Пособие по Транспортным узлам / Пособие по Транспортным узлам

а) при якорной стоянке на внешнем рейде; б) при стоянке на одиночном буе или якоре; в) при необходимости фиксирования судна на внешнем

или внутреннем рейде; г) при стоянке судна у стенки; д) при стоянке судна у многоточечного причала;

е) при стоянке судна у многоточечного причала с использованием якорей

Рисунок 2.6 – Установка судов у рейдовых причалов

2) на одиночном буе или пале - круг (рисунок 2.6, б) диаметром

D 2(L lш l ) ,

где lш - длина швартовного каната, принимаемая в пределах 25 -

60 м, в зависимости от конструктивных особенностей причала, размерений судна и местных условий;

3)на двух бочках (буях) или палах (рисунок 2.6, в): - длина, равная L 2lш . Длину швартовного каната принимают обычно 25 м, а ширину - 3В;

4)у стенки на бочках рисунок 2.6, г: – длина L 2lш и ширина 2В на каждое судно;

5)у многоточечного причала - длина L 2lш и ширина 2L рисунок

2.6, д);

6)у многоточечного причала с использованием якорей рисунок 2.6,

е: - длина L lш lк , ширина 2L и т. д.

Определение глубины акватории порта.

Глубина акватории порта зависит главным образом от осадки расчетного типа судна. Глубина акватории превышает осадку расчетных типов судов и определяется по формуле:

ный навигационный запас (обеспечивающий безопасность и управляемость судна при движении), м; Z2 - волновой запас (на погружение

оконечности судна при волнении), м; Z3 - скоростной запас (на изменение осадки судна на ходу по сравнению с осадкой судна на стоянке при спокойной воде), м; Z0 - запас глубины на крен и дифферент судна

вследствие неправильной его загрузки, перемещения груза, а также при циркуляции судна, м.

Минимальный навигационный запас Z1 определяют в зависимости от осадки судна и типа грунта (чем плотнее грунт, тем больше запас):

63

- для илистых грунтов: Z1 0,04 Тгр ;

- наносный грунт (песок заиленный, ракушка, гравий):

Z1 0,05 Тгр ;

-слежавшийся грунт (плотный песок, глина): Z1 0,06 Тгр ;

-скальный грунт: Z1 0,07 Тгр .

Волновой запас на защищенной акватории равен 0. При высоте волны от 2 до 4 м для судна длиной 100 м: Z2 50 140 см., а для суд-

на длиной 200 м: Z2 30 90 см., для судна длиной 300 м:

Z2 20 70 см.

Величина скоростного запаса определяется по табл. 2.1. При движении судно вначале проседает на нос (дифферент), а с увеличением скорости на корму. Этот запас учитывается для участков акватории, где судно движется своим ходом.

Запас на крен и дифферент судна определяется в зависимости от типа судна и его ширины по табл. 2.2.

Таблица 2.2

Запас на крен судна

Тип судов Величина запаса в долях ширины судна, м

Кроме навигационной рассчитывается проектная глубина акватории порта по формуле:

где Z4 - запас на заносимость, м.

Запас на заносимость и засорение внутренней акватории порта следует принимать в зависимости от ожидаемой интенсивности отло-

64

жения наносов в период между ремонтными дноуглубительными работами (с учетом засорения акватории сыпучими грузами), но не менее величины, обеспечивающей производительную работу землеснаряда, принимаемой равной 0,4 м., но и не более 1,2 м.

Полученную проектную глубину акватории порта необходимо округлить до стандартной в большую строну. Согласно НТПМП стан-

дартными являются глубины (м): 5,0; 6,5; 7,25; 8,25; 9,75; 11,5; 13,0;

15,0.

2.2. Оградительные сооружения

Внешние оградительные сооружения, ограждающие акваторию порта, подразделяют на: молы - сооружения, одним концом соединенные с берегом, и волноломы - сооружения, не имеющие соединения с берегом.

Оградительные сооружения могут иметь различную форму в плане: прямолинейную, криволинейную и ломаную. Вогнутость или изломы оградительных сооружений, направленные в сторону открытой воды, не допускаются, так как в этих местах (входящих углах) возникает весьма неблагоприятный волновой режим с увеличением нагрузок вдвое, по сравнению с нормальным воздействием волн на прямолинейных участках. Молы и волноломы - наиболее дорогостоящие сооружения в портах. Их компоновка подчиняется противоречивым требованиям: удобства маневрирования судов на акватории ориентируют на ее увеличение, а это при условии надлежащей защиты от волнения приводит к такому увеличению расходов на строительство ограждающих сооружений, что ставится под сомнение сама целесообразность создания порта. Поэтому при выборе места расположения порта стремятся, по возможности, использовать участки с естественной частичной защитой от волн - заливы и бухты, когда при сравнительно небольшой длине оградительных сооружений удается защитить акваторию достаточных размеров.

При компоновке портов, в зависимости от местных условий, оградительные сооружения могут возводиться в самых различных комбинациях.

Оградительные сооружения могут представлять собой различные варианты (рисунок 2.7, а-ж).

а, б, в, г – порты в бухтах, защищенные молами и волноломами;

д– порт на открытом берегу с вдольбереговым волноломом;

е– порт на открытом побережье с бассейнами и параллельными молами;

ж– порт на открытом берегу со сходящимися молами.

Рисунок 2.7 – Схемы начертания оградительных сооружений в плане

Одиночные молы (рисунок 2.7, а) чаще всего возводят при расположении порта на открытом побережье и при волнении одного направления или в условиях полубухты, защищенной с одной стороны выступающим мысом. Размер защищаемой акватории в этом случае невелик, поэтому применение одиночных молов характерно для небольших портов.

Парные параллельные молы (рисунок 2.7, е), направленные перпендикулярно или под острым углом к берегу, размещают обычно в портах, расположенных у входа в узкую бухту, лиман или устье реки. При наличии реки или приливно-отливных колебании возникают течения, промывающие подходной канал и очищающие его от наносов. Головы парных молов выводят на глубины, где не происходит забурунивание волн. Мол, наиболее подверженный воздействию заносимости, волнения и течения, иногда делают более длинным. Для устранения проникновения волн, направленных по оси канала, непосредственно у входа в порт иногда устанавливают аванпорт в виде бассейна с пологими откосами дна, обеспечивающими гашение волн.

Парные сходящиеся молы (рисунок 2.7, ж) обеспечивают повышенный эффект волногашения, так как постепенное расширение акватории от входа к берегу способствует затуханию волн.

Сходящиеся молы могут быть расположены симметрично или асимметрично с удлинением одного из них, что позволяет прикрыть вход в порт от волнения господствующего направления и предупредить проникновение наносов на акваторию или отложение их у входа в порт и на подходном канале. Парные сходящиеся молы являются наиболее целесообразными при расположении порта в открытом побережье.

Волноломы, расположенные параллельно берегу (рисунок 2.7, д), обычно сооружаются при сравнительно крутых уклонах дна; при этом можно предусмотреть расширение действующего порта путем увеличения длины волнолома в нужную сторону. Вход судов в такие порты приходится располагать под небольшим углом к берегу, что сопряжено с опасностью выброса судна на берег при траверзных направлениях вет-

66

ра и волнения. Подобные порты обычно сооружают при отсутствии значительного вдольберегового потока наносов.

При необходимости создания двух или нескольких входов в порт используют различные комбинации молов и волноломов. Оградительные сооружения компонуют с учетом ветроволновых 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 в тех случаях, когда размеры основной огражденной территории чрезмерно велики, расстояние внешних оградительных сооружений от причалов настолько большое, что внутри акватории волны от собственного разгона на пути от внешних оградительных сооружений до причалов становятся значительными.

В некоторых портах возникают опасные для стоящих у причалов судов длиннопериодные волны в результате местного изменения атмосферного давления и по другим причинам (так называемый «тягун»), вызывающие значительные горизонтальные колебания судов, что приводит к обрыву швартовых тросов. Иногда «тягун» удается ликвидировать или ослабить благодаря возведенным промежуточным непроницаемым разделительным сооружениям, служащим одновременно и причалами.

При компоновке оградительных сооружений в замерзающих портах необходимо принимать меры, облегчающие самоочистку акватории от льда ветром или с помощью судов, чему способствует отсутствие на акватории шпор, внутренних оградительных и других сооружений, задерживающих лед.

2.3. Причальный фронт морского порта

Причальный фронт - это гидротехническое сооружение, предназначенное для надежной стоянки судов во время их обслуживания в порту. Участок причального фронта, обслуживающий одно судно заданной длины, называется причалом.

Причалы в портах делятся на береговые и рейдовые. Причальная линия, вдоль которой располагаются береговые причалы, может иметь различную форму, очертание которой выбирают в зависимости от местных условий, включающих факторы топографические (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна), гидрологические (режимы волнения, течения, ледовый), геологические (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта), а также принятую технологию переработки и хранения грузов, наличие и возможность создания водных и сухопутных подходов к причалу.

2.3.1. Схемы расположения причалов

67

В настоящее время используют следующее расположение причальных линий:

-фронтальное (рисунок 2.8, а), при котором причалы размещают вдоль прямых или ломаных линий один за другим вдоль береговой линии, в бассейнах и у сооружений, ограничивающих акваторию порта (молов).

-бассейновое, т.е. ковшовое (рисунок 2.8, б, в), - с врезкой причального фронта в территорию;

-пирсовое (рисунок 2.8, г, д), когда причалы размещены по периметру выдвинутых в акваторию выступов-пирсов в форме прямоугольника, параллелограмма, трапеции и т. п.;

-ступенчатое (рисунок 2.8, е), при котором причалы расположены на ломанной линии в форме ступеней. Эту схему расположения причалов можно отнести к фронтальному расположению.

а – фронтальная схема; б, в – бассейновая; г, д – пирсовая; е - ступенчатая

Рисунок 2.8 – Формы причальной линии

68

Возможно также использование смешанных форм начертания причальной линии.

При выборе рационального очертания причального фронта необходимо учитывать: физико-географические условия; особенности специализации и районирования порта; перспективные характеристики обслуживаемых судов; условия связи порта с прилегающими районами, железнодорожными и автомобильными магистралями; водные подходы к причальному фронту; виды грузов, перерабатываемых на причалах, условия их складирования и перспективные схемы механизации перегрузочных работ; исторически сложившуюся компоновку проектируемого и прилегающих участков причального фронта; перспективы развития порта.

Перечисленное формы причальной линии имеют свои достоинства и недостатки, которые можно учитывать при проектировании.

Преимущества фронтального расположения причалов:

-более простая форма акватории, не стесняемая выступающими частями причального фронта, что упрощает маневрирование судов и уменьшает возможность скопления льда на акватории;

-упрощение создания широкой портовой территории, что особенно важно при строительстве причалов для перегрузки контейнеров и некоторых специализированных причалов, требующих больших складских площадей;

-более однородные грунты по длине, что благоприятно отражается на конструктивных формах причалов;

-упрощение строительства причальных сооружений, прокладки коммуникаций, размещения тыловых складов и связи их с причальным фронтом.

К недостаткам фронтального расположения причалов относятся:

-менее компактное (растянутое) расположение порта, что связано иногда с недостаточно эффективным использованием береговой линии, удлинением сухопутных и водных подходов и коммуникаций;

-затруднения (при наличии искусственных оградительных сооружений) в развитии и реконструкции порта;

-усложнение начертания сухопутных подъездных путей (необходимо самостоятельное ответвление железнодорожных путей на каждые 5 - 6 причалов);

-затруднения при районировании и специализации причалов порта в связи с разрывами между группами причалов, так как территория и береговая линия в зоне этих разрывов могут оказаться неиспользованными.

Фронтальное расположение причального фронта обычно применяют на удлиненных акваториях, уходящих вглубь территории (устьевые участки рек, лиманы, фиорды), в искусственных открытых и закрытых бассейнах, реже - на открытых побережьях и в бухтах, огражденных молами и волноломами.

69

Ковшовая система имеет по сравнению с фронтальной почти те же преимущества, что и пирсовая. Наряду с этим по сравнению с пирсовой системой она имеет некоторые дополнительные недостатки, заключающиеся в необходимости выполнения большого объема дноуглубительных работ при устройстве бассейнов, что особенно существенно при скальных грунтах.

Ковшовая система в большинстве случаев непригодна при гористом рельефе и стесненности береговой полосы. Вместе с тем стоимость возведения причальных стенок в ковшах обычно ниже стоимости пирсов, особенно при круто падающем рельефе дна и слабых грунтах основания.

Пирсовая система начертания причального фронта более компактна, но имеет свои недостатки:

-некоторое недоиспользование территории в местах расположения железно- и автодорожных съездов на пирсы;

-трудность использования торцевых частей пирсов в качестве причалов;

-трудность создания значительных площадей территории непосредственно у причального фронта на пирсах и удаление от линии кордона тыловых складов, располагаемых на основной территории;

-усложнение проектирования и строительства пирсов по сравнению с береговыми причалами в связи с изменением естественных глубин и грунтов по длине пирса.

Перечисленные недостатки пирсовой системы менее существенны, чем их преимущества.

В зависимости, главным образом, от назначения пирсы делятся на широкие и узкие. Широкие пирсы (240 - 300 м и более) обычно используют для генеральных грузов, перегружаемых кранами и требующих размещения на пирсах железнодорожных путей и, по возможности, хотя бы транзитных складов.

Узкие пирсы (рисунок 2.9) используют в качестве специализированных причалов.

а - для погрузки и выгрузки зерна; б - для погрузки угля; в, г - нефтепричалы.

Рисунок 2.9 – Узкие пирсы

На узких пирсах обычно не прокладывают железнодорожных путей, а размещают специализированные перегрузочные устройства 3, 7 или шлангоподъемники для нефтепричалов. Узкие пирсы могут быть различной формы. Сам пирс имеет сравнительно небольшую длину, обеспечивающую достаточно надежный контакт судна и сооружения. Кроме того, в состав причала входят эстакада 10, соединяющая узкий пирс с берегом, и отдельные опоры - палы 9. В некоторых случаях основную причальную часть сооружения поворачивают параллельно берегу и узкий пирс превращается в Т- или Г-образный причал. По соединительной эстакаде в зависимости от назначения причала прокладывают транспортерные линии 2 или трубопроводы. Если причал расположен на значительном расстоянии от берега, возможно использование островной конструкции причала без соединительной эстакады. Груз в этом случае подается подводными трубопроводами или при помощи подвесной канатной дороги.

Остальные позиции на рисунке означают: 1 - зернохранилище, 4 - открытые склады; 5, 6 - причалы для речных и морских судов; 8 - технологические площадки.

Ступенчатое начертание причального фронта является промежуточным между фронтальным и пирсовым; оно имеет некоторые достоинства и недостатки этих двух систем. В определенных местных условиях оно находит успешное применение. То же относится и к смешанным формам начертания причального фронта.

При определении линии причального фронта следует учитывать технологию и планировку, однако существенное значение имеют соображения экономичности и надежности. Основанием сооружения по возможности должны быть плотные грунты. Нужно стремиться к сокращению объема выемки скального грунта. При нескальных грунтах объем выемки должен быть приблизительно равен объему насыпи, особенно при использовании грунтов, взятых из выемки, для образования территорий.

71

Кроме береговых, в порту могут иметься и рейдовые причалы - стационарные в виде палов, островных причалов, вращающихся башен, со швартовкой за несколько причальных буев, с использованием одиночных буев специальной конструкции.

2.3.2.Основные размеры причалов

Косновным размерам причала относятся: возвышение кордона причала, глубина воды у причала и длина причала.

Расчет глубины воды у причала.

Проектной глубиной причала считается глубина от отсчетного уровня (с требуемой по нормам обеспеченностью) до проектной отметки дна, назначаемой с учетом запасов [2].

Расчетная глубина воды у причала определяется по формуле:

заносимость и засорение внутренней портовой акватории. Навигационный запас под килем судна в зависимости от грунта на

акватории порта принимается:

- для илистых грунтов - 0,04 Тгр ;

- для наносного грунта (песок заиленый, ракушка, гравий) - 0,05 Тгр ;

-для слежавшегося грунта (плотный песок, глина) - 0,06 Тгр ;

-для скального грунта - 0,07 Тгр .

Запас глубины на заносимость принимается в зависимости от ожидаемой интенсивности отложения наносов в период между ремонтными дноуглубительными работами (с учетом засорения акватории порта сыпучими грузами) в пределах от о,4 до 1,2 м.

В портах введена унификация глубин в зависимости от назначения причала и вида плавания с учетом возможности в дальнейшем приеме перспективных судов транспортного флота.

На основании расчетного значения глубины воды у причала из сетки унифицированных значений глубин (приложение 2) выбирают глубину у данного причала. По выбранному унифицированному значению окончательно устанавливается проектная глубина у причала.

Глубина береговых вспомогательных причалов для танкеров, судов для навалочных грузов, лихтеровозов должна соответствовать

72