книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

Г Л А В А II

СОВРЕМ ЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВЕРШ ЕНСТВОВАНИЯ ПОРТОВЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ

СООРУЖЕНИЙ

§ 4- Оградительные и берегоукрепительные сооружения

Классификация морских гидротехнических сооружений и их назначение. Портовые гидротехнические сооружения различаются по следующим основным признакам: капитальности (значимости для порта), месту расположения в порту, назначению, конструкции и основному материалу. Основные требования, предъявляемые к конструкции, примененным материалам, мерам по обеспечению долговечности, коэффициентам запаса и устойчивости сооружения назначаются в зависимости от класса его по капитальности.

Класс по капитальности гидротехнического сооружения уста­ навливается в зависимости от категории порта и значения самого сооружения. Портовые гидротехнические сооружения делят на ос­ новные и второстепенные. К основным сооружениям относятся ог­ радительные, причальные и берегоукрепительные, частичное раз­ рушение которых существенно нарушает работу порта. К второсте­ пенным — берегоукрепительные сооружения, расположенные на менее ответственных участках берега, причальные сооружения для вспомогательного флота и т. п., частичное повреждение которых не отражается существенно на основной работе порта. По назна­ чению портовые гидротехнические сооружения делят на пять ос­ новных групп.

Оградительные сооружения защищают портовые акватории и подходные каналы от волнения, течений, наносов и льда. Правиль­ ное расположение этих сооружений обеспечивает безопасность сто­ янки судов у причалов и на акватории порта при сильном волнении. К этому типу сооружений относятся: гравитационные и свайные волноломы и молы, плавучие, пневматические и гидравличе­ ские волноломы, морские дамбы, ледозащитные сооружения и др.

Берегоукрепительные сооружения защищают береговую полосу от размыва, обвалов, оползней, волнения, подвижки льда и других видов разрушения. В эту группу сооружений входят: откосные одежды, продольные береговые стенки, буны (поперечные укрепле­ ния), волноломы и комбинированные береговые укрепления.

27

морские каналы, навигацион­ ные сооружения и знаки судоходной обстановки.

Судоподъемные сооружения служат для подъема и осушения судов на период ремонта и спуска их на воду после осмотра и ре­ монта. Эти сооружения входят в комплекс судостроительных и су­ доремонтных предприятий и в настоящей книге не рассматрива­ ются.

Гидротехнические сооружения представляют собой сложный ин­ женерный комплекс, и для поддержания их в исправности должна быть организована на научной основе правильная техническая эк­ сплуатация. Рассматривая оградительные сооружения, необходимо прежде всего отметить их важное значение для обеспечения нор­ мальной эксплуатации всех остальных сооружений и акватории порта. К основным типам оградительных сооружений относятся: вертикальные и откосные сооружения, а также сооружения сме­ шанного типа (рис. 4) и сооружения облегченной конструкции.

Оградительные сооружения вертикального типа. Оградительные сооружения вертикального типа (рис. 5) могут быть выполнены из бетонных блоков различной формы, железобетонных ящиков — массивов-гигантов, железобетонных оболочек, а также из деревян­ ных ряжей, в виде двухрядных и ячеистых свайных сооружений,

28

Оградительные сооружения вертикального типа делятся на две. большие группы — гравитационные сооружения, устанавливаемые на соответствующим образом подготовленное основание, и свайные сооружения, устойчивость которых в значительной мере обеспечи­ вается сопротивлением свай, погруженных в грунт. Существуют и некоторые другие разновидности оградительных сооружений верти­ кального типа, но они используются реже.

Широкое применение в практике портостроения получили со­ оружения из обыкновенных массивов (бетонные параллелепипеды весом до 100 г), из массивов тяжелого веса, называемых также циклопическими (вес более 100 т, иногда 300—400 т), и различных других разновидностей бетонных блоков, укладываемых в пра­ вильную кладку.

В России сооружения из обыкновенных массивов возводили на­ чиная с конца прошлого столетия. Оградительные сооружения та­

Стремление ускорить строительство путем укрупнения массивов при наличии кранов относительно небольшой грузоподъемности привело к использованию целлюлярных или ячеистых массивов,

При строительстве сооружений из ячеистых массивов необходи­ мо было быстро заполнить их внутреннюю полость бетоном. Кро­ ме того, сооружение достаточно хорошо сопротивлялось волнению только после достижения бетоном достаточной прочности. Поэтому в дальнейшем более часто использовали массивы тяжелого веса, состоящие из сплошных бетонных блоков. В некоторых случаях для увеличения связи между отдельными блоками в них оставляют колодцы, которые затем заполняют бетоном, а при необходимости армируют рельсами, металлическими балками и т. п.

Сооружения в виде вертикальной стенки из массивовой кладки очень чувствительны к неравномерным осадкам и подмыву осно­ вания. Существенную роль играет в ряде случаев недостаточная связь между массивами, а также с верхним строением сооруже­ ния. Примерами аварий с оградительными сооружениями из мас­ сивов могут служить разрушения молов в Мадрасе (1881 г.), Ка­ тании (1933г.), Алжире (1934г.) и Генуе (1935 г.). В Мадрасе основной причиной разрушения явился шторм исключительной си­ лы. Сооружение имело сравнительно слабый профиль и было раз­ рушено на нескольких участках. Возведенное на этом месте соору­ жение усиленного профиля успешно эксплуатируется.

Мол в Катании сложен из циклопических массивов весом 320 т.

Во время шторма 1933 г. высота волн превышала 7,2 м при длине 225 м. При этом оказалась недостаточной связь верхнего строения с основной кладкой, а также коэффициенты запаса по швам меж­ ду отдельными частями массивов. Высказываются предположения

S0

Рис. 7. Разрушенное и восстановленное оградительное сооружение в Генуе:

о наличии трещин в отдельных массивах до разрушения сооруже­ ния.

Мол в Алжире был рассчитан на действие волн около 5 м при длине 80 м. Он состоял из массивов весом 390 т и неоднократно усиливался. Во время шторма 1934 г. волны достигали высоты 9 м при длине до 180 м. Кроме не предусмотренных расчетом волно­ вых воздействий, одной из важнейших причин разрушения мола явился подмыв основания.

Мол в Генуе (рис. 7) был разрушен под влиянием комплекса неблагоприятных факторов, но особенно существенно сказалась недостаточная связь верхнего строения с нижними курсами масси-

32

b o b . Было сброшено на протяжении 150 м верхнее строение и верх­ ний курс массивов, а затем под влиянием переливающихся масс воды брешь в оградительном сооружении расширилась в обе сторо­ ны еще на 150 м. Следует отметить, что и многие другие сооруже­ ния из массивов в процессе их эксплуатации подвергались значи­ тельным деформациям и потребовали усиления.

Наиболее распространенный способ усиления оградительных сооружений вертикального типа — это наброска из обыкновенных массивов или фасонных блоков с морской стороны (рис. 8, а). Од­ новременно обычно усиливают и верхнее строение сооружения. Имеются также примеры уширения сооружения со стороны гавани (рис. 8, б). При оценке рекомендуемого варианта необходимо об­ ратить особое внимание на совместную работу вновь возводимых и существующих частей сооружения. Для усиления основания и улучшения связи между курсами используют буровые сваи. При этом бурение скважин производят через кладку (рис. 8, в). Камен­ ная постель может быть усилена заливкой зазоров между камнями горячей асфальтобитумной смесью или подводным бетоном, укла­ дываемым по новой технологии через гибкие трубы (метод «гидро­ вентиль» — рис. 8, г).

В последние годы все более часто строятся оградительные со­ оружения из массивов-гигантов. В СССР из массивов-гигантов по­ строены сооружения в Туапсе и Сочи (рис. 9). Одним из новейших зарубежных сооружений этого типа является участок волнолома длиной 2026 м бассейна аэропорта в Генуе, построенный в 1961 — 1966 ггОн возведен в виде вертикальной стенки из массивов-ги­ гантов (рис. 10). Подошва массивов-гигантов находится на отметке 15,5— 18,5 м. При глубине 15,5 м массивы-гиганты имеют длину 19 м, ширину 15,5 м и высоту 16,5 м. Для увеличения устойчи­ вости вдоль боковых сторон массива-гиганта предусмотрены кон­ соли шириной по 1,5 м. Иногда по условиям производства работ целесообразно изготовлять массивы-гиганты больших размеров.

Для сооружения волнолома в Марса-эль-Брега (Ливия) мас­ сивы-гиганты (длина 53,5 м, ширина 16 м, высота 16,5 м) изготов­ ляли в Мессине (Италия) и доставляли на плаву. Транспортировка массивов-гигантов явилась самой сложной операцией из всех ра­

же были изготовлены на значительном расстоянии от места уста­ новки. Особенно часто применяются массивы-гиганты в Японии. Так, например, из таких массивов были возведены оградительные сооружения в портах Вакаяма, Касима, Кэйхин и др. В Японии слабые грунты, поэтому там часто вынуждены проводить специаль­ ные мероприятия для повышения несущей способности основания.

В зависимости от геологических условий могут использоваться различные способы усиления основания по его длине. Например,

Рис. 9. Оградительные сооружения из массивов-гигантов:

2*

при строительстве оградительных сооружений иногда используют­ ся массивы-гиганты и пустотелые железобетонные коробчатые элементы весом до 1000 т.

При строительстве оградительных сооружений все чаще нахо­ дят применение цилиндрические железобетонные оболочки боль­ шого диаметра. Например, в порту Кобе волнолом построен из по­ груженных в ряд предварительно напряженных железобетонных оболочек диаметром 15,8 м, с толщиной стенок 0,15 м (рис. 11, а,

б, в).

Вкачестве вертикальной арматуры использованы предвари­ тельно напряженные пучки. Кроме того, на оболочки навита арма­ тура из высокопрочной проволоки, покрытой торкрет-бетоном. Каж­ дая из оболочек состоит из двух горизонтальных секций высотой около 9 м. Нижняя секция погружалась в слабые грунты дна до слоя галечника на глубину около 8 м. Оболочки погружали вдав­ ливанием, не вынимая грунта. Погрузив нижнюю секцию, на нее устанавливали верхнюю, после чего производили заполнение верх­ ней оболочки песком. Затем в зазоры между оболочками встав­ лялись металлические нащельники и бетонировалось верхнее строение.

Впорту Ханстхольм' (Дания) оградительные сооружения на глубине 12 м построены из обычных железобетонных оболочек

Наряду с оболочками большого диаметра при строительстве оградительных сооружений вертикального типа используются так­ же и оболочки сравнительно небольшого диаметра 1—2 м. При не­ большой высоте волны достаточно одного ряда железобетонных

36