Технико-экономическое обоснование комплекса гидротехнических сооружений для маломерных судов

Выпуск 3

Список литературы

1. Гапеев А. М. Лабораторные исследования условий стоянки наливного судна «Волго-нефть» при наполнении камеры шлюза с головной системой питания // Гидравлика, водные пути, изыскания и гидротехническое строительство. — Л.: ЛИВТ, 1976.

2. Михайлов А. В. Судоходные шлюзы. — М.: Транспорт, 1966.

3. Маккавеев В. М. Гидромеханические процессы, сопровождающие шлюзование судов и методология лабораторных исследований // Тр. гидротехнической лаборатории им. проф. В. Е. Ти-монова. — Л.: Транспорт, 1930. — Вып. X.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОМПЛЕКСА ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ МАЛОМЕРНЫХ СУДОВ THE FEASIBILITY REPORT ON THE COMPLEX OF HYDRAULIC ENGINEERING CONSTRUCTIONS FOR SMALL SIZE VESSELS

В статье рассматриваются научно обоснованные предложения по возможным вариантам компоновки и конструкций защитных гидротехнических сооружений для яхтенного порта на акватории Финского залива.

In article scientifically well-founded offers by possible variants of configuration and variants of designs of protective hydraulic engineering constructions for port yachts on water area of gulf of Finland are considered.

Ключевые слова: защитные сооружения, естественные условия строительства, варианты компоновки и конструкций, экспертная оценка вариантов, сметная стоимость.

Key words: the protective constructions, natural conditions of building, variants of configuration and designs, expert estimation of variants, budget cost.

УДК:628

П. А. Гарибин,

д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;

М. Е. Миронов,

д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;

И. Е. Расторгуев,

канд. экон. наук, доцент, СПГУВК

Введение

транспортно-логистических комплексов.

В Санкт-Петербурге с каждым годом возрастает инвестиционная активность,

связанная с использованием городского потенциала как морской столицы страны. В первую очередь это касается, конечно, развития портовой инфраструктуры и создания

Но немаловажным является и сфера туризма, рекреации и спорта на базе водномоторных и яхтенных центров, состоящих из прибрежного ресторанно-гостиничного сервиса и морской акватории, обустроенной для приема маломерных судов и организации морских соревнований и развлечений.

Администрацией города подготовлена концепция схемы развития и размещения объектов маломерного флота на территории Санкт-Петербурга. Согласно этой схеме площадь размещения, отведенная под яхт-клубы и стоянки катеров, будет составлять 427 га, что больше существующей в 2,8 раза. Такие меры приведут к росту привлекательности Петербурга для иностранных туристов, прибывающих морем.

Сейчас в Петербурге и области насчитывается полтора десятка яхт-клубов и водномоторных баз, около 30 стоянок. Петербургский малый флот (яхты, катера и моторные лодки) насчитывает более 40 тыс. единиц.

Работает Морской яхт-клуб, созданный в 2001 г. на базе яхт-клуба Балтийского морского пароходства: марина (стоянка судов) на 150-200 стояночных мест, эллинги; есть бизнес-центр, бар и ресторан. В устье Малой Невы базируется Центр маломерного флота: 200 открытых причальных мест и 100 — гаражного типа. На Каменном острове в комплексе гребного клуба «Спартак» в 2003 г. появился яхт-клуб «Франкарди»: стоянка для катеров (200 мест), сервисные службы, клубный ресторан «2имаЛето». В Красносельском районе расположился яхт-клуб «Балтиец»: площадь акватории — почти 7 га (с наземной частью — 22 га), семь пирсов. В конце мая 2009 г. в поселке Лахта открылся яхтенный порт «Геркулес»: стоянка яхт и катеров на 100 мест; сервисный центр; парусная школа для детей и взрослых; офис дилера по продаже катеров, парусных яхт и катамаранов; летний ресторан с музыкальной программой. Группа

а

компаний «Осло Марин» строит в г. Сестро-рецке элитный многофункциональный центр с яхт-клубом. В составе развлекательного комплекса в районе парка 300-летия Санкт-Петербурга группой «Стремберг» также планируется размещение яхт-клуба.

Особое место среди яхтенных центров занимает яхт-клуб «Терийоки» в г. Зелено-горске, открытие которого состоялось в июне 2008 г. На сегодняшний момент это один из самых современных яхт-клубов Северо-Запада, комплекс которого включает техническую зону, слип, топливно-заправочную станцию, кран для подъема и спуска судов. Клуб может принять 82 судна длиной до 24 м. Помимо высокой технической оснащенности акватории и причальных сооружений, «Терийоки» отличает развитая береговая инфраструктура, в которую входят гостиница (4+), ресторан и коттеджный поселок.

Строительство яхт-клуба «Терийоки» началось в 2006 г.; выбор местоположения не случаен: здесь до революции располагался яхт-клуб, основанный в 1910 г. по инициативе адмирала Скрыдлова. При клубе было парусное общество, которое устраивало великолепные парусные гонки. Он существовал как яхт-клуб до 1940 г., затем в 1960-1980-е гг. использовался как причал для прогулочных теплоходов.

Естественные условия района строительства

В процессе проектирования и постройки яхт-клуба «Терийоки» был проведен комплекс научно-исследовательских работ и

б

Рис. 1. Розы повторяемости ветров в районе яхт-клуба «Терийоки»: а — в безледный период; б — в период летних наводнений

Выпуск 3

Выпуск 3

технико-экономические обоснования по различным вариантам компоновки и конструкции волнозащитных сооружений, имеющих первоочередное значение для обеспечения безопасной стоянки судов в условиях морской акватории.

Параметры оградительных гидротехнических сооружений определяются естественными условиями строительства будущего порта. Основополагающими при выборе конфигурации молов и волноломов являются такие факторы, как ветер, волнение и течения. Конструкция ГТС во многом определяется геоэкологией, ледовыми воздействиями, транспортом наносов, внутренним волнением в гавани и т. п.

Ветровой режим на акватории Финского залива, прилегающей к порту, характеризуется розами повторяемости ветров по скоростям и направлениям, приведенным на рис. 1, а, б.

Особенно опасны ветры во время наводнений, так как в этих условиях действие штормов оказывает наиболее разрушительное воздействие. При летних наводнениях резко преобладают юго-западные и южные ветры (рис. 1, а).

После анализа сведений о максимальных ежегодных скоростях ветра и данных

нормативных документов в качестве расчетных скоростей для штормов приняты: с юго-запада — 25,2; с юга — 25,3; с юго-востока — 22,0 м/с.

В качестве расчетных уровней воды в Финском заливе в соответствии с распределением Гумбеля приняты уровни: годовой — 222,0; зимний — 196 см.

Особенностью площадки строительства является сопоставимость перепадов глубин при наводнениях с естественными глубинами на подходах к порту. При нулевом уровне воды во время шторма граница прибойной зоны располагается в 50-100 м от створа существующего оградительного сооружения, и вследствие этого высоты волн в районе входа в порт за счет обрушений значительно уменьшаются.

Однако при наводнениях граница прибойной зоны значительно приближается к берегу. В этом случае высоты волн резко возрастают. Для расчетов защищенности акватории уровень воды принят на отметке 2,22 м.

Расчетные элементы волн перед входом в гавань для шторма обеспеченностью 4 % при наводнении обеспеченностью 5 % в период навигации имеют следующие значения (табл. 1).

Таблица 1

Расчетные элементы волн в период навигации

Румб Высота значительных волн hs, м Период пика спектра, Тр, с Средний период волн Тг, с

2,18 6,4 5,7

1,79 5,0 4,4

80 1,26 5,4 4,8

В геологическом строении принимают участие четвертичные отложения: образования голоценового горизонта — техногенные, эоловые, биогенные, аллювиальные и морские отложения; осташковского горизонта — отложения Балтийского ледникового озера и лужские слои. Мощность насыпных грунтов изменяется от 0,1 до 2,8.

Инженерно-геологические условия позволяют применять при строительстве ГТС как откосные сооружения, так и свайные

фундаменты. Основным несущим слоем при этом будут служить толщи твердых морских супесей.

Средний срок появления устойчивого льда в этом районе приходится на 20-25 ноября. Замерзание всего водного пространства восточной части Финского залива продолжается до середины декабря.

Наибольшая опасность связана с зимними наводнениями. Подъем воды вызывает взлом льда и его подвижки под действием

ветра, течений и нагонной волны. При наводнении 20 декабря 1973 г. высота навала льда в районе г. Зеленогорска достигла отметки 7,4 м БС.

Результирующий поток наносов вдоль берега обусловлен преобладающим волнением юго-западного направления, очертанием берега, рельефом подводной отмели, гранулометрическим составом перемещаемого грунта. Совместное наложение этих факторов приводит к перемещению наносов с запада на восток вдоль уреза воды в обширной зоне прибоя и наката волн.

При подъемах уровня воды при нагонах и волнении с юго-запада оградительные сооружения существующего порта подвергаются действию наката волн. При этом прибойные волны переливаются через оградительную стенку, перебрасывая песчаные наносы в гавань. Благодаря такому переносу в гавань ежегодно поступало 500-600 м3 песка. Зано-симость существующего подходного канала составляет около 0,2-0,3 м в год.

При выборе плановых компоновочных решений ГТС, предназначенных для защиты от волнения акватории яхт-клуба «Терийо-ки», учитывалась необходимость размещения стояночных причалов в виде плавучих пирсов и набережных для размещения в гавани

1-й очереди — 100 судов, в гавани 2-й очереди — 200 судов.

Выбор конфигураций волнозащитных сооружений

Варианты компоновочных решений ГТС, рассматривались с учетом:

— конкретных естественных условий в районе строительства;

— обеспечения судовместимости и нормативных требований к безопасности маневрирования заданных судов, их стоянки и размещения у причалов;

— границ землеотвода под строительство яхтенного порта;

— наличия на выделенной площадке существующих ГТС;

— возможности выделения пусковых комплексов;

— эксплуатационных и экологических аспектов в части снижения или устранения их влияния на морфологические процессы (зано-симость и размывы дна), изменения условий для водообмена и т. д.).

После проведения расчетов по определению защищенности акватории порта от волнения при различных конфигурациях защитных сооружений для сопоставительного сравнения было отобрано три решения: А,

Выпуск 3

Выпуск 3

В, С. Особенностями компоновочных решений по вариантам являются:

1) по варианту А (рис. 2) — минимальная протяженность удлинения существующего мола. При ее определении учитывались следующие регламентирующие условия: обеспечение достаточной волнозащиты мест стоянки судов на акватории существующей гавани (рис. 3), создание удовлетворительного доступа на акваторию порта с моря; невозможность изменения существующей прямоугольной акватории гавани; невозможность изменения положения оси существующего подходного канала; мелководные ограничения, связанные со стоимостью и трудоемкостью дноуглубительных работ и др. В целом, вариант А предполагает удлинение существующего мола до оси подходного канала примерно на 60 п. м с разборкой имеющейся шпоры и устройство открылка протяженностью 55 п. м (итого — 115 п. м);

2) по варианту В (рис. 4) — минимальное расширение акватории, позволяющее обеспечить существенное увеличение ее вместимости и значительное улучшение условий мореплавания (рис. 5) на входе в порт путем строительства минимального по протяженности волнозащитного сооружения. В целом, вариант В, помимо удлинения су-

ществующего мола на 60 п. м до оси подходного канала с одновременной разборкой имеющейся шпоры и строительства восточного волнолома длиной около 195 п. м на минимальном удалении 105 м от берега, предполагает строительство южного проницаемого волнолома длиной примерно 145 п. м, предназначенного специально для защиты входа в гавань (итого — 400 п. м);

3) по варианту С (рис. 6) — требуемое расширение существующей акватории в 3 раза путем строительства более протяженных волнозащитных гидротехнических сооружений. Здесь, помимо строительства южного волнолома длиной около 220 п. м и восточного волнолома длиной примерно 135 п. м на удалении 135 п. м от берега, предполагается устройство открылка в восточной части восточного волнолома протяженностью 60 п. м (итого — 415 п. м). В данном случае площадь дополнительной акватории справа от оси подходного канала, ограниченной границей участка, будет по-прежнему примерно в 2 раза превосходить площадь существующей акватории, однако условия ее волнозащиты существенно улучшатся (рис. 7).

Результаты сопоставления вариантов конфигурации волнозащитных сооружений с достаточной волнозащитой на базе специ-

Рис. 3. Зонирование акватории существующей гавани по защищенности от волн. Вариант А

ально разработанной методики, основанной на применении матриц сравнения с помощью весовых коэффициентов. При этом в первую очередь определялись критические технические характеристики для наиболее важных компонентов проекта. Затем устанавливались природоохранные критерии по защите окружающей среды. Далее с привлечением экспертов для этих характеристик и критериев назначались общие и частные весовые коэф-

фициенты. В итоге формировались комплексные экспертные показатели (в баллах), характеризующие варианты компоновочных решений с точки зрения строительных технологий и экологических последствий сооружения объектов волнозащиты. В табл. 2 приведены итоговые показатели по принятой в мировой практике для подобных сооружений экспертной технико-экологической оценке вариантов компоновки сооружений.

Таблица 2

Итоговые показатели экспертной технико-экологической оценки вариантов компоновки сооружений

Показатели Суммарная оценка по вариантам, баллы

А В С

1. Оценка акватории (весовой коэффициент — 0,6): Технические вопросы (весовой коэффициент — 0,3) 3,51 3,84 4,16

Природоохранные вопросы (весовой коэффициент — 0,3) Итого по п. 1 3,96 2,91 2,02

2. Оценка территории (весовой коэффициент — 0,4): 2,24 2,03 1,85

Технические вопросы (весовой коэффициент — 0,2) Природоохранные вопросы (весовой коэффициент — 0,2) Итого по п. 2 1,80 3,60 3,30

4,40 4,20 4,20

1,24 1,56 1,50

Всего по варианту 3,48 3,59 3,35

Выпуск 3

Выпуск 3

Рис. 5. Зонирование акватории гавани по защищенности от волн. Вариант В

Рис. 7. Зонирование акватории гавани по защищенности от волн. Вариант С

На основании результатов сравнения вариантов принят вариант № 4 в виде удлинения существующего мола на 60 п. м до оси подходного канала, строительства восточного мола длиной 195 п. м на минимальном удалении 105 м от берега и устройства южного проницаемого волнолома длиной 145 п. м. Вариант В в итоге набрал 3,59 балла, что несколько больше, чем для варианта А (3,48 балла) и для варианта С (3,35 баллов).

Выбор конструкций волнозащитных ГТС

Конструкции ГТС, их габариты и технологические особенности определились стремлением максимального обеспечения их соответствия:

— естественным условиям;

— технологическим требованиям;

— экономичности по затратам строительных материалов;

Рис. 8. Поперечное сечение конструкции при наибольшей глубине

Выпуск 3

Выпуск 3

Рис. 9. Поперечное сечение конструкции при наибольшей глубине

Рис. 10. Поперечное сечение конструкции при наибольшей глубине

— реальности и рациональности способов производства работ;

— эксплуатационной надежности и заданной долговечности.

Волнозащитные сооружения решены из расчета: допущения перелива волн с расходом не более 500 л/с/п. м; обеспечения защиты гавани от волн, подвижек льда, торосов, зано-симости. На основной части акватории гавани должна быть обеспечена высота значительных волн не более 0,3 м. Отметка верха волнозащитных сооружений принята 3,5 м из условия соответствия отметке верха существующих сооружений и территории.

Учитывая естественные условия места строительства порта, были предложены следующие варианты конструкций волнозащитных сооружений для каждого варианта их компоновки.

Вариант 1 (рис. 8). Сооружение откосного профиля с креплением морского и тылового откосов крупным сортированным камнем. Переход к ядру из карьерной мелочи через два

промежуточных слоя сортированного камня разной крупности.

Вариант 2 (рис. 9). Сооружение откосного профиля с креплением морского и тылового откосов крупным сортированным камнем. Ядро из несортированного камня.

Вариант 3 (рис. 10). Сооружение откосного профиля с креплением морского и тылового откосов крупным сортированным камнем. Снизу защитные слои удерживают упорные призмы из сортированного камня. Ядро из несортированного камня.

Для перехода от технологических параметров сооружений к экономическим по всем вариантам компоновки и конструкций были выполнены локальные сметные расчеты с использованием территориальных единичных расценок ТЕР-2001 СПб. Сметы составлялись базисно-индексным методом с индексацией базисных показателей сметной стоимости на конец III квартала 2007 г. Ниже в табличной форме и диаграмме приводятся результаты сметных расчетов.

Таблица 3

Результаты расчетов сметной стоимости ГТС по вариантам компоновки и вариантам конструкций, млн руб.

Варианты конструкций Варианты компоновки сооружений

А В С

ВК 1 8,01 101,78 25,70

ВК 2 7,85 101,42 25,16

ВК 3 12,57 112,30 41,90

Сметная стоимость ГТС по вариантам компоновки и конструкций

150,00

100,00

50,00'

0,00-

-Р) З1 Л\

Вариант А

Вариант В С Вариант С

ВК1

ВК 2

ВК3

Окончательные выводы

1. Для быстрейшего ввода марины в эксплуатацию, безусловно, необходимо реализовать вариант компоновки А с вариантом конструкции мола ВК 2 — откосного профиля с ядром из несортированного камня и вторым защитным слоем из камня массой 0,9—1,8 т.

2. При осуществлении строительства второй очереди (с увеличением числа стояночных мест вдвое) из всех рассмотренных конфигураций молов и волноломов предпочтительным является вариант С с вариантом конструкции также ВК 2. При этом открылок прежнего мола должен быть разобран и использован в новой конструкции.

Список литературы

1. СНиП 2.06.04-82*. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) / ГП ЦПП Госстроя СССР. — М., 1995.

2. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения / Госстрой России. — М., 2004.

3. РД 31.33.03-81. Методические указания по определению ветровых и волновых условий при проектировании морских портов. — М.: Союзморниипроект, 1981.

4. РД 31.33.05-85. Расчет режимных характеристик ветра для портовых сооружений: метод. указ. — М.: Союзморниипроект, 1985.

5. Справочные данные по режиму ветра и волнения Балтийского, Северного, Черного, Азовского и Средиземного морей. Российский морской регистр судоходства. — СПб., 2006.

Выпуск 3

6. ISO/CD 21560. Actions from waves and currents. Technical Committee ISO/TC 98, Basis for design of structures; Subcommittee SC 3, Loads, forces and other actions. — 2004.

7. Составление смет в строительстве на основе сметно-нормативной базы 2001 года: практ. пособие. — М.; СПб., 2003. — 560 с.

УДК 629.12.053 Г. Л. Гладков,

д-р техн. наук, профессор, СПГУВК;

М. В. Журавлев,

канд. техн. наук, профессор, СПГУВК;

Ю. П. Соколов,

доцент,

СПГУВК

ИССЛЕДОВАНИЯ ПОВЫШЕННОЙ МУТНОСТИ ПРИ УСТРОЙСТВЕ ПОДВОДНЫХ ОТВАЛОВ ГРУНТА RESEARCHES OF THE RAISED TURBIDITY AT THE DEVICE OF UNDERWATER SAILINGS OF THE GROUND

В статье рассматриваются результаты натурных и лабораторных исследований образования дополнительной мутности воды при устройстве подводных отвалов грунта. Материалы проведенных экспериментов позволяют рекомендовать использование затопленных трубопроводных выпусков гидросмеси для существенного снижения мутности воды.

In article results of natural and laboratory researches offormation of an additional turbidity of water are considered at the device of underwater sailings of a ground. Materials of the spent experiments allow to recommend use of the flooded pipeline releases of a hydromix for essential decrease in a turbidity of water.

Ключевые слова: Материалы проведенных экспериментов позволяют рекомендовать использование затопленных трубопроводных выпусков гидросмеси для существенного снижения мутности воды.

Key words: flooded pipeline releases, hydromix, turbidity of water.

ЗАКОНОМЕРНОСТИ распространения взвешенного в воде грунта, удаляемого земснарядами, представля-* ют интерес с точки зрения правильного выбора

е мест отвалов, где обеспечивается их сохран-

ш ность и оценки загрязнения воды взвешенны-

ми веществами. Несмотря на очевидную важность, задача о распространении грунта в воде при устройстве подводных отвалов до сих пор недостаточно исследована, а имеющиеся экспериментальные и натурные данные очень скудны.

Выполненные на сегодня теоретические и опытные исследования [1-3] позволили выяснить качественную картину распространения грунта в воде при устройстве подводных отвалов. При удалении грунта в открытую воду при всех способах его выгрузки (трубопроводный сброс гидросмеси, сброс через днищевые отверстия трюма, устройство ша-ландовых отвалов), он поступает в воду в виде компактной массы (рис. 1). Попав в воду, грунт сначала опускается, а затем откладывается на дне в виде насыпи или в разжиженном состо-