Оградительные сооружения из массивов-гигантов

Массивы-гиганты состоят из ящиков значительных размеров (длиной 10-25 м), изготовляемых преимущественно из железо­бетона в условиях полигона либо в сухом или плавучем доке. Ящики спускаются затем на воду и буксируются к месту строи­тельства, устанавливаются на каменную постель и заполняются бетоном, песком или камнем. Вес каждого массива-гиганта, за­полненного бетоном, доходит до 3000-3500 т.

Массивы-гиганты, представляя собой монолиты, не испыты­вают таких внутренних перемещений своих частей, как массивовая кладка. Однако и эти оградительные сооружения имеют свои недостатки.

Так, если, несмотря на все принятые меры к увеличению прочности грунта, произойдет существенная неравномерная осадка уже заполненных бетоном массивов-гигантов, то разо­брать их оказывается весьма затруднительно. Кроме того, при слабом профиле массивы-гиганты под влиянием ударов волн ча­сто приходят в колебательное движение, в результате этого по­верхность каменной постели приобретает цилиндрическую фор­му, вследствие чего массивы начинают колебаться даже при сравнительно слабой волне.

Все же преимущества, которые имеют оградительные соору­жения из массивов-гигантов - быстрота постройки, монолит­ность, значительный вес - заставляют инженерную мысль совер­шенствовать как конструкцию массивов, так и методы производ­ства работ.

Для возможности уплотнения слабого грунта иногда прибега­ют к такому способу. Ящик массива-гиганта при первоначальной установке наполняют песком, через 8-12 месяцев песок с помо­щью эжектора высасывают. Если осадка гиганта произошла не­большая и равномерная, то после удаления песка ящик заполняют по проекту бетоном или камнем, и установка гиганта закончена. Если же произошла значительная и неравномерная осадка, то после высасывания песка всплывший ящик отводят в сторону, в каменную постель добавляют камень, поверхность выравнива­ют. Ставят ящик и опять заполняют его песком.

Описанный метод производства работ был применен в Иоко­гаме при постройке волнолома и дал хорошие результаты. При применении этого метода следует иметь в виду необходимость прикрытия песка заполнения бетонными плитами или тяжелыми камнями на контрфильтре во избежание вымывания песка из ящиков во время волнения.

В начальный период строительства оградительных сооруже­ний из массивов-гигантов материалом заполнения служил только бетон. Исходили при этом из тех соображений, что иной мате­риал, особенно песок, в случае повреждения стенок вытек бы, что привело бы к аварии сооружения. В дальнейшем, однако, в некоторых портах, главным образом японских, начали применять толстостенные ящики гигантов (толщина стенок достигала 0,6-0,7 м), которые оказывали значительное сопротивление воздей­ствию внешних сил; поэтому представилось возможным заполнять ящики песком.

Интересен в этом отношении опыт Сочинского порта. Для оградительного мола были применены массивы-гиганты, имею­щие с обеих сторон узкие секции (шириной 1 м), которые запол­нялись бетоном, основные же секции заполнялись песком. Значи­тельная толщина бетонного заполнения служила надежной за­щитой от механических повреждений, кроме того, в случае большой и неравномерной осадки массивы-гиганты могли быть вы­ведены из профиля сооружения для повторного выравнивания постели, так как при удалении песчаного заполнения они приоб­ретали достаточную плавучесть.

Толщина днища железобетонных ящиков массивов-гигантов обычно колеблется от 0,3 до 0,6 м, толщина наружных стенок - от 0,2 до 0,6 м, внутренних - от 0,15 до 0,30 м.

В 1899 - l905 гг. а Бизерте был построен волнолом из мас­сивов-гигантов длиной 31м, шириной 8м и высотой 9 м. Нижняя часть гиганта была образована металлическим понтоном высо­той 2 м, к которому на плаву прикреплялась болтами съемная металлическая оболочка толщиной 6 мм из 6 поясов по высоте. Внутри оболочки устраивались бетонные наружные стенки, а так­же три внутренние поперечные переборки. Благодаря наличию переборок гиганты после установки на место заполнялись бето­ном насухо, причем вес заполненного гиганта достигал 5000 т. Гиганты устанавливались на каменной постели толщиной 9-10 м. Волнение в районе волнолома может быть охарактеризовано вы­сотой штормовых волн до 6 м.

Примерно через год после окончания строительства сооруже­ние подверглось воздействию сильного шторма, в результате ко­торого массивы-гиганты получили небольшой сдвиг и наклоны в сторону порта. Внутренняя берма постели была повреждена, наружные откос и берма оказались растянутыми. Toгда же был произведен ремонт сооружения. Через год в результате шторма волно­лому были причинены ана­логичные повреждения, кро­ме того, произошли большие отколы надводного строе­ния, сопровождающиеся тре­щинами в самих гигантах. Наконец, штормом, проис­шедшим примерно еще че­рез год, был снесен парапет на участке длиной около 300 м и 6 гигантов получи­ли значительный наклон в сторону порта.

Основной причиной ава­рии явилась слабость про­филя и малая глубина заложения подошвы гигантов. В дальней­шем профиль волнолома был усилен путем устройства впереди стенки наброски из массивов весом 40 г и поднятия тыловой бермы с пригрузкой ее массивами.

В 1914 г. было установлено 45 массивов-гигантов. На 25 была возведена надводная стенка с парапетом, на 5 гиган­тах была устроена надводная стенка без парапета. Укладка защитных массивов на наружной берме и откосе полным про­филем была исполнена на участке 12 гигантов и частично на участке 20 гигантов, 13 гигантов не имели ни надводной стенки, ни защитных массивов. В последующем из 25 гигантов, имевших надводную стенку, 23 гиганта сдвинулись и получили крен в сторону порта, а их наружные бермы оказались сильно размы­тыми. Один гигант был сброшен с постели внутрь порта и опро­кинут на расстоянии 12 м от своего первоначального положения. В результате этого повреждения образовалась вторая брешь, которая получила название «малой бреши».

В период 1927-1928 гг. было произведено усиление профиля волнолома с расширением берм и укладкой на них и на откос защитных массивов большего, чем ранее, веса (берменные мас­сивы - по 40 т, откосные - по 25 т). В тот же период была произведена заделка брешей.

В последующие годы волнолом неоднократно подвергался действию весьма сильных штормов, в особенности в 1931 и 1939 гг. При этом наблюдались значительная вибрация волнолома, небольшие наклоны гигантов и местами отколы бетона в углах па­рапета на швах надводной стенки. В подводной части происхо­дило небольшое оттягивание массивов с наружных откоса и бермы.

В результате произведенного И. Н. Шафиром анализа было установлено, что под действием расчетной волны высотой 6 м была недостаточной устойчивость каменной подсыпки на выпирание из-под подошвы гиганта вследствие малой ширины внутрен­ней бермы и отсутствия на ней сгружающих массивов. Однако и усиленный профиль не обладает достаточной устойчивостью. Общий недостаток сооружения - малая глубина заложения и ма­лая ширина массивов-гигантов, результатом чего является их склонность к вибрации и небольшим деформациям.