ЭЛЕМЕНТ ПРИЧАЛЬНОГО СООРУЖЕНИЯ НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ

Полезная модель относится к гидротехнике при строительстве причалов в морских и речных портах и может быть использована для обеспечения устойчивости причальных сооружений из стальных шпунтовых свай при наличии скального основания.
Технической проблемой известных причальных сооружений является недостаточная величина заглубления несущих свай шпунтовых стенок в подводный грунт.
Пассивное давление 6 нескального грунта 4 с внешней стороны шпунтовой стенки 1 причала от уровня работ 3 до глубины залегания шпунтовой сваи h является недостаточным для удержания шпунтовой стенки 1 от действия активного давления 7 нескального грунта 4 с внутренней стороны шпунтовой стенки 1 причала в пределах глубины погружения сваи h (см. Фиг. 1). А анкерная тяга 2 (распорка) не позволяет удерживать шпунт 1 от смещений в основании. При этом, никакой связи со скальной породой 5 несущая свая 1 не имеет.
В результате, сразу или с течением времени шпунтовая свая 1 причала приобретает недопустимые смещение в нижней части глубины погружения h.
Чтобы этого избежать нужно выполнять заделку шпунтовых свай в скальный грунт.
Примерное решение отражает наиболее близкий аналог по заявке RU94004297, опубл.: 27.09.1996, в которой описан способ возведения причального сооружения, заключающийся в установке несущих свай на заданном расстоянии друг от друга по оси возводимой причальной стенки и последующем монтаже замыкающих элементов, отличающийся тем, что несущие сваи устанавливают в предварительно выполненные в грунте вертикальные скважины, диаметр каждой из которых превышает максимальный размер поперечного сечения несущей сваи, при этом скважины заполняют пластичным бетоном.
Способ заключается в том, что в скальном грунте на расчетном расстоянии разбуривают вертикальные скважины диаметром, превышающим диаметр несущих свай. С направляющего кондуктора устанавливают в скважины несущие сваи, на наружной поверхности которых закреплены спаренные замки (пара замковых элементов?) – можно и так шпунтового типа. Выполняют подводное бетонирование скважин. После затвердения бетона монтируют анкерные устройства и устанавливают замыкающие тонкостенные элементы, вводя их боковые кромки в замки смежных свай. Заполнение скважин бетоном возможно как после установки несущих свай, так и перед их установкой. Изобретение позволяет повысить несущую способность причальной стенки за счет лучшего сцепления свай с грунтом, а также обеспечивает возможность строительства тонких причальных стенок, обладающих высокой удельной несущей способностью и низкой материалоемкостью, на скальных грунтах и, в том числе, в условиях вечной мерзлоты.
Технической проблемой прототипа является сложность и дороговизна способа: трудоемкость бурения скважин больших диаметров в скальном грунте, большой расход бетона за счет больших диаметров скважин и потребности выполнения бетонных свай, длительных сроков выполнения работ.
Задачей полезной модели является упрощение обеспечения устойчивости причальных сооружений из стальных шпунтовых свай на тяжелых грунтах (скальном основании, вулканические породы, мерзлотные грунты и т.п.), а также снижение продолжительности периода проведения работ.
Техническим результатом является обеспечение устойчивости причальных сооружений из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен Элемент причального сооружения на скальном основании, состоящий из шпунтовой сваи, отличающийся тем, что с внутренней стороны шпунтовой стальной сваи приварена обсадная труба для обеспечения возможности погружения в нее крепежного стержня.
Предпочтительно, что в качестве крепежного стержня использован болт.
Предпочтительно, в качестве шпунтовой сваи использован стальной шпунт.
Краткое описание чертежей
На Фиг. 1 показан пример слабого причального сооружения над скальным основанием, применяемый в технике.
На Фиг. 2 показан пример установки элемента причального сооружения над скальным основанием и закрепление с ним.
На Фиг. 3 показан вид сверху участка шпунтовой стенки вместе с обсадной трубой.
На чертежах: 1 - шпунтовая свая, 2 – усиливающий элемент шпунтовой стенки, 3 - уровень работ, 4 - мягкий грунт, 5 - скальная порода, 6 - пассивное давление грунта, 7 - активное давление грунта, 8 - обсадная труба, 9 - болт, 10 - бетон, 11 - проем, h - глубина погружения сваи.
Осуществление полезной модели
Для обеспечения устойчивости причальных сооружений из стальных шпунтовых свай 1 на скальном основании 5 возможно устройство дополнительной опоры в нижней части свай в виде крепежных стержней, например, болтов 9 из высокопрочной стали, заделываемых в скалу 5 (см. Фиг. 2).
Принцип возведения причального сооружения заключается в установке несущих свай вдоль возводимой причальной стенки и последующем монтаже замыкающих элементов, где выполняют в грунте вертикальные скважины, которые заполняют пластичным бетоном 10.
Новым является то, что в качестве несущих свай 1 используют шпунт, предпочтительно стальной (но не обязательно), к которому со стороны, обращенной внутрь причального сооружения, приваривают по меньшей мере одну обсадную трубу 8, затем осуществляют забивание шпунтовых свай до кровли скальной породы таким образом, чтобы по крайней мере часть шпунта сваи 1 должна быть доведена до полного контакта со скальной породой 5, даже если другая часть имеет проем 11 и не контактирует со скалой 5 (см. Фиг. 2(А)).
После чего выполняют бурение в скальной породе с помощью горного шнека через обсадную трубу 8 с последующим удалением грунта и цементированием дна просверленного отверстия, в которое затем погружают крепежный стержень, например, болт 9 до затвердевания.
Этим обеспечивается устойчивость причальных сооружений из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом, чем в прототипе, поскольку не требуется вести бурение вертикальных скважин, диаметр каждой из которых превышает максимальный размер поперечного сечения несущей сваи, при этом сами скважины заполнять пластичным бетоном до самого верха шпунтовой стенки.
Скальные болты изготавливаются из высокопрочной стали круглого сечения и устанавливаются через обсадные трубы и закрепляются в скале до начала земляных работ.
Размеры глубины заделки болта в скалу зависят от высоты причального сооружения и толщины шпунтовой стенки, но предпочтительно соблюдать примерное равенство глубины заделки болта в скалу с глубиной крепления к шпунту. Смысл выбора таких размеров увязан с тем, чтобы обеспечить равенство рычагов давления грунта и давления на шпунт.
Желательно глубину заделки болта в скалу осуществлять не менее 1 м, глубину крепления к шпунтовой сваи также не менее 1 м, а общую длину болта не менее 2 м.
Шпунт 1 при необходимости усиливают элементами 2, которые приваривают в верхней части шпунта.
Последовательность работ по возведению причального сооружения
На первом этапе осуществляют определение точного расположения кровли, наклонов и прочности скальной породы.
Вначале работ приваривают обсадную трубу к шпунтовым сваям.
Предпочтительно, обсадную трубу выполняют короче сваи, чтобы не мешать цеплять вибропогружатель и не поломать её устье при забивке молотом.
Далее осуществляют забивание шпунтовых свай до кровли скальной породы. По крайней мере, часть шпунта должна быть доведена до полного контакта со скальной породой.
Затем ведут бурение в скальной породе с помощью горного шнека через обсадную трубу с последующим удалением грунта. При погружении несущей сваи обсадная труба на ней может деформироваться. В этом случае ее укорачивают на нужную длину.
После чего осуществляют измерение глубины. Затем цементируют дно просверленного отверстия.
Далее осуществляют погружение болтов до затвердевания бетона. Погружение может быть выполнено с использованием дополнительного стального стержня того же диаметра. При этом, заполнение цементом отверстия осуществляют пока он не затвердел, и в этот момент в него вставляют также стержень за счет которого держится и стенка.
Последующие работы по возведение сооружения только после затвердевания раствора.
Элемент причального сооружения, сооружаемый вышеописанным способом на скальном основании 5, состоит из шпунтовой стальной сваи 1, погруженный на глубину h в мягком грунте 4, имеющее вертикальные скважины.
Новым является то, что шпунтовая стальная свая 1 заглублена в грунте 4 до скального основания 5, причем с внутренней стороны сваи заранее приварка обсадная труба 8, через которую в заранее пробуренное и затем зацементированное в скальной породе 5 отверстие погружен крепежный стержень, например, болт 9. Этим обеспечивается устойчивость причальных сооружений из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом, чем в прототипе, поскольку не требуется вести бурение вертикальных скважин, диаметр каждой из которых превышает максимальный размер поперечного сечения несущей сваи, при этом сами скважины заполнять пластичным бетоном до самого верха шпунтовой стенки.