ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНЫХ МОСТОВЫХ ОСНОВАНИЙ НА АКВАТОРИИ

Техническое решение относится к устройствам возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкция значительной протяженности на акватории.
Технология возведения гидротехнических сооружений требует [5], как правило, применения плавсредств (суда, понтоны), оснащенных подъемными кранами и другим специальным оборудованием.
Основным недостатком этой технологии является значительная трудоемкость, сложность и стоимость работ вследствие использования плавсредств, эффективность которых зависит от погодных условий. При этом установку временных (инвентарных) опор для повышения производительности эти способы не предусматривают.
Запатентованные в последние годы технологические комплексы [1-3] и комплекс оборудования [4] для возведения гидротехнических сооружений на акваториях позволяют отказаться от использования сложных, дорогостоящих и неприменимых в условиях значительного волнения и на малых глубинах плавсредств.
Известные комплексы [1-4] такого типа, предназначенные для возведения гидротехнических сооружений (причалы, пирсы и т.п.) не могут быть, однако, использованы для строительства большепролетных (более 30 м) мостовых конструкций, поскольку длина L пролета мостовых конструкций в этих комплексах ограничена допустимым вылетом R стрелы монтажного подъемного крана [3, 4] (как правило, при L>30 м, R<L/2).
Известный технологический комплекс [2] для возведения гидротехнических сооружений (модификация которого предложена в [3]) содержит рабочую площадку, оснащенную оборудованием и сборными элементами для монтажа гидротехнических сооружений, большегрузный подъемный кран и установку для монтажа свайных опор основания гидротехнического сооружения, снабженную кондуктором и свайным погружателем (забивным снарядом).
К недостаткам комплекса [2] следует отнести ограниченность при реализации пионерного способа (инженерно-строительных работ впервые прокладываемых дорожных, мостовых, оградительных и аналогичных конструкций) возведения большепролетных мостов и при изменении глубины акватории по мере выдвижения гидротехнического сооружения в море. При этом отсутствие в комплексе [2] модулей энерго- и топливообеспечения, модуля хранения необходимого оборудования, а также модуля оперативного контроля (диспетчера) процесса строительства и бытовых блоков ограничивает применение комплекса [2] при возведении протяженных (более 2 км) объектов.
Принятый за прототип известный технологический комплекс [1] для возведения гидротехнических сооружений устраняет ряд недостатков комплекса [2]. Технологический комплекс [1] содержит рабочую площадку с монтажными элементами, а также размещенное на технологической платформе (ТП) сваебойное оборудование для погружения свай в грунт дна акватории, включающее подъемный кран, свайный погружатель и кондуктор для установки и ориентирования свайных опор, причем ТП выполнена с возможностью передвижения по направлению производства работ.
Технологический комплекс [1] предназначен, в основном для возведения оградительных молов. При всех своих достоинствах технологический комплекс [1], однако, практически не позволяет возводить большепролетные мостовые конструкции с длиной пролетов более 30 м.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории при реализации пионерного способа строительства с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор.
Основной технический результат предлагаемого комплекса - сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения свайных мостовых оснований за счет производства работ без применения плавсредств и, в значительной мере, за счет использования временных опор и кондукторов специальной конструкции для установки свайных временных и основных (постоянных) опор с технологической платформы, перемещающейся по временным опорам. Предлагаемый технологический комплекс без каких-либо ограничений позволяет реализовать пионерный способ строительства большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акваториях с различной глубиной (в том числе при малых глубинах, где использование плавсредств невозможно) при повышении надежности монтажа и бесперебойности работы независимо от сезона, погодных условий и волнения на акватории.
Технический результат достигается следующим образом.
Технологический комплекс для возведения свайных мостовых оснований на акватории содержит рабочую площадку с монтажными элементами, а также размещенное на технологической платформе (ТП) сваебойное оборудование для погружения свай в грунт дна акватории, включающее подъемный кран, свайный погружатель и, по меньшей мере, один кондуктор для установки и ориентирования свайных опор, причем ТП выполнена с возможностью передвижения по направлению производства работ.
Отличительной особенностью комплекса является то, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности монтажные элементы выполнены для возведения капитальных (постоянных) мостовых оснований свайных опор (ОСО), для сооружения временных опор (ВО) под передвижную ТП и для монтажа временного моста, при этом ТП выполнена с возможностью передвижения по временным поперечным опорным балкам, размещенным на ВО, монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель размещены на ТП, которая, кроме того, оснащена тремя кондукторами: кондуктором К 1 для погружения ОСО мостовых оснований, кондуктором К 2 для установки ВО и кондуктором К 3 для монтажа опор временного моста, причем кондукторы К 1 и К 2 закреплены на противоположных частях ТП, кондуктор К 2 закреплен по направлению производства работ, а кондуктор К 3 закреплен на боковой консоли ТП.
Отличительной особенностью комплекса также является то, что монтажные элементы выполнены из металлических труб различных диаметров, удовлетворяющих проектно-конструкторским требованиям прочности, устойчивости и жесткости при передаче опорных давлений на ОСО, ВО и опоры временного моста соответственно.
При этом в качестве основных опор ОСО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в дно выполняют, свайное основание из вертикальных или наклонных свай.
В конкретном случае выполнения способа временная опора ВО выполнена, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции, и представляет пару временных свайных колонн с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки под технологическую платформу ТП, при этом ВО выполняют в виде свайных колонн с диаметром, меньшим диаметра ОСО, а число N (N=2, 3,…) пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяется из соотношения
где L - расстояние между двумя соседними свайными основаниями;
R - допустимый вылет стрелы большегрузного подъемного крана.
Отличием комплекса также является то, что закрепленный на ТП кондуктор К 1 для погружения ОСО выполнен в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжен опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполнен с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.
Кроме того, отличием комплекса является то, что технологическая платформа ТП выполнена, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещены монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещены модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполнена самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.
В качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО использован гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.
Комплекс также отличается тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производится одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом использованы две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.
При этом временный мост для обеспечения производства монтажными элементами с рабочей площадки грузовым автотранспортом, возводимый посредством размещенных на ТП подъемного крана и свайного погружателя и закрепленного на боковой консоли ТП кондуктора К 3, смонтирован с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО рядом по профилю мостовых оснований балочной мостовой конструкции.
На чертеже приведена схема технологического комплекса для возведения свайных мостовых оснований на акватории, где использованы следующие обозначения: 1 - основные (постоянные) свайные опоры ОСО; 2 - свайные основания; 3 - временные опоры ВО; 4 - временные поперечные опорные балки под ТП; 5 - технологическая платформа ТП; 6 - большегрузный подъемный кран; 7 - свайный погружатель; 8 - кондуктор К 2 для монтажа ВО; 9 - кондуктор К 1 для возведения ОСО; 10 - временный мост; 11 - кондуктор К 3 для монтажа опор временного моста.
Работа технологического комплекса по возведению свайных мостовых оснований на акватории заключается в следующем.
На береговой базовой рабочей площадке размещены сборные элементы: основные свайные опоры ОСО 1, в качестве которых используются металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм; временные свайные опоры ВО 3 (колонны с диаметром, меньшим диаметра ОСО); временные поперечные опорные балки 4; сборные элементы для монтажа временного моста 10. Устройство сборных монтажных элементов известно и описано, например, в [2]. С крайней опоры (берегового устоя) выполняется погружение ВО 3 с размещением на них временных поперечных опорных балок 4, на которые устанавливается технологическая платформа ТП 5 с возможностью ее перемещения по опорным балкам 4, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируются очередные ВО 3, а также ОСО 1 очередного (последующего) свайного основания 2. Монтаж ВО 3 и ОСО 1 осуществляется посредством подъемного крана 6 и свайного погружателя 7, при этом для установки ВО 3 применяется кондуктор К 2, закрепленный на ТП 5 по направлению работ, а опоры ОСО 1 погружаются в дно акватории с использованием кондуктора 9 К 1, закрепленного на противоположной части ТП 5. Работа ТП и кондуктора известна и аналогична описанной в [1].
При этом временная опора ВО 3 выполняется, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции, и представляющей пару временных свайных колонн 3 с размещением на них временного ригеля, на котором закреплены временные поперечные опорные балки 4 под технологическую платформу 5, причем число пар ВО 3 между двумя последующими (соседними) свайными основаниями 2 большепролетных мостовых конструкций (40-60 и более м) определяется из соотношения (1).
Закрепленный на ТП 5 кондуктор 9 (К 1) выполнен (аналогично [1]) в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжен опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор 1 с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполнен с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор 1 на проектное положение посредством подъемного крана 6 с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем 7 вертикально или с наклоном к вертикали до 30°. Кондуктор 8 (К 2) и кондуктор 11 (К 3) выполняют (аналогично [2]) с учетом характеристик соответственно ВО 3 и опор временного моста (диаметр колонн, их длина и т.п.). Свайное основание 2 выполняется из вертикальных или наклонных свай посредством операций, аналогичных описанным в [1]. В качестве свайного погружателя 7 для забивки свай ВО, ОСО и опор временного моста 10 используется гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана 6.
Технологическая платформа ТП 5 выполнена, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП 5 размещены монтажный большегрузный подъемный кран 6 и свайный погружатель 7, а в межуровневом пространстве размещены модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП 5 выполнена самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам 4 посредством транспортных механизмов. При этом возведение свайных мостовых оснований 2 завершается армированием и бетонированием ОСО посредством оборудования и материалов, размещенных на ТП 5.
Временный мост 10 служит для обеспечения производства монтажными элементами с рабочей площадки грузовым автотранспортом и возводится посредством размещенных на ТП 5 подъемного крана 6 и свайного погружателя 7 и закрепленного на боковой консоли ТП 5 кондуктора 11 (К 3). Мост 10 монтируется рядом по профилю мостовых оснований 2 балочной мостовой конструкции с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО 3.
В процессе производства ТП 5 перемещается по вновь уложенным опорным балкам 4, последовательно выполняя очередные ВО 3 и опоры временного моста 10 до проектного участка монтажа ОСО 1, затем ТП 5 монтирует ОСО 1 свайного основания 2, после чего последовательность операций повторяется для возведения очередного свайного основания.
В частном случае выполнения комплекса для ускорения строительно-монтажных работ возведение свайных мостовых оснований большепролетных (40-60 и более м) мостовых конструкций большой (до 2-5 км) протяженности производится одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используются две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.
Таким образом, из формулы и из описания технологического комплекса и его работы следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы, при этом достигается оптимальный критерий производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналог:
1. RU 83075 U1, 20.05.2009 (прототип).
2. RU 41032 U1, 10.10.2004 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
3. RU 46773 U1, 27.07.2005.
4. RU 60090 U1, 10.01.2007.
5. RU 2098558 С1, 10.12.1997.