СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И МОНТАЖА БЛОК-ЗАТВОРА ДЛЯ ДАМБЫ
METHOD TO MANUFACTURE AND MOUNT BLOCK GATE FOR DAM

Изобретение относится к области защиты приморских территорий от наводнений.
В связи изменением планетарного климата - потепление на планете - происходит постепенное наступление мирового океана на сушу. Особенно это ощущается в странах Европейского континента с большими приморскими территориями, уязвимых в периоды сезонных осенних циклонов, при резких падениях атмосферного давления, вызывающих нагонные волны, накрывающие огромные прибрежные территории. Ряд европейских стран, которые расположены в высоких широтах, испытывают дополнительно еще и регулярное воздействие лунных приливов, амплитуда которых достигает нескольких метров в таких странах, как Норвегия, Исландия и др. Совокупность этих природных факторов приводит к наводнениям разрушительного характера. Защита и ослабление их действия достигается сооружением дорогостоящих дамб, которые, с одной стороны, снижают наносимый ущерб, а с другой стороны, препятствуют нормальному судоходству в прибрежной зоне и требуют создания специальных служб для управления этим хозяйством, постоянных затрат на их обслуживание, четкой работы служб мониторинга. Задача проектировщиков состоит в разработке таких защитных сооружений, которые не требовали бы обслуживания на достаточно длительном отрезке времени, измеряемом десятилетиями и более.
Огромные затраты на строительство дамб ложатся тяжелым бременем на бюджеты стран, подверженных наводнениям. Снижение экономических затрат при строительстве таких сооружений может быть достигнуто как за счет продуманной конструкции дамбы и ее элементов, так и за счет разработки эффективных малозатратных способов их сооружения и изготовления основного элемента - блок-затвора.
В качестве наиболее близкого аналога (прототипа) может быть принято решение, раскрытое в авторском свидетельстве SU 1393861 А1, МПК Е02В 3/06, 1/00, опубликованном 07.05.1988, из которого известен способ изготовления блок-затвора для устройства защитного сооружения, которому присуща совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков предлагаемого изобретения.
В настоящее время производство крупногабаритных затворов, как правило, производится в производственных условиях на плавучих погружных понтонах, представляющих собой дорогостоящие инженерные сооружения. Монтаж изделия производится на его поверхности, изделию предварительно придают небольшую положительную плавучесть, затем понтон затапливается, а изделие доставляется буксировкой к месту погружения и установки.
Сущность предлагаемого способа изготовления заключается в том, что изделие с целью повышения индустриальности изготовления и сокращения трудозатрат на изготовление и сборку блок-затвора, производят на подготовленной грунтовой площадке, на которой формируют матрицу, на матрицу наносят адгезионное разделительное водонепроницаемое покрытие, закладывают арматурный каркас, производят установку вкладных формирующих полости элементов, усилительные ребра, металлические рабочие и технологические элементы для установки и фиксации в теле защитного сооружения, производят монтаж арматуры и заливку бетоном каркаса «блок-затвора» с выдержкой до требуемых параметров твердости с последующим удалением готового блок-затвора с площадки с повторением этого процесса до получения необходимого количества блок-затворов. Предварительно, при проектировании блок-затвора, производится выбор площадки для матрицы с заданным уровнем перепада между площадкой и уровнем моря. Между монтажной площадкой и заливом строится временная разделительная перемычка с затворами и насосами для откачки воды.
В заданных частях блок-затвора при проектировании формируются воздушные полости, элементы регулирования плавучести для возможности транспортировки блок-затвора водным путем до места установки на дне залива в плавучем состоянии.
Изготовление блок-затвора и его доставка к месту монтажа состоят из следующих операций:
- проектирование блок-затвора с учетом обеспечения его плавучести при изготовлении и доставки к месту монтажа;
- выбор площадки для матрицы с расчетным уровнем перепада между площадкой и уровнем моря;
- строительство разделительной перемычки с затворами и насосами для откачки воды;
- формирование матрицы на грунте;
- нанесение разделительного покрытия на матрицу;
- установка и фиксация элементов блок-затвора,
- монтаж арматуры;
- установка вкладных формирующих полости элементов;
- заливка бетоном;
- выдержка до требуемых параметров твердости;
- заполнение матрицы водой;
- освобождение готового блок-затвора из матрицы при всплытии;
- буксирование блок-затвора до места установки;
- закрытие затворов и откачка воды из матрицы;
- просушка матрицы для подготовки к повторному циклу изготовления.
На фигурах 1 и 2 показана конструкция затвора для дамбы. В тексте приняты следующие условные обозначения:
1. Грунт.
2. Матрица.
3. Блок-затвор.
4. Арматура.
5. Разделительный слой.
6. Наклонный гидродинамический козырек.
7. Воздушная полость.
8. Шлюз с затвором.
9. Насос.
10. Вентиль.
11. Перемычка.
12. Трубопровод.
13. Компрессор.
14. Бетоносмесительный узел.
15. Буксир.
16. Трос.
17. Грузило.
18. Вкладыш.
19. Надувная емкость.
20. Люк.
21. Крышка.
22. Воздушная полость.
23. Транспортировочное ухо.
24. Ось.
25. Клапан со штуцером.
26. Ребро жесткости.
27. Бетон.
На фигуре 1 показан блок-затвор в разрезе.
Основные элементы блок-затвора следующие: наклонный гидродинамический козырек 6, арматура 4, грузило 17 с осью 24, надувная емкость 19 для оформления воздушной полости 7, крышка 21 люка 20 для удаления надувной емкости 19, вентиль 10, клапан 11 со штуцером 25, транспортировочное ухо 23, ребро жесткости 26.
На фигуре 2 показана матрица 2 для отливки блок-затвора 3, покрытая разделительным слоем 5, например пленкой, люк 20 для удаления воды, земляная перемычка 11, насос 9 с трубопроводом 18, шлюзовый затвор 8.
На фигурах 2, 3, 4 и 5 показаны основные операции изготовления блок-затвора, включающие следующие процедуры:
- формирование матрицы 2 по заданным размерам блок-затвора 3;
- укрытие разделительной пленкой 5 или обработка составом, предотвращающим адгезию между бетоном и матрицей;
- установка и фиксация элементов блок-затвора: наклонный гидродинамический козырек 6, грузило17, вкладыш 18, формирующая воздушную полость надувная емкость 19 и пр.;
- монтаж упрочняющей арматуры 4;
- заливка бетоном 27;
- выдержка блок-затвора 3 в матрице 2 до достижения требуемых параметров твердости бетона;
- открытие затвора 8 и заполнение матрицы 2 водой;
- отрыв блок-затвора 3 от матрицы 2 и всплытие;
- соединение блок-затвора 3 с буксиром 15 тросом 16;
- вывод блок-затвора 3 из матрицы 2 на «свободную» воду;
- буксирование до места затопления и установки на дно залива.
Для изготовления очередного блок-затвора шлюзовые затворы на временной дамбе закрываются, производится откачка воды с матрицы ее просушка, и цикл изготовления повторяется.
Формирование воздушных полостей 7 может быть выполнено с помощью надувных емкостей 19, закладываемых в матрицу 2 перед заливкой блок-затвора. После затвердения бетона надувная емкость извлекается через вспомогательный люк 20.
В наклонном гидродинамическом козырьке заранее выполняются транспортировочные уши 23 для крепления транспортировочного фала или троса 16.
Выбор производственной площадки и ее обустройство производится на стадии проектирования блок-затвора, на этом же этапе производится проектирование временной земляной перемычки 11, оснащенной затворами и насосами для откачки воды из матрицы после удаления готового блок-затвора.
Предлагаемый способ изготовления дает существенный экономический эффект, так как не требует создания специализированного дорогостоящего производства и исключает перевозку и перегрузку крупногабаритного груза.
Положительные эффекты предлагаемого способа складываются из снижения затрат при строительстве площадки для производства блок-затворов и доставке их к месту монтажа дамбы без применения дорогостоящего сложного тяжелого оборудования.
Это достигается тем, что выбирается на берегу залива строительная площадка с расчетным перепадом высоты над уровнем воды в заливе. На площадке готовится земляная матрица. В перемычке между матрицей и морем устанавливаются шлюзы и насосы для откачки воды из матрицы. Перед началом изготовления блок-затвора матрица обрабатывается или укрывается защитной пленкой, на нее устанавливаются рабочие и технологические металлические элементы, укладывается арматура, производится ее сварка, устанавливают вкладыши, формирующие воздушные и прочие технологические полости, и производят заливку бетоном.
После затвердения бетона открывают шлюзы, вода поступает в матрицу, и готовый затвор, имеющий первоначальную положительную плавучесть, всплывает. Затем с помощью буксира затвор выводится в море и доставляется к месту монтажа. Далее шлюзы закрываются, производится откачка воды из матрицы, ее просушка, и она готова к следующему циклу изготовления затвора.
В районах крайнего севера с устойчивыми отрицательными температурами матрицы могут быть выполнены изо льда и выложены на льду над местом монтажа блок-затворов, а блок-затворы изготовлены, затоплены и установлены на дне залива с наступлением момента разрушения льда. Блок-затвор по льду может быть перемещен в заданное место с помощью гусеничного трактора.