Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах

Причальные сооружения в виде тонкой стенки широко применяются в портовом гидротехническом строительстве, особенно в тех случаях, когда в основании сооружений залегают грунты, допускающие погружение свай на требуемую глубину.

Выполняют их из шпунтовых свай или свай специальных профилей.

Основные достоинства этих кон­струкций - их экономичность и мень­шая чувствительность (по сравнению с другими типами причальных соору­жений) к возможным перегрузкам. По конструктивному признаку они могут быть подразделены на незаанкерованные стенки и заанкерованные стенки.

Н

Рис. 28 Профили шпунтовых свай

а – деревянных, б - стальных

езаанкерованные стенки являют­ся наиболее простыми по конструкции причальными сооружениями. Выпол­няют их преимущественно из дерева, а также из металла или железобетона. Незаанкерованные деревянные шпунтовые стенки применяют для воз­ведения причалов с небольшими глу­бинами перед ними. Свободная высота (возвышение над уровнем дна) деревянных стен не превышает 2 - 3 м. Стенки представляют собой за­битые в грунт сплошные шпунтовые ряды, верх которых оставлен неза­крепленным (рис. 27). В верхней части свайные ряды зажимают пар­ными схватками из бревен или пластин, устанавливаемыми на болтах. Поверх стен укладывают шапочные брусья прямоугольного или кругло­го сечения, которые крепят с помощью уголков, накладок или хомутов.

Верх стен располагают на отметках, не превышающих границу гние­ния дерева, которая для рек средней полосы может быть принята на 0,2 - 0,3 м выше меженного горизонта. Для безливных морей эта грани­ца принимается на уровне ординара, а для ливных морей на среднем уровне приливно-отливных колебаний.

Ш

Рис. 29 Заанкерованная стенка из железобетонных свай

пунтовые сваи, используемые для возведения стен, выполняют из досок, брусьев или клееными. Форма сечения шпунтовых свай приведе­на на рис. 28. Для дощатых свай толщиной до 10 см чаще всего применяют треугольную форму шпунта, а для брусчатых и клееных - пря­моугольную. При возведении незаанкерованных стенок из металлических или же­лезобетонных шпунтовых свай конструктивная схема стенок остается такой же, как и для деревянных свай. Однако парные схватки в этом случае не используют. Прямолинейности верха стенки в продольном направлении достигают за счет некоторого уширения шапочных брусьев (рис. 29), которые в стенах из металлических свай выполняют из металла или железобетона, а для стен из железобетонных свай - из железобетона. Свободную высоту стен из стальных или железобетонных шпунто­вых свай принимают до 4-5 м.

Стены из деревянных шпунтовых свай при плотной забивке, а также стены из металлического шпунта являются грунтонепроницаемыми, т. е. вынос грунта из-за стены отсутствует. При тяжелых грунтах, когда плотной забивки деревянных свай добиться не удается, а также при использовании железобетонных свай для обеспечения грунтонепроницаемости стен приходится прибегать к специальным меро­приятиям: установке нащельников; укладке за стенкой хворостяных фашин; отсыпке за стенкой каменной призмы; устройству замков или уплотнений специальных конструкций.

В последнее время для обеспечения грунтонепроницаемости стен из железобетонного шпунта в некоторых случаях применяют навеску ма­тов из армированного асфальта, регенерата резины (гидрорерина), стеклопластика и т. п. Однако опыт эксплуатации этих сооружений еще невелик.

П

Рис. 30 Набережная козлового типа

о мере увеличения свободной высоты незаанкерованных стен в них резко возрастают изгибающие моменты в месте заделки и перемещение свободного конца. Это приводит к тому, что стенка становится либо технически невыполнимой, либо экономически нецелесообразной. В этих случаях осуществляют закрепление верхних концов стен к спе­циальным анкерным устройствам.

Стенки, верхний конец которых закреплен анкерными устройствами, носят название заанкерованных шпунтовых стенок.

Заанкерованные тонкие стенки из целой древесины, исходя из макси­мальной длины строительного леса (12 - 13 м), применяют для строи­тельства причалов глубиной до 4 - 5 м.

Типовой проект стенки из железобетонных предварительно напря­женных свай прямоугольного сечения 50Х30 см, разработанный Гипроречтрансом, приведен на рис. 29. Верх стенки прикреплен анкерными тяжами d = 65 мм к железобетонным анкерным плитам. Шаг анкерных тяг в продольном направлении 1,5 м. Анкерные тяги шарнирно прикреп­лены к анкерному поясу, установленному на лицевой грани стенки. По­верх железобетонных свай уложен шапочный брус сечением 90х50 см из монолитного железобетона. Интересным в рассматриваемой конст­рукции стенки является решение по обеспечению ее грунтонепроницаемости. Обычно в конструкциях стенок из прямоугольных железобетонных свай грунтонепроницаемость стен обеспечивают либо путем отсыпки за стенку каменных призм (при плотных грунтах в основании сооруже­ния), либо устройством в сваях выше отметки дна пазов. При погружении таких свай между ними, выше отметки дна, образуются колодцы, в которые в последующем укладывают бетон в мешочках или забивают деревянные брусья.

В приведенной конструкции грунтонепроницаемость стены обеспечи­вается за счет отсыпки слоя гравия между шпунтовой стенкой и дере­вянными щитами, установленными на расстоянии 40 см от нее. Щиты выполнены из досок толщиной 2,5 см и опираются на сваи d = 17 см, за­биваемые с шагом 1,5 м. Для обеспечения потопляемости щитов к ним подвешены бетонные грузы.

В последние годы в строительст­ве подобных причальных сооруже­ний все большее распространение находят сваи сложных профилей (таврового, цилиндрического, дву­таврового и т. д.), обеспечивающее более целесообразное распределение бетона по сечению. Более целесо­образное распределение бетона по сечению ведет к уменьшению веса свай на 1 пог. м сооружения и, сле­довательно, к возможности увеличе­ния ширины свай, что позволяет снизить сроки строительства при­чальных сооружений и уменьшить число вертикальных щелей. Кроме того, сваи фасонных профилей об­ладают большей погонной жестко­стью, что позволяет возводить соо­ружения с большей свободной вы­сотой стен.

На рис. 30 приведен пример набережной козлового типа, возведен­ной на опытном участке в Санкт-Петербургском речном порту. Набережная состоит из шпунта таврового сечения и наклонных свай из предвари­тельно напряженного железобетона. Верх шпунта и

головы наклонных свай связаны монолитной железобетонной кордонной балкой, поверх которой установлена сборная надстройка. Грунтонепроницаемость стенки обеспечивается в зоне уреза воды гравийным фильтром, ниже— навеской армированных асфальтовых матов.

В современном портостроении в связи с наличием оборудования, позволяющего погружать металлические и железобетонные сваи с укло­ном до 1:1, набережные этого типа получают значительное распрост­ранение. Особенно целесообразны они в условиях стесненной кордонной полосы.

Когда по экономическим, геологическим или гидрологическим усло­виям применение железобетонных свай затруднено или невыгодно, причальные стенки возводят из металлических шпунтовых свай зетового и корытного профиля. Плоский шпунт, имеющий малый момент сопро­тивления, почти не применяют.

Замковые соединения стальных шпунтовых свай являются доста­точно прочными и плотными, что обеспечивает необходимую грунтонепроницаемость стен, а в ряде случаев и водонепроницаемость. Послед­нее для причальных сооружений нежелательно, так как может приве­сти к подпору грунтовых вод и следовательно, к повышению давления на сооружение. Для предотвращения этого в конструкциях стен из ме­таллического шпунта предусматривают специальные дренажные от­верстия. Стенки из металлических шпунтовых свай с одним анкерным за­креплением по высоте могут быть возведены на глубинах до 10 - 12 м, а с двойным анкерным закреплением - практически на любых глубинах.

На рис. 29 приведена типовая схема причальной стенки из метал­лического шпунта. В приведенной схеме причальная стенка выше уреза воды имеет железобетонную надстройку. Анкерный пояс из двух швел­леров установлен с внутренней стороны стенки, а анкерный тяж выпол­нен по бесшарнирной схеме. Надстройки обычно возводят в тех случаях, когда необходимо нарастить шпунт, или для защиты его от коррозии в зоне переменного уровня и выше его. В тех случаях, когда такой не­обходимости нет, шпунт доводят до верха стенки. Оголовок шпунта, вы­полненный из металла или железобетона, увеличивает сопротивление возможному взаимному сдвигу шпунтин.

Анкерные пояса устанавливают с внутренней или внешней стороны стенки. В том случае, когда пояса установлены с внутренней стороны, устраняется опасность удара судов о выступающие пояса и, кроме то­го, они меньше подвергаются коррозии.

Во избежание перенапряжения в материале анкеров в местах их за­крепления от изгибающих моментов, возникающих вследствие зависа­ния грунта на анкерных тяжах, в конструкцию анкеров нередко вклю­чают шарниры.