книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

или металлических оболочек. В СШ А применялись предварительно напряженные сваи-оболочки диаметром 1,35 м, с толщиной стенок 0,10 м, заполненные песком (рис. 12, а, б). В Японии для этой же цели использовали металлические трубы-оболочки диаметром 2,0 м (толщина стенок, в зависимости от величины изгибающих

стык; 5 — верхнее строение

37

моментов, составляла от 9 до 19 мм). Свободная высота волноло­ ма более 11 м, высота волн 3 м. Сваи-оболочки погружены в грунт на глубину более 25 м.

При большей высоте волн погружают парные ряды свай или оболочек. Пространства между ними заполняют камнем, песком или бетоном. Такое сооружение было построено в Ливии. Два ря­ да трубчатых предварительно напряженных железобетонных свайоболочек диаметром 1,35 м, длиной до 25 м забиты на расстоянии 12 и 18 м один от другого. Сваи в рядах забиты с зазорами. На уча­ стках с интенсивными волновыми воздействиями зазоры перекры­ ты нащельниками. Головы свай связаны шапочными брусьями, сое­ диненными в поперечном направлении балками. Пространство между рядами свай заполнено камнем. В порту Куддалор (Индия) оградительное сооружение состоит из двух рядов железобетонных шпунтовых свай, пространство между которыми заполнено под­ водным бетоном, уложенным раздельным методом с использова­ нием коллоидального цементного раствора (колькрет)- Головная часть сооружения ввиду ее большой подверженности динамическим

рядов из деревянных и металлических свай с каменным заполнени­ ем (рис. 13, а, б). Металлический шпунт используется для строи­ тельства оградительных сооружений в виде парных рядов, но чаще в ячеистых конструкциях. На рис. 14 изображено сооружение ячеи­ стой конструкции из цилиндрических ячеек и дан вариант со стен­ кой сегментного типа. Цилиндрические ячейки менее подвержены разрушениям в процессе строительства и при эксплуатации.

38

1

жение волн. Это приводит к уве­ личению волнового давления на сооружение и к образованию тол­

чеи на прилегающей акватории. Поэтому в последние годы были предложены и осуществлены оградительные сооружения верти­ кального типа с пониженным коэффициентом отражения (рис. 15). Для этого на лицевой стенке устроены отверстия, а внутри волно­ лома имеется два-три отсека. Отсек, прилегающий к стенке с от­ верстиями, служит волногасящей камерой. Тыловые отсеки запол­ няются балластом, обеспечивающим вес волнолома, необходимый для его устойчивости на сдвиг и опрокидывание. Через отверстия волны проникают в камеру, где их энергия частично гасится за счет трения и турбулентности. Поток воды вытекает из отверстий навстречу волне и тем самым уменьшает ее энергию. При сплош­ ной стенке высота волны около нее почти удваивается, а при стен­ ке с отверстиями возрастает всего на 20—30%•

Значительного уменьшения нагрузок можно добиться, исполь­ зуя частично проницаемые волноломы (рис. 16). Их можно пост­ роить из парных частоколов свай, забитых с зазорами. Простран­ ство между рядами свай заполняют наброской из фасонных

39

массивов. В нижней части со­ оружение может быть уши­ рено устройством банкетов из таких же массивов. Су­ ществуют и другие способы уменьшить отражение волн. Например, на рис. 17 пока­ заны открытые волнобойные камеры, которые можно ис­ пользовать также при ре­ конструкции сооружений.

Оградительные сооруже­ ния откосного типа. При гашении волновой энергии сооружениями откосного ти­ па из наброски происходят

сложные и до сих пор еще не вполне изученные явления. Энергия гасится внутри криволинейных каналов и в полостях между отдель­ ными камнями или блоками. Одновременно волны могут отра­ жаться и разбиваться об откос. Как будет погашена основная часть энергии, зависит от типа откосного сооружения.

Сооружения откосного типа могут быть построены в виде грун­ товых дамб с креплением, откосов из наброски сортированного и несортированного камня, из наброски искусственных блоков или комбинированной конструкции с устройством ядра из наброски ес­ тественного камня или даже скального грунта и укреплением на­ ружных слоев естественными или искусственными блоками посте­ пенно увеличивающихся размеров.

Грунтовые дамбы при интенсивном волнении сооружаются сравнительно редко. При волнах высотой до 2 м устраивают со­ оружения, откосы и гребень которых усиливают слоями грунта,

Рис. 16. Частично проницаемое волиогасящее сооружение:

40

вость поверхностного слоя может быть значительно повышена при особом способе укладки дополнительных удлиненных камней (рис. 19). Длинная ось удлиненных камней должна быть перпенди­ кулярна оси сооружения, что обеспечивает их защемление и затруд­ няет соскальзывание или скатывание. Необходимо обеспечить ус­ тойчивость дна у сооружения, чтобы не допустить его размыва.

Сооружения откосного типа менее подвержены разрушению от подмыва основания или прямого воздействия волн. Однако в 1962 г. в порту Виктория (Азорские острова) произошла авария в результате серьезного повреждения мола из каменной наброски (рис. 20). Шторм, при котором высота волн превышала 8 м, про­ должался более суток. Максимальная высота волн достигала поч­ ти 9 м при периоде 13— 14 сек.

Если нет естественного дешевого камня нужных размеров, от­ косы защищают наброской бетонных блоков или строят сооруже­ ния полностью из блоков (рис21). Фасонные блоки позволяют значительно увеличить устойчивость откосов вследствие лучшего сцепления их между собой. Проницаемость наброски из таких бло­ ков значительно ниже, чем из обыкновенных массивов, за счет сложной формы полостей. Уменьшение габаритов сооружения и увеличение объема пор снижают его стоимость, несмотря на неко­ торое усложнение работ по изготовлению фасонных блоков по сравнению с обыкновенными массивами. Лучшее зацепление фа­ сонных блоков позволяет при одной и той же крутизне откоса, не

41

Море

+ 7,0

Выбор типа блоков для сооружений зависит от многих факто­ ров. Необходимо обеспечить: эффективное волногашение, устойчи­ вый профиль; небольшое поперечное сечение сооружения, не сни­ жая его устойчивости, а также уменьшить количество бетона для изготовления блоков, сохраняя простоту их изготовления и учи­ тывая вес блоков и грузоподъем­ ность кранов. В практике миро­

43

Рис. 21. Использование искусственных блоков при строительстве оградительных сооружений откосного профиля:

а _ использование призматических бетонных блоков для защиты откосов; б — использова­

оружений в Японии. При проектировании удлинения оградительного мола в порту Тарана­

высоте волны около 7 покрытия откоса оградительного мола об­ ладают достаточной устойчивостью при использовании обыкновен­

изготовлении и требуют надежного армирования.

Иногда защитные покрытия ядра оградительных сооружений из каменной наброски выполняют из естественных каменных бло­ ков, швы между которыми заливают асфальтовой смесью. Напри­ мер, при удлинении оградительных молов в Эймейдене, подверга­ ющихся воздействию волн высотой 7,5 м был выбран вариант с ядром из наброски камня весом 300—1000 кг. У нижних бровок откоса уложен защитный слой из камней весом 1—6 г. Выше от­ метки— 6,00 м откосы сооружения защищены слоем камней тол­ щиной 2—2,5 м с заливкой полостей между ними горячей асфаль­ товой смесью. Следует отметить, что это решение не вполне себя оправдало, так как покрытие под воздействием волн подвергается деформациям.

При строительстве на больших глубинах нередко наиболее эко­ номичными являются сооружения смешанного типа — вверху в ви­ де вертикальной стенки, внизу откосные. На рис. 23 изображены сооружения для защиты от цунами порта Офунато (Япония).

45

Вертикальные стенки возведены из массивов-гигантов и методом подводного раздельного бетонирования (припакт).

Головные участки оградительных сооружений откосного типа должны проектироваться с учетом требований безопасности входа судов в порт, наилучшей защищенности акватории от волнения и обеспечения устойчивости головных частей сооружения от концен­ трированного воздействия волн. Корневые части молов должны быть надежно врезаны в берег для защиты их от размыва прибой­ ными волнами. Корневой участок мола, дно перед ним и прилега­ ющие участки берега должны иметь усиленные защитные покры­ тия. В ряде случаев при изменении грунтовых условий или интен­ сивности волновых воздействий по длине сооружения выгодно, ког­ да отдельные участки сооружения имеют различную конструкцию.

Облегченные конструкции оградительных сооружений. Боль­ шая сложность строительства и высокая стоимость оградительных сооружений уже давно заставили инженеров искать пути для об­ легчения их конструкции. Скорости орбитального движения частиц в поверхностной зоне водной массы значительно выше по сравне­ нию с глубинной. Волновая энергия в основном переносится слоя­ ми воды, расположенными вблизи от поверхности. С учетом этой особенности разработана конструкция оградительных сооружений, преграждающих путь волновому движению не на всей глубине, а только вблизи поверхности. При этом происходит только частичное волногашение, но во многих практических случаях этого достаточ­ но. К конструкциям такого типа относятся стационарные сквозные оградительные сооружения, плавучие сооружения и многие другие.

Стационарные сквозные оградительные сооружения могут быть выполнены с волногасящим тонким экраном или с ящичным экра­ ном (рис. 24). Последний обеспечивает лучшее волногашение при том же заглублении нижней грани, но у него более сложная кон­ струкция и он испытывает значительное взвешивающее давление.

Сквозные волноломы с экранами возводят при высоте волндс 3 ж и глубинах, превышающих 4 h, где h — высота волн. Волно­ ломы с тонким экраном целесообразны при сравнительно крутых волнах (/> 1:20). Экраны ящичного типа эффективны и при более пологих волнах, несущих большую энергию. Сквозные волноломы обеспечивают лучшее волногашение, если они имеют волногасящие камеры или волногасители. Волноломы с волногасящими решет­ ками могут гасить волны высотой до 4 м при глубине, большей

3,5 h.

Плавучие волноломы также перекрывают путь волнению на не­ которой части глубины. Существует большое количество разновид­ ностей таких волноломов (рис. 25). В С С С Р и за рубежом проек­ тировались и исследовались плавучие волноломы с наклонной ли­ цевой гранью (рис. 25, а), волногасящей камерой и волногасящей решеткой. На рис. 25, б показана конструкция плавучего волно­ лома с поперечным сечением крестообразной формы. Волногаше­ ние обеспечивается колебаниями волнолома, асинхронными с под­ ходящими волнами. К этой же группе можно отнести качающиеся

46