых причин. На отмелях песчаных берегах твёрдые частицы под действием штормовых волн переходят во взвешенное состояние и перемещаются течением вдоль берега или в сторону моря, что, в конечном счете, приводит коголению твердых пород берега, его подмыву и разрушению. Крутые склоны берега разрушаются непосредственным гидродинамическим воздействием волн.
Судовые (корабельные) волны предоставляют самостоятельную опасность в тех случаях, когда они превышают по своим размерам ветровые волны (на защищенных акваториях, реках, каналах и т.д.)
Сейсмические волны (цунами) воздействуют на океанских побережьях и требуют специальных защитительных мер и сооружений.
Течения обладают значительной транспортирующей способностью и угрожают выносом частиц грунта, слагающих прибрежную зону, с последующим размыванием берегов, подмывом, сооружений и т.д.
Наводнения, происходящие от разного увеличения расхода воды в руслах рек ветровых нагонах в морях и реках, могут вызвать соответствующий подъём уровня воды и привести к затоплению территории и расположенных на ней объектов.
Берега разрушаются в результате хозяйственной деятельности человека (вывоз прибрежных песчано-гравийных отложений для строительных нужд; регулирование стока рек, впадающих в моря и питающих берег твёрдыми стоком; воздействие береговых сооружений и т.д.).
Способы защиты морских берегов и сооружений осуществляются по некоторым схемам.
Пассивная защита предусматривает гашение энергии волны и течений непосредственным восприятием гидродинамических нагрузок и воздействий берегозащитным сооружениям (рис. 5.22; 5.23).
Активная защита- это создание или сохранение (консервация) наносов в зоне защиты, увеличение защитной пляжной полосы, на которой происходят разрушения штормовых волн (рис.5.24)
Комбинированная схема защиты включает в себя одновременное действия активного и пассивного способа защиты.
Типы берегоукрепительных сооружений определяются в основном способами защиты и подразделяются на продольные и поперечные сооружения пассивной и активной защиты либо комбинированным способом.
Продольные сооружения пассивной защиты гасят энергию за счёт их обрушения и выкачивания потоков воды на откосную поверхность или же за счёт их разбивания и отбрасывания в сторону моря плоской и криволинейной берегозащитной системой.
Укрепления откосов имеет угол заложения близким к углу естественного откоса грунтов, слагающих береговые напластования и не испытывают разного давления. Они являются простейшими сооружениями.
Откосные береговые сооружения, имея более крутое заложение откосов, испытывают, кроме гидравлического давления прибольных волн и воздействие вкатывающих потоков со стороны моря, еще распорное давление грунта со стороны берега. Поверхность этих сооружений может быть плоской, ломаной, ступенчатой, криволинейной и смешанной, гладкой или искусственно шероховатой (для ускорения и усиления гашения волн). Откосное крепление и сооружение полностью передают волновое давление на прикрываемый ими грунтовый массив.
Рис. 5.24.Буны:
а - полного профиля; б- гравитационная из бетонных крупноблочных элементов; в, г - свайная с железобетонными экранами;
1 - колонны-оболочки; 2- блоки-опоры; 3 - железобетонный экран;
4 - головная опора.
Береговые барьеры, располагаясь в непосредственной близости от продольных берегозащитных сооружений и воспринимая на себя главный удар штормовых волн, ослабляют их дальнейшее ударное и абразивные воздействия на основное берегоукрепительные сооружения, заметно облегчая и снижая строительную способность этих сооружений.
Надводные волноломы располагаются на некотором расстоянии от берегозащитных сооружениях и приводят к полному гашению волн на отдаленных подступах к берегу. Являясь весьма дорогостоящими сооружениями, они могут выполнять побочные функции берегозащиты, имея своей главной задачей ограждения соответствующих морских акваторий от ветрового волнения.
Продольные сооружения активной защиты служат для создания и консервации пляжной полосы за счёт наносов, перемещающихся в поперечном урезе воды направлении. Являются волноломными сооружениями.
Подводные наносоулавливающие волноломы не полного профиля являются главными представителями этого типа сооружений. Их ноносоулавливающие и наносоудержевующие свойства в большой степени зависят от глубины дна, гребня сооружения и его расстояния от берега.
Береговые барьеры, если отнесены на некоторое увеличеное расстояние от берегозащитных сооружений, они могут также превращаться в сооружения активной защиты, улавливая и сохраняя наносы.
Поперечные наносы, удерживающие сооружения активной защиты создают и сохраняют пляжную полосу за счёт остановки или замедления вдоль берегового постоя наносов: возводятся в виде бун, шпор и траверс.
Буны и шпоры являются самостоятельным наносом удерживающие сооружение. Эффективность их действия зависит главным образом от степени перекрытия поперечного сечения потока наносов сооружением.
Траверсы используют в комбинации с продольными сооружениями активной защиты — подводными волноломами. Они конструктивно легче и проще бун.
Комбинированные способы берегозащитных сооружений могут состоять из сочетаний активной защиты, также активной и пассивной; подводные волноломы и волноотбойные стенки; волноломы: траверсы, стенки и т.д.