книги из ГПНТБ / Техническая эксплуатация портовых сооружений

ff

Рис. 24. Волноломы сквозной конструкции:

тросов. Эти требования, вообще говоря, противоречивы. Удачным решением оказываются плавающие жесткие или гибкие емкости, заполненные частично воздухом и водой (рис. 25, г). Конструкция имеет незначительный вес, а масса создается в основном за счет воды, заполняющей емкость. Гибкие емкости позволяют создавать волноломы, которые в случае необходимости легко могут быть де­ монтированы и установлены на новом месте.

Во Франции запатентована конструкция плавучего волнолома (рис. 25, 5), который состоит из передней стенки, наклоненной под углом 45° к горизонту, тыловой вертикальной стенки и горизон­ тальной палубы; дна нет. Воздушная подушка внутри секции вол­ нолома обеспечивает его плавучесть. Волнолом устанавливается на якорях с наклонными якорными цепями, прикрепленными к верхо­ вой и низовой грани его. Якорные цепи натянуты для того, чтобы не допустить значительных смещений волнолома при воздействии волн. Волногашение обеспечивается следующим образом. Часть волновой энергии воспринимается лицевой наклонной гранью вол­ нолома. Большую роль играют камеры-резонаторы, образованные

47

Рис. 25. Плавучие волноломы:

а — понтон с наклонной верхней поверхностью; б — понтон с крестообразным поперек-

внутри секций волнолома благодаря отсутствию дна. В камерах под воздействием волн, подходящих к волновому, образуются сто­ ячие волны с одним или двумя узлами. Если частота колебаний массы воды в камере близка к одной из частот спектра подходя­ щей волны, то происходит отражение составляющей волны. Каме­ ры-резонаторы способствуют уменьшению волновых воздействий, воспринимаемых понтоном, и усилий, передаваемых на якорные тросы.

В последние годы для волногашения предложено использовать маты, которые могут быть установлены в горизонтальном или вер­ тикальном положении. Горизонтально установленный мат из пла­ стического материала показан на рис. 25, е. Его плавучесть обес­ печивается большим числом внутренних ячеек, заполненных пори­ стым материалом. В неподвижном положении мат закрепляется якорями. Применяются также методы волногашения, основанные на разрушении орбитального движения частиц при прохождении воды через экраны из горизонтальных трубок разной длины (рис. 25, ж), расположенных перпендикулярно фронту волнения, и другие подобные проницаемые экраны (рис. 25, з). В настоящее время ис­

48

следуется эффективность подобных способов волногашения и изу­ чается возможность их практического использования.

Наряду с описанными оградительными сооружениями, пред­ ставляющими собой более или менее сложные экраны или заграж­ дения из различных конструктивных элементов, были предложены принципиально иные устройства волногашения, основанные на ис­ пользовании сжатого воздуха или потока воды (рис. 26), — пнев­ матические и гидравлические волноломы. Пневматический волно­ лом состоит из четырех основных частей: устройств, служащих для выпуска мелких пузырьков или больших масс воздуха в толщу воды, частицы которой совершают орбитальные движения; трубо­ проводов, подводящих сжатый воздух к месту его выпуска; ком­ прессорной станции, обеспечивающей волнолом сжатым воздухом; опорных конструкций. Пневматический волнолом работает только в периоды, когда волнение на защищаемой акватории может быть опасным для находящихся на ней судов и сооружений.

в)

Рис. 26. Пневматические и гидравлические волноломы:

49

26, а) и вторая — с импульсной подачей больших масс воздуха (рис. 26, б, в). При непрерывной подаче воздуха в воду движущиеся пу­ зырьки воздуха вовлекают в движение прилегающие объемы воды. Уменьшение высоты волн при работе пневматического волнолома вызывается рядом причин: образуется поверхностное течение; соз­ дается водовоздушная завеса, благодаря которой происходит ча­ стичное отражение волн и рассеивание их энергии; повышается турбулентная вязкость водовоздушной смеси. Какой из этих фак­ торов основной, пока не установлено.

При проектировании пневматического волнолома исходным па­

мая высота волны на акватории, защищенной пневматическим вол­ ноломом. В зависимости от глубины воды в месте установки пер­ форированных труб пневматического волнолома устанавливается необходимый расход воздуха. Глубина заложения перфорирован­ ных труб должна быть приблизительно равна половине длины волны. При меньшей глубине эффективность пневматического вол­ нолома резко уменьшается, а расход воздуха значительно увели­ чивается. По известному расходу воздуха молено определить по­ тери напора в трубопроводах и требуемое давление у компрессор­ ной установки. Необходимо учесть, что пневматический волнолом

может гасить только крутые волны (— >1/15) с длиной волны

Х^4 0 м и высотой волны /г<5 м при глубинах Я >

Вмировой портостроительной практике пневматические заграж­ дения получают все большее применение для решения самых раз­ нообразных задач, например, создания ограждений, препятствую­

щих распространению нефти, разлитой на поверхности воды; подъ­ ема из глубинных слоев более теплой воды для борьбы с льдооб­ разованием; образования водовоздушной завесы, чтобы предотвра­ тить распространение взрывной волны.

Гидравлические волноломы (рис. 26, г) осуществляют волногашение в результате образования потока воды, направленного в сто­ рону противоположную распространению волн. Основные эле­ менты гидравлического волнолома: рабочие трубы с насадками, магистральные водопроводные магистрали, насосная станция. Этот тип волноломов рекомендуется использовать при коротких крутых

ды может быть создан и механическими устройствами (рис. 26, д).

Оградительные сооружения облегченной конструкции могут сыграть исключительно важную роль при улучшении эксплуата­ ционной работы порта. Они могут быть быстро смонтированы на акваториях с тяжелыми волновыми условиями. Демонтаж их и пе­ рестановка на другое место также особых затруднений не вызы­ вают.

50

Берегоукрепительные сооружения. Сооружения для защиты бе­ регов возводятся в морских портах и на участках побережья, при­ легающих к портам. Если у берегоукрепительных сооружений должны отстаиваться суда, то вдоль береговой линии строят облег­ ченные причалы — палы. Портовые берегоукрепления предотвра­ щают размыв портовых территорий, служат для отстоя судов и учитываются при решении архитектурно-планировочных задач. Они возводятся на защищенных или частично защищенных участках бе­ реговой линии и выполняются обычно в виде сооружений откос­ ного типа или продольных берегоукрепительных стенок. Такие же сооружения, но более мощные используются обычно в сочетании с устройствами активной защиты на открытых побережьях. Далее в основном рассматриваются портовые берегоукрепления.

Сооружения в виде вертикальных стенок, в зависимости от грунтовых условий и особенностей волновых воздействий, могут быть гравитационной конструкции смешанного типа или в виде свайных стенок-больверков (рис. 27). При наличии грунтов, допус­ кающих забивку свай, берегоукрепительные стенки можно возво­ дить также на свайном основании. Большое количество берегоук­ репительных стенок возведено путем укладки бетона непосредст­ венно на месте работ. Однако в связи со сложностью выполнения процесса бетонирования на месте не всегда удавалось обеспечить необходимое качество. Применение сборных бетонных и железо-

Рис. 27. Берегоукрепительные сооружения вертикального типа и в виде кру­ тонаклонных откосов:

51

бетонных конструкций позволило значительно упростить сооруже­

ние берегоукрепительных стенок (рис. 27).

Для этой цели используются бетонные массивы, железобетон­ ные оболочки и короба. В некоторых случаях короба имеют форму железобетонного ящика и служат в качестве опалубки и обли­ цовки для укладываемого на месте монолитного бетона.

При грунтах, допускающих забивку свай, находят применение шпунтовые стенки из металлического или железобетонного шпун­ та. Обычно считают, что железобетонные шпунты из высокопроч­ ного бетона значительно лучше сопротивляются истирающему воз­ действию гальки, чем металлические. При проектировании и строи­ тельстве берегозащитных стенок, не подверженных действию вол­ нения, нередко используемых для причаливания мелких судов, соб­ людают требования, аналогичные предъявляемым к причальным

сооружениям.

Вертикальные волнозащитные стенки получили большое рас­ пространение на портовых, а иногда и на незащищенных аквато­ риях. Для лучшего гашения волновой энергии во многих случаях рекомендуются сооружения промежуточного типа между верти­ кальными стенками и покрытиями откосов (рис. 28). Берегоукреп­ ления со ступенчатой наружной поверхностью (рис. 28, а) одно время рекомендовались к широкому применению. Однако случаи

Рис. 28. Откосные берегоук­

ная защита стенки от подмыва выкладкой тетраподов на ас­ фальтобетонных мѵФтах: /—упо?>

52

повреждения подобных сооружений не оправдали эти рекомен­ дации. Берегоукрепления откосного типа из отдельных блоков тре­ буют надежных упорных устройств (рис. 28, б).

Для повышения устойчивости откосных берегоукреплений из каменной наброски полости между отдельными камнями заполня­ ют раствором, приготовленным на цементе или битуме (рис. 28, в, г). При использовании цементного раствора все чаще применя­ ются методы раздельного бетонирования (колькрет и припакт).

В Нидерландах разработан новый способ бетонирования плит покрытий берегоукрепительных сооружений. На спланированный откос укладывается двуслойный мат-мешок из синтетической ткани (размером до 12X24 м), в который под давлением подается це­ ментный раствор. Благодаря проницаемости ткани часть воды про­ сачивается, в результате водоцементное отношение раствора умень­ шается на 20—33%. При этом прочность раствора, выполняющего роль покрытия, повышается. Для устранения взвешивающего гидростатического давления в покрытии имеются отверстия.

При использовании покрытий нового типа необходимо учесть возможные повреждения поверхностного слоя ткани воздействием льда или движущихся наносов. Синтетические ткани чувствитель­ ны к интенсивному воздействию ультрафиолетовых лучей, поэтому в надводной части берегоукрепления снабжают битумным покры­ тием.

Для обеспечения устойчивости откосов сооружений широко применяют битумные материалы. Швы между крупными камнями заполняют песчано-гравийным раствором на битумных вяжущих. Из таких камней устраиваются защитные покрытия в нижней упорной части откоса дамб. При этом иногда удается создавать устойчивые откосы даже при относительно большой крутизне (1 : 1,5). Дно у берегоукреплений защищают от подмыва асфальто­ бетонными матами (рис. 28, б).

До последнего времени для защиты откосов гидротехнических сооружений использовался чистый битум, битумные эмульсии, пес­ чано-гравийные растворы из битумных вяжущих, асфальтобетон. Особенно широкое применение получили песчано-гравийно-битум­ ные растворы и асфальтобетон. Имеются примеры укладки раство­ ров и бетонов в горячем состоянии непосредственно в сооружение, а также на подводные откосы и дно водоемов. В Нидерландах для подводной укладки асфальта используются плавучие снаряды.

Применяются также устройства, состоящие из бункера для го­ рячего асфальта, передвигаемого вдоль верхней бровки откоса, и кареток для укладки асфальтобетона, которые перемещаются вверх и вниз по откосу. Горячие асфальтовые смеси используются успешно, однако при больших объемах работ подогрев заполните­ лей, битума и асфальтовой массы сложно выполнить, так как требуется специальное оборудованиеПоэтому иногда применяют холодные асфальтовые смеси, приготовленные на эмульсиях.

Швы между камнями покрытий заполняют раствором на ста­ бильных эмульсиях. Раствор хорошо сцепляется с клинкерными и:

53.

значительных объемах берегоукрепительных работ применяют ин­ дустриальное изготовление бетонных блоков. Для лучшего волногашения на откосе блоки делают разной высоты. Связь между ними обеспечивается устройством пазов и выступов. В некоторых случа­ ях при интенсивных волновых воздействиях целесообразно придать блокам более сложную форму (рис. 30, б).

Укладка значительного количества небольших блоков — очень трудоемкий процесс, поэтому иногда покрытия выполняли из бе­ тонных плит (рис. 30, в). Монолитные бетонные плитные покры­ тия устраиваются сравнительно редко, так как бетон в плиты дол­ жен укладываться насухо, а откос — иметь сравнительно неболь­ шую крутизну во избежание оползания бетона при вибрировании. Кроме того, очень трудно обеспечить требуемое качество бетона плит при укладке его на месте работы. В связи с этим получили распространение сборные железобетонные плиты из заранее из­ готовленных секций.

В отечественной и зарубежной практике находят применение гибкие железобетонные покрывала, состоящие из отдельных же­ лезобетонных плит, соединенных выпусками стальной сетки, за­ щищенными медистыми или другими противокоррозионными по­ крытиями. В ряде случаев железобетонные покрытия целесообраз­ но заменять более эластичными асфальтобетонными (рис. 30, г).

Сооружения на открытой береговой линии, прилегающей к пор­ там, служат для предотвращения размыва берегов, а также для закрепления существующих и наращивания полосы береговых пляжей. Эти сооружения делятся на пассивные и активные. К пас­ сивным относятся продольные берегозащитные стенки, укрепления откосов и береговые дамбы. Они защищают береговые откосы и

55

прилегающую к ним территорию от непосредственного воздейст­ вия волн и течений.

К активным наносоудерживающим сооружениям относятся по­ перечные буны и продольные берегозащитные волноломы. Наи­ лучшая защита от размыва прилегающих территорий — это доста­ точно широкий и устойчивый пляжПравильно расположенные на открытой береговой линии активные берегоукрепительные соору­ жения не только сохраняют существующие пляжи, но и наращива­ ют их (рис. 31).

Буны представляют собой искусственные сооружения, располо­ женные перпендикулярно или под углом к берегу и возвышаю­ щиеся над поверхностью воды. Назначение бун — преградить путь движению наносов вдоль берега и способствовать расширению пляжа. Кроме того, буны отклоняют течение от берега. Их можно гтроить совместно с берегозащитными волноломами и с сооруже­ ниями пассивной защиты (продольными стенками или откосными берегоукреплениями). Для строительства бун используют фаши-

Рис. 31. Способы защиты пляжа:

56