Камера судоходного шлюза
SHIP LOCK CHAMBER

Описание изобретения
Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно - к строительству судоходных шлюзов.
Известна камера судоходного шлюза, включающая стены из металлических или железобетонных шпунтовых свай и несвязанное с ними днище из монолитного железобетона (см. книгу: Семанов Н.А., Варламов Н.Н., Баланин В.В. «Судоходные каналы, шлюзы и судоподъемники». Издательство «Транспорт», 1970 г.). Шпунтовые стены, как правило, оснащены анкерными устройствами, состоящими из расположенных в грунтовом массиве опор и соединяющих их со стеной связей. Толщина днища камеры назначается в зависимости от величины противодавления фильтрующей воды снизу. Для снижения этого противодавления в монолитном днище камеры выполнены разгрузочные дренажные колодцы. Наиболее эффективным условием для применения данной конструкции является наличие водонепроницаемых грунтов в основании, т.е. когда шпунты в значительной степени перекрывают приток фильтрующей воды под днище камеры.
Недостатком камеры судоходного шлюза является низкая эффективность дренажных устройств при наличии в основании грунтов с большим коэффициентом фильтрации, и, что особенно важно в данном случае, проблематичность осушения камеры шлюза при высоком уровне воды в верхнем и нижнем бьефах, например, во время паводков.
За прототип принята известная камера судоходного шлюза, у которой стены и днище жестко соединены между собой и образуют единую монолитную конструкцию (см. ту же книгу: Семанов Н.А., Варламов Н.Н., Баланин В.В. «Судоходные каналы, шлюзы и судоподъемники». Издательство «Транспорт», 1970 г). Одним из основных расчетных случаев, определяющих материалоемкость камеры шлюза, является случай ее опорожнения при высоких уровнях воды в верхнем и нижнем бьефах, т.е. когда давление воды под днищем максимальное. Устройство за стенами камеры дренажей с принудительной откачкой из них воды частично снижает это давление, но не решает полностью саму проблему.
Недостатком данной камеры судоходного шлюза является большая ее материалоемкость и, как следствие, высокая стоимость строительства.
Целью изобретения является устранение указанных в прототипе недостатков.
Поставленная цель достигается тем, что днище камеры судоходного шлюза представляет собой железобетонную плиту, поперечные границы которой в виде консолей распространяются вовнутрь грунтового массива, за тыловые грани соответствующих стен, на величину не менее 20% их высоты и не менее 20% ширины камеры шлюза, причем закрепленные на днище стены выполнены из сборных элементов и снабжены анкерными устройствами. Анкерные устройства состоят из расположенных в грунтовом массиве опор и соединяющих их со стенами связей или выполнены в виде связей, соединяющих стены с консольными участками днища, расположенными в грунтовом массиве.
При осушении камеры судоходного шлюза снизу на ее днище действует напор воды, подъемная сила от которого, в расчете на единицу длины камеры шлюза, определяется шириной камеры и величиной напора, который, в свою очередь, косвенно связан с высотой стен камеры шлюза. Суть предлагаемого решения заключается в использовании грунтов обратной засыпки камеры шлюза в качестве грузового баланса, частично уравновешивающего подъемную силу воды. С этой целью днище камеры шлюза выполнено в виде сплошной железобетонной плиты в 1,4 раз и более превышающей внутренние габариты самой камеры. Железобетонная плита может иметь постоянную или переменную толщину или быть ребристой. Стены шлюза выполнены из сборных железобетонных или металлических элементов с их анкеровкой за опоры в грунтовом массиве или, как вариант, с анкеровкой за расположенные в грунтовом массиве консольные участки днища.
На фиг. 1 и фиг. 2 представлено поперечное сечение камеры судоходного шлюза с анкеровкой за опоры и с анкеровкой за железобетонную плиту, соответственно.
Камера судоходного шлюза включает в себя днище 1, выполненное в виде сплошной железобетонной плиты, стены 2, представляющие собой сборную конструкцию из металлических или железобетонных элементов, и связи 3, соединяющие стены 2 с днищем 1 или с опорами 4, установленными в грунтовом массиве.
Во время профилактических осмотров и ремонтов сооружения, которые проводятся в межнавигационный период, камера шлюза полностью опорожняется. В этот период снизу на днище могут действовать наибольшие нагрузки от давления воды, стремящиеся оторвать камеру шлюза от грунтового основания. Чтобы исключить такую возможность все действующие на камеру шлюза гравитационные силы, включая ее вес, в сумме должны превышать взвешивающую нагрузку от давления воды.
Для обеспечения устойчивости камеры шлюза и снижения ее материалоемкости днище 1 выполнено в виде железобетонной плиты, распространяющейся вглубь территории, за тыловую грань установленных стен 2. В этом случае, при соблюдении прочности конструкции, снижение материалоемкости камеры шлюза может быть равно объему, которое соответствует пригрузке консольных участков плиты грунтом обратной засыпки - 2Q тонн.