Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях

Причальные сооружения на сваях и колоннах характеризуются срав­нительно небольшим весом верхнего строения, малым, а в ряде случаев и полным отсутствием давления грунта на них, что значительно умень­шает объем работ и снижает стоимость сооружений. Некоторые из них, в частности сооружения эстакадного типа, почти не отражают набегающие на них волны, поэтому их возведение благо­приятно сказывается на волновом режиме в районе причалов и аквато­рии порта.

Сооружения на сваях и колоннах могут быть возведены на всех грун­тах, допускающих погружение свай и колонн на требуемую глубину, а при слабых грунтах основания являются почти единственными конструк­циями, возможными к возведению в этих условиях.

П о конструктивным особенностям причальные сооружения на сваях и колоннах могут быть подразделены на две группы: сквозные сооруже­ния, или эстакады, и набережные-стенки.

Основное различие этих конструкций заключается в том, что в систе­ме свайных оснований сквозных сооружений отсутствуют сплошные стен­ки, это приводит к тому, что сквозные сооружения практически не испы­тывают распорного давления грунта, в связи с чем их часто называют безраспорными сооружениями.

Набережные-стенки, воспринимающие распорное давление грунта, называют распорными сооружениями.

Сквозные причальные сооружения в зависимости от их расположения относительно берега подразделяют на две группы:

-продольные эстакады, или эстакады, расположенные параллельно урезу воды;

-поперечные эстакады, расположенные под углом к берегу.

К первой группе относятся эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении, эстакады со съездами и оторочки. Ко второй группе относят­ся узкие пирсы (рис. 31).

Эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении (рис 31а), представляют собой причальные сооружения, расположенные над есте­ственным береговым склоном или искусственным откосом.

Переднюю грань этих сооружений обычно располагают на линии есте­ственных глубин, равных требуемым глубинам у причалов, в связи с чем ширина эстакад оказывается тем больше, чем положе береговой склон или подпричальный откос.

При очень пологих берегах требуемая ширина эстакад оказывается чрезмерно большой, поэтому возведение их становится экономически не­целесообразным. Более выгодными в этих условиях являются эстакады со съездами.

Эстакады со съездами (рис. 31 б) состоят из продольных эстакад, расположенных в некотором удалении от уреза воды, и съездов, соединя­ющих их с берегом. Съезды располагают обычно на расстоянии 30 - 50 м один от другого, принимая, однако, это расстояние не более длины цилиндрической вставки судна.

В некоторых случаях продольную эстакаду связывают с берегом од­ним съездом, расположенным либо в конце, либо в середине эстакады (рис. 31 г-д).

В первом случае такие эстакады иногда называют Г-образными, а во втором - Т-образными пирсами. Нередко к Г-образным причалам воз­можна швартовка судов с двух сторон: больших - с морской стороны и более мелких - с береговой стороны эстакады.

Продольные эстакады, примыкающие на всем протяжении к суще­ствующим мелководным набережным, называют оторочками (рис. 31е). Возводят оторочки для увеличения глубины мелководных причалов, а также когда необходима установка перегрузочных механизмов, нагруз­ка от которых превосходит допустимую для существующих сооружений.

Основным элементом эстакад является верхнее строение плитного или балочного типа, опирающееся на сваи или колонны и связывающее всю конструкцию в жесткую рамную или балочную систему и основание.

Верхнее строение предназначено для восприятия всех внешних нагру­зок на сооружение и распределение их между сваями или колоннами. Последние передают их на грунт.

П

Рис. 32 Схемы набережных-стенок

а,б-набережные стенки с передним шпунтом;

1-надстройка, 2-ростверк,

3-шпунт

о конструкции основания эстакады можно подразделить на эстака­ды на сваях и эстакады на колоннах.

Набережные-стенки состоят из следующих основных элементов: верх­него строения, свайного основания и стенки из сплошного ряда свай (ча­ще всего шпунтовых), назначением которой является удержание от обру­шения грунта, расположенного в пределах свободной высоты стенки (от отметки дна водоема до отметки нижней грани ростверка).

В зависимости от характера сопряжения шпунтовой стенки с роствер­ком она может быть ненесущей или несущей. В первом случае стенка на­гружена лишь распорным давлением грунта и не участвует в передаче давления от ростверка на грунт основания. Во втором случае кроме распорного давления грунта сваи стенки воспринимают и продольные уси­лия, передаваемые ростверком. Стенки из железобетонных свай обычно выполняют несущими, так как передача на них продольных усилий поз­воляет более рационально использовать материал железобетонных свай. Стенки из металлических или деревянных свай выполняют как несущи­ми, так и ненесущими.

Свайное основание набережных-сте­нок состоит обычно из вертикальных и наклонных свай (рис. 32).

Набережные-стенки на сваях по кон­структивным особенностям подразделя­ют на две подгруппы: набережные-стен­ки с передним шпунтом и набереж­ные-стенки с задним шпунтом.

В первой из этих конструкций сплош­ная свайная стенка расположена впере­ди свайного основания сооружения, во второй - позади него. Расположение сплошной стенки в систе­ме свайного основания во многих случа­ях предопределяет возможность и целе­сообразность применения той или иной конструкции набережной.

Основание сооружений на сваях с высоким свайным ростверком вы­полняют из деревянных или железобетонных забивных свай и реже - из свай металлических.

В последнее время широкое распространение, особенно для сквозных сооружений, получили трубчатые железобетонные сваи.

Деревянные сваи обладают рядом преимуществ по сравнению со сваями из других материалов: они кислото- и морозоустойчивы, долго­вечны под водой, одинаково хорошо сопротивляются сжатию и растяже­нию. Деревянные сваи легко переносят сотрясения как в процессе произ­водства работ по возведению сооружения, так и при ударе судов при под­ходе их к причалу. Кроме того, они относительно дешевы.

Основанием для отказа от применения деревянных свай служит на­личие древоточцев, ограниченность длины свай (до 12 -14 м), а также большие нагрузки на сооружение.

Область распространения деревянных свай расширяется по мере внедрения в практику строительства клееных свай, размеры которых мо­гут быть самыми разнообразными.

Минимальный шаг перекрещивающихся деревянных свай в продоль­ном направлении (вдоль линии кордона) принимают равным 1 м, в по­перечном - 0,8 м.

Железобетонные сваи значительно расширяют область применения сооружений с высоким свайным ростверком. Длина железобетонных свай может достигать 30 м и более (известны случаи применения труб­чатых свай из предварительно напряженного железобетона длиной до 60 м), а поперечный размер: призматических свай 0,5 м, трубчатых 1 м (опоры диаметром более 1 м относят к колоннам).

Значительно возрастает и несущая способность железобетонных свай: для призматических она составляет 60 - 80 т, а для трубчатых достигает нескольких сот тонн.

В условиях больших колебаний уровня воды в конструкциях верхнего строения предусматривают специальные эксплуатационные площадки или ниши. Для некоторых сооружений в этом случае четкого разделения верхнего строения на ростверк и надстройку провести не­возможно.

В зависимости от способности ростверков подвергаться деформации совместно с поддерживающими их сваями ростверки подразделяют: жесткие, гибкие и нежесткие.

К жестким ростверкам относятся ростверки из бетона или малоарми­рованного железобетона, сильно развитые в высоту. Жесткость таких ростверков велика и их деформации ничтожно малы по сравнению с де­формациями опор.

К гибким ростверкам относятся ростверки из нормально армирован­ного железобетона, которые имеют малоразвитое в высоту сечение, в свя­зи с чем деформации ростверков влияют на деформацию свай основания и наоборот.

По исследованиям Н. А. Смородинского, для призматических свай подразделение ростверков на жесткие или гибкие может быть произведе­но на основании соотношения сторон сечения, приведенного к прямо­угольнику. Если отношение полной ширины сечения ростверка к его приведенной высоте не превышает 4,3 ростверк считается жестким. При отношении более 7 ростверк считается гибким.

Ростверк сооружений на полых сваях большого диаметра, а также со­оружений на колоннах в подавляющем большинстве случаев относится к категории гибких.

К нежестким ростверкам относят все ростверки, выполненные из де­рева, даже в том случае, если на них имеется надстройка из ряжа по всей ширине ростверка.

Приведенная классификация причальных сооружений с высоким свай­ным ростверком по степени жесткости последнего относится в первую очередь к набережным-стенкам. К сквозным сооружениям она не всегда применима, так как верхнее строение этих сооружений может иметь весьма разнообразные схемы.