Способ строительства гидротехнического сооружения военно-морской базы
METHOD FOR THE CONSTRUCTION OF A HYDRAULIC STRUCTURE OF A NAVAL BASE

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к строительству причальных и оградительных сооружений военно-морских баз преимущественно в условиях открытой акватории моря и позволяет при соответствующем применении сформировать развитую систему как причальных, так и оградительных сооружений пунктов базирования Военно-морского флота вне зависимости от водоизмещения кораблей флота, базирование которых планируется реализовать после ввода в эксплуатацию сооружений указанной военно-морской базы.
В ходе проведенного патентного поиска аналогами заявленного изобретения были приняты следующие технические решения. Так, известен способ строительства гидротехнического сооружения, который заключается в устройстве подводной каменной постели, изготовлении и установке на каменную постель массивов-гигантов, монтаже на массивах-гигантах стен-надстроек, устройстве обратной засыпки (в соответствии с изданием авторов В.Б. Гуревич, В.Э. Даревский, В.Ф. Самарин, Ю.М. Федоров «Портовые гидротехнические сооружения». М., Транспорт, 1992, с. 42-43). Существенным недостатком данного способа строительства является значительная материалоемкость, сложность транспортировки и спуска на воду массивов-гигантов, что в условиях индустриализации строительства ведет к значительному перерасходу использования трудовых и технических ресурсов.
Известно изобретение «Пирс и способ его строительства» (по патенту Российской Федерации на изобретение RU 2034951 С1 от 5.10.1995 г.). Строительство данного сооружения заключается в устройстве двух взаимно заанкеренных стен и обратной засыпки между ними, в том числе в установке двух монтажных свайных эстакад, навешивании на эстакады ригелей, попарно соединяемых между собой шарнирно крепящимися параллельными анкерными тягами, установке на нижние опорные выступы ригелей стеновых панелей, устройстве поверх стеновых панелей и ригелей объединяющего оголовка. Недостатком указанного изобретения является отсутствие возможности гарантированного обеспечения проектного положения низа сооружения после устройства обратной засыпки в течение длительного периода эксплуатации.
Известен «Способ строительства портового гидротехнического сооружения» (по патенту Российской Федерации на изобретение RU 2656399 С1 от 5.06.2018 г.), принятый в качестве прототипа заявленного технического решения. Способ реализуется посредством устройства заанкеренных стен и обратной засыпки между ними с установкой двух монтажных свайных эстакад, навешиванием на эти эстакады ригелей, попарно соединенных между собой связями, установки между смежными ригелями каждой эстакады стеновых панелей, устройства поверх стеновых панелей и ригелей объединяющего их оголовка, навешивания на эстакады ригелей и соединяющих их связей в виде единой жесткой геометрически не изменяемой рамной конструкции, закрепления расстояния между монтажными свайными эстакадами фиксаторами опорных элементов ригелей, опирания стеновых панелей, устанавливаемых между смежными ригелями каждой эстакады, на грунтовое основание.
Недостатком указанного способа строительства гидротехнического сооружения являются необходимость проведения строительных работ непосредственно в воде, что усложняет процесс монтажа и стыковки строительных конструкций, а также требует специальной подготовки рабочего персонала. Кроме этого, попеременное воздействие воды на стеновые панели, оголовки из пустотелых блоков, заполненных цементным камнем, вызывает вымывание песка, а также изменение химического состава цементного камня.
Технический результат заключается в исключении выполнения подводно-технических работ за счет строительства в предварительно устроенном кессоне, повышении устойчивости сооружения за счет наклонного усиленного основания, недопущении разрушения бетона стеновых панелей и оголовков и увеличении межремонтных сроков эксплуатации строительных конструкций гидротехнических сооружений.
Указанный технический результат достигается следующим образом. Общими признаками прототипа и заявляемого способа является то, что строительство гидротехнического сооружения военно-морской базы осуществляется путем устройства двух взаимно заанкеренных стен и обратной засыпки между ними, установки двух монтажных свайных эстакад, навешивания на эти эстакады ригелей, попарно соединенных между собой связями и выполненными в виде единой жесткой геометрически не изменяемой рамной конструкции, закрепления расстояния между монтажными свайными эстакадами фиксаторами опорных элементов ригелей, установки между смежными ригелями каждой эстакады стеновых панелей и опирания их на грунтовое основание, устройства оголовков поверх стеновых панелей и ригелей и заполнения их внутренних пустот твердеющим раствором, устройства обратной засыпки с последующим демонтажом свайных эстакад. При этом ригели выполнены с направляющими устройствами замкового типа, перехватывающими анкерные элементы при монтаже стеновых панелей, стягивающими между собой стеновые панели и ригели и жестко фиксирующими их взаимное плановое положение, а вертикальные грани стеновых панелей снабжены металлическими анкерными элементами.
Отличительными признаками заявляемого способа являются:
1. выполнение строительных работ в предварительно устроенном кессоне с откаченной водой по секциям, разделенными связями и стеновыми панелями между двумя соседними ригелями, от берега к морю;
2. выполнение монтажа наклонного усиленного основания после устройства стеновых панелей с внешней стороны сооружения с использованием распорок, имеющих пазы для монтажа стеновых панелей, с образованием углов наклона к стеновым панелям и дну 45 градусов;
3. укладка мешков с цементной смесью, обеспечивающей возможность выполнения подводного бетонирования при повреждении кессона, для заполнения полости за распорками;
4. укладка дополнительной цементной смеси для выравнивания поверхности устроенных мешков;
5. футеровка поверхности стеновых панелей и наклонного усиленного основания, образованного распорками и мешками с цементной смесью.
Совместное применение в заявляемом способе указанных отличительных признаков позволяет получить положительный эффект, который заключается в том, что повышается долговечность, прочность и устойчивость гидротехнического сооружения, обеспечивается технологичность выполнения строительно-монтажных работ в условиях, исключающих соприкосновение строительных конструкций и воды в ходе строительства.
Предложенный способ пояснен чертежами
На фиг. 1 представлен общий вид портового гидротехнического сооружения, поперечный разрез.
На фиг. 2 представлен общий вид процесса строительства гидротехнического сооружения в кессоне, план.
На фиг. 3 представлен процесс устройства монтажных свайных эстакад, план.
На фиг. 4 представлен монтаж рамных конструкций и стеновых панелей в кессоне и обратная засыпка, поперечный разрез.
На фиг. 5 представлен монтаж рамных конструкций и стеновых панелей в кессоне, план.
На фиг. 6 представлено устройство распорок для наклонного усиленного основания.
На фиг. 7 представлен процесс укладки мешков с цементной смесью для заполнения полости за распорками, разрез.
На фиг. 8 представлен процесс укладки мешков с цементной смесью для заполнения полости за распорками, план.
На фиг. 9 представлено устройство пустотелых блоков и оголовка гидротехнического сооружения.
На фиг. 10 представлена технологическая схема секционного строительства гидротехнического сооружения.
На фиг. 1-10 представлены следующие обозначения арабскими цифрами:
1 - жесткие рамные конструкции;
2 - стеновые панели;
3 - обратная засыпка;
4 - пустотелые блоки;
5 - подкосы;
6 - цементный раствор;
7 - оголовок;
8 - монолитная бетонная плита;
9 - свайное основание;
10 - свайный ростверк;
11 - строительный уровень воды;
12 - связь;
13 - ригель;
14 - грунтовое основание;
15 - набережная;
16 - направляющие устройства замкового типа;
17 - направляющие устройства;
18 - раскосы кессона;
19 - мешки с цементной смесью;
20 - щебень;
21 - фиксаторы;
22 - опорные элементы;
23 - футеровка;
24 - внутренний кессон;
25 - внешний кессон;
26 - распорка наклонного усиленного основания;
27 - секция гидротехнического сооружения.
На фиг. 10 представлены обозначения кириллическими буквами, а именно: А, Б, В, Г - этапы секционного строительства гидротехнического сооружения военно-морской базы с перемещением внутреннего и внешнего кессона.
Поскольку строительство гидротехнических сооружений военно-морских баз возможно осуществить неоднократно предложенным способом, данный способ является промышленно применимым.
Применение способа строительства гидротехнического сооружения военно-морских баз осуществляется следующим образом.
Перед началом выполнения строительных работ осуществляется устройство внешнего кессона (25), примыкающего к вертикальной набережной (15) (как правило, из блоков или массивов-гигантов), а затем после установки специальных раскосов (18) для снижения влияния гидростатического и гидродинамического воздействия воды на стенки внешнего кессона (18) и откачки воды в замкнутом контуре, состоящем из грани набережной (15) и стенок внешнего кессона (25), выполняется устройство внутреннего кессона (24). После устройства внутреннего кессона (24), также примыкающего к грани набережной (15), осуществляются непосредственно работы по строительству первой секции гидротехнического сооружения (27). При этом размеры внутреннего и внешнего кессонов (24, 25), а также высота кессонных стенок, назначаются, исходя из необходимости беспрепятственного перемещения технологического оборудования и выполнения строительно-монтажных работ, а также исходя из глубины участка, где выполняется строительство объекта.
Строительство первой секции гидротехнического сооружения начинается с устройства двух монтажных эстакад, состоящих из свайного основания (9) и свайного ростверка (10). Поверх свайных ростверков (10) с заданным шагом навешиваются жесткие рамные конструкции (1), состоящие из ригелей (13) и связей (12). Расстояние между ростверками (10) монтируемой конструкции закрепляется с применением фиксаторов (21), которыми снабжены опорные элементы (22) ригелей (13). При этом заблаговременно в верхней части ригелей (13) размещают направляющие устройства (17) для удобства монтажа стеновых панелей (2). Монтаж стеновых панелей (2), имеющих необходимые пазы для устройства распорок (26) наклонного усиленного основания, выполняется путем установки в пазы ригелей (13) и опускания до упора в грунтовое основание (14). При этом к стеновым панелям (2) и ригелям (13) жестких рамных конструкций (1) монтируются соответственно анкеры и направляющие устройства замкового типа (16), обеспечивающие проектное взаимное расположение ригелей (13) и размещаемых между ними стеновых панелей (2) в подводной части гидротехнического сооружения.
Следующим шагом при строительстве гидротехнического сооружения является монтаж наклонного усиленного основания, который начинается с устройства распорок (26), имеющих соответствующие пазы для крепления к пазам стеновых панелей (2), с образованием углов наклона к стеновым панелям (2) и грунтовому основанию (14) в 45 градусов. Шаг распорок (26) при этом устанавливается не менее 1 м. Затем в полость, образованную между распорками (26) и стеновыми панелями (2), выполняется укладка мешков с цементной смесью (19), что позволяет выполнять бетонирование, в том числе, при повреждении кессонов (24, 25) в условиях соприкосновения цементной смеси с водой. После завершения процесса укладки мешков с цементной смесью (19) в полость между распорками (26) и стеновыми панелями (2) устраивается поверхностный выравнивающий слой из цементной смеси для придания наклонному усиленному основанию очертания ровного ската.
Следующим этапом является устройство обратной засыпки (3) за стеновыми панелями (2) гидротехнического сооружения на высоту, близкую к отметке строительного уровня воды (11). Далее с внешней стороны строящегося гидротехнического сооружения выполняется монтаж пустотелых блоков (4) от верхнего среза стеновых панелей (2) и ригелей (13) сооружения до стыка наклонного усиленного основания и стеновых панелей (2). Пустотелые блоки (4) раскрепляются подкосами (5) и заполняются цементным раствором (6), после чего изготавливается монолитный оголовок (7), выполняется досыпка обратной засыпки (3) до проектного уровня и устраивается монолитная бетонная плита (8).
Следующим этапом является демонтаж свайного основания (9) и свайных ростверков (10), после которых выполняется футеровка (23) поверхности стеновых панелей (2) с пустотелыми блоками (4) и наклонного усиленного основания, образованного распорками (26) и мешками с цементной смесью (19) бетонозащитными полиэтиленовыми листами с креплением их к поверхности посредством дюбелей. Дюбели данных листов закрываются заглушками, а сварка листов футеровки (23) выполняется ручным экструдером с использованием сварочного прутка.
После выполнения всех технологических операций по строительству первой секции (27) сооружения выполняется изменение очертания внутренним кессоном (24) гидротехнического сооружения таким образом, чтобы стенки внутреннего кессона (24) примыкали к окончанию первой секции и происходило смещение стенок внутреннего кессона (24) от берега для начала строительства второй секции (27) (шаг А, фиг. 10).
После строительства второй секции (27) в контуре внутреннего кессона (24) выполняется возведение 2-3 новых секций (27) сооружения, а также смещение положения стенок внешнего кессона (25) таким образом, что первая секция сооружения, примыкающая к набережной, начинает воспринимать гидростатическое и гидродинамическое давление воды, а задняя стенка внешнего кессона (25) соединяется с задней стенкой внутреннего кессона (24) (шаг Б, фиг. 10). После изменения положения внешнего кессона (25) из контура, образованного внешним кессоном (25) и внутренним кессоном (24), осуществляется откачка воды, что позволяет при окончании строительства 2-3 секции (27) сооружения произвести перемещение внутреннего кессона (24) (шаг В, фиг. 10).
Далее (аналогично шагу Б, фиг. 10) происходит смещение положения стенок внешнего кессона (25) таким образом, что первая, вторая и третья секции сооружения, примыкающая к набережной, начинает воспринимать гидростатическое и гидродинамическое давление воды, а задняя стенка внешнего кессона (25) соединяется с задней стенкой внутреннего кессона (24) (шаг Г, фиг. 10). После изменения положения внешнего кессона (25) из контура, образованного внешним кессоном (25) и внутренним кессоном (24), осуществляется откачка воды, что позволяет при окончании строительства 4-5 секции (27) сооружения произвести перемещение внутреннего кессона (24) (шаг Г и далее, фиг. 10). Таким образом, поочередное перемещение внутреннего кессона (24) и внешнего кессона (25) позволяет обеспечить непрерывность технологического процесса по строительству гидротехнического сооружения военно-морских баз вне соприкосновения с водой за счет повтора циклов перемещения до места строительства крайней секции (27) сооружения.
Использованные источники
1. В.Б. Гуревич, В.Э. Даревский, В.Ф. Самарин, Ю.М. Федоров «Портовые гидротехнические сооружения». М., Транспорт, 1992, с. 42-43.
2. Патент на изобретение РФ RU 2034951 С1 от 5.10.1995, «Пирс и способ его строительства».
3. Патент на изобретение РФ RU 2656399 С1 от 5.06.2018, «Способ строительства портового гидротехнического сооружения» - прототип.