Прижимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды
CLAMPING SEGMENTARY DEVICE FOR REPAIR OF METAL AND CONCRETE FOUNDATIONS OF HYDRAULIC STRUCTURES IN THE UNDERWATER ZONE AND VARIABLE WATER LEVEL

1. Область техники
1.1. Прижимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды предназначено для применения организациями (юридическими лицами) и/или частными (физическими) лицами, выполняющими в подводной зоне и переменном уровне воды ремонт конструкций гидротехнических сооружений (в том числе причалов, мостовых опор, эстакад мостового типа), а именно трубошпунтового, шпунтового, плоского металлического или бетонного основания гидротехнических сооружений различного сечения.
1.2. Устройство относится к подводно-техническому оборудованию, позволяющему усовершенствовать существующие и предложить новые технологические процессы ремонта гидротехнических сооружений на основе применения современных строительных материалов с учетом требований экологической безопасности.
2. Термины и определения
При разработке «Прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды» применены следующие термины с соответствующими определениями:
2.1. Портовая гидротехника и сооружения
2.1.1. Гравитационное сооружение: сооружение, устойчивость которого на сдвиг и опрокидывание обеспечивается его собственной массой.
2.1.2. Портовые гидротехнические сооружения: инженерно-технические сооружения (причалы, рейдовые перегрузочные комплексы, оградительные, берегоукрепительные и судоподъемные сооружения).
2.1.3. Свайное сооружение: сооружение с основанием из свай, прочность и устойчивость которого обеспечивается несущей способностью свай и сопротивлением грунта.
2.1.4. Сооружение типа больверк: стенка из погруженных сплошным рядом в грунт основания вертикальных свайных элементов, воспринимающая давление грунта засыпки.
2.1.5. Сооружение мостового типа: сооружение с верхним строением пролетного типа, устойчивость которого обеспечивается сопротивлением отдельных опор и грунта основания.
2.2. Причальные сооружения
2.2.1. Набережная: причальное сооружение, примыкающее к берегу и расположенное вдоль уреза воды.
2.2.2. Набережная-стенка (шпунтовая стенка): причальное сооружение, включающее в свою конструкцию сплошную стенку и воспринимающее боковое давление грунта со стороны берега.
2.2.3. Набережная-эстакада: причальное сооружение, возводимое на откосе берега так, что боковое давление грунта на конструкцию практически исключается.
2.2.4. Плавучий причал: причал из системы плавучих элементов.
2.2.5. Эстакада: сооружение свайного типа, соединяющее береговые площадки с причалами.
2.2.6. Причал: устройство или сооружение, предназначенное для стоянки, обработки и обслуживания судов.
2.2.7. Нуль глубин: уровень воды, к которому приводятся глубины.
2.2.8. Проектная глубина: глубина от отсчетного уровня воды, определенная для расчетного судна с учетом всех необходимых нормативных запасов.
2.3. Элементы портовых гидротехнических сооружений
2.3.1. Анкерная плита: анкерная опора в виде вертикальной или наклонной панели.
2.3.2. Анкерная тяга: устройство для передачи горизонтального усилия от лицевой стенки на анкерную опору или для связи взаимозаанкеренных конструкций.
2.3.3. Массив: бетонный блок для окаймления наброски по подошве откоса.
2.3.4. Верхнее строение: верхняя надводная часть сооружения, служащая для распределения и передачи нагрузок на сооружение.
2.3.5. Массив-гигант: железобетонный ящик с днищем, разделенный внутренними перегородками на отсеки и заполняемый бетоном или камнем и другими сыпучими естественными материалами.
2.3.6. Надстройка причала: конструкция верхней части сооружения для ограждения засыпки и облицовки стенки причала.
2.3.7. Обыкновенный массив: блок в виде призмы из бетона или бутобетона.
2.3.8. Оголовок: продольная соединительная балка по головам свай и свай-оболочек лицевой стенки больверка или анкерной стенки.
2.3.9. Отбойная свая: отбойное устройство из одиночной сваи, погруженной перед причальным сооружением и опирающейся на его надстройку.
2.3.10. Отбойная стенка: отбойное устройство в виде свайной стенки с оголовком, использующее упругую податливость свай.
2.3.11. Ростверк: верхнее строение, опирающееся на сваи, трубошпунт, шпунт или сваи-оболочки.
2.3.12. Свая-оболочка: железобетонная конструкция цилиндрической формы, заглубляемая вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемая, заполняемая частично или полностью бетонной смесью.
2.3.13. Трубошпунтовая стенка: металлическая конструкция, образованная рядом свай, заглубленных в грунт под водой и связанных между собой замковыми соединениями.
2.3.14. Шпунтовая стенка: металлическая конструкция, образованная рядом шпунта типа Ларсен, заглубленного в грунт под водой и связанного между собой замковыми соединениями.
2.4. Эксплуатация сооружений
2.4.1. Ввод в эксплуатацию: событие, фиксирующее готовность сооружения к использованию по назначению и документально оформленное в установленном порядке.
2.4.2. Вывод из эксплуатации: событие, фиксирующее невозможность или нерациональность дальнейшего использования по назначению и ремонта сооружения и документально оформленное в установленном порядке.
2.4.3. Нормальная эксплуатация: эксплуатация сооружения в соответствии с его паспортными параметрами.
2.5. Техническое обслуживание сооружений
2.5.1. Капитальный ремонт: ремонт, выполняемый для восстановления ресурса сооружения с заменой или восстановлением любых его частей.
2.5.2. Ремонт: комплекс операций по восстановлению работоспособности и ресурса сооружения или его составных частей (видами ремонта являются текущий ремонт и капитальный ремонт).
2.5.3. Текущий ремонт: комплекс операций, предусматривающих замену или восстановление отдельных элементов конструкции сооружения.
3. Сокращения
В настоящем документе применены следующие сокращения:
ГТС - гидротехническое сооружение;
КР - капитальный ремонт;
ОУ - отбойное устройство;
УП - прижимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды;
ПВП - планово-высотное положение;
ТОР - техническое обслуживание и ремонт;
TP - текущий ремонт.
4. Уровень техники
4.1. Известно устройство для ремонта подводных частей гидротехнических сооружений, включающее плавучий затвор-присос, выполненный в виде открытого сверху и с лицевой стороны водонепроницаемого короба с балластными отсеками и уплотнительным контурам, крепежные детали для присоединения короба к анкерным элементам сооружения, плавучее средства с установкой для откачки воды из короба и узел соединения плавучего средства с задней стенкой короба, при этом узел соединения плавсредства с задней стенкой короба выполнен в виде вертикальной направляющей, прикрепленной к задней стенке короба, и смонтированных на плавучем средстве кронштейнов с анкерными и прижимными катками, взаимодействующими с направляющей короба, кронштейны опорных катков жестко прикреплены к плавучему средству, а кронштейны прижимных катков присоединены к плавучему средству с возможностью поворачиваться горизонтальной плоскостью (авторское свидетельство SU 1511310, Е02В 1/00, опубл. 30.09.89).
Недостатком такого устройства является необходимость использования дополнительного плавучего средства для перемещения затвора-присоса, выполненного в виде обеспечивающего герметизацию и плавучесть каркаса с требующей ремонта поверхности гидротехнического сооружения. Установка затвора-присоса на гидротехническое сооружение и последующего отвода от него после завершения работ затрудняет эксплуатацию гидротехнического сооружения (причала) во время проведения ремонтных работ, а также не позволяет производить ремонтные работы на сложных угловых участках гидротехнических сооружений.
Эксплуатация такого устройства затруднена еще и тем, что узел соединения плавучего средства с задней стенкой каркаса и балластные отсеки обеспечивает только перемещение каркаса по вертикали при его установке на стенке гидротехнического сооружения. При этом исключается возможность изменения положения каркаса как при его подводе к требующей ремонта поверхности стенки гидротехнического сооружения, так и при его установке в рабочее положение в зависимости от индивидуальных особенностей стенки гидротехнического сооружения.
4.2. Наиболее близким является устройство (патент RU 2136812) для производства работ на подводных частях гидротехнических сооружений, выполненных в виде шпунтовой стенки, включающее открытый сверху и с лицевой стороны, устанавливаемый на шпунтовой стенке и образованный боковыми стенками, задней стенкой и днищем каркас с балластными отсеками и уплотнительным контуром, крепежные детали для присоединения каркаса к гидротехническому сооружению и установку для откачки воды из каркаса, отличающееся тем, что оно снабжено обеспечивающими плавучесть каркаса воздушными отсеками, размещенными в боковых стенках каркаса, и устанавливаемыми в пазы шпунтовой стенки герметизирующими элементами, каждый из которых выполнен в виде соответствующего форме шпунтового паза короба, образованного лицевой, задней и двумя выполненными с продольными прорезями боковыми стенками и днищем и снабженного размещенной вдоль его лицевой и боковых стенок, ниже выполненных в боковых стенках прорезей упругой уплотнительной прокладкой, причем внутри короба размещены механизм фиксации герметизирующего элемента на шпунтовой стенке, выполненный в виде распорной балки, установленной в выполненных в боковых стенках короба прорезях, обеспечивающих его горизонтальное перемещение относительно распорной балки, и механизм прижима герметизирующего элемента к шпунтовой стенке, выполненный в виде винтового домкрата, взаимодействующего с распорной балкой и с лицевой стенкой короба, при этом балластные отсеки размещены в днище каркаса и в его боковых стенках, в верхней части каркаса установлены фиксаторы статического положения, а установка для откачки воды расположена непосредственно в каркасе.
Недостатком такого устройства является невозможность его установки на угловые участки гидротехнических сооружений, а также невозможность его установки на конструкции гидротехнических сооружений с трубошпунтовым основанием. Недостатком в эксплуатации данного устройства является невозможность многократного его перемещения в водном пространстве в вертикальной плоскости по причине отсутствия постоянно подключенного компрессора. Приведение устройства в рабочее положение осуществляется под средством накачки воздуха под давлением в воздушный отсек и его спуск в балластный отсек путем вытеснения воды. Подкачка воздуха в воздушный отсек не предусмотрена. Таким образом, в случае излишней перекачки воздуха в балластный отсек при эксплуатации возможна только одна операция по погружению устройства. Наполненную воду в балластном отсеке вытеснить будет уже невозможно. Также недостатком данного устройства служит то, что герметизирующий элемент в данном устройстве крепится отдельно от устройства в пазы шпунтовой стенки и только после этого выполняется установка самого устройства. При этом герметизирующий элемент крепится на отдельные винтовые раскосы, что увеличивает трудозатраты, а именно водолазные работы. Недостатком герметизирующего элемента является трудоемкость механизма фиксации герметизирующего элемента на шпунтовой стенке, выполненного в виде распорной балки, установленной в выполненных в боковых стенках короба прорезях. При эксплуатации данный механизм увеличивает трудозатраты и уменьшает производительность работ.
5. Раскрытие изобретения
5.1. Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в составе механического оборудования для ремонта оснований гидротехнических сооружений. Цель изобретения - выполнение «насухо» строительно-монтажных работ в переменном поясе воды и в подводных зонах на гидротехнических сооружениях, имеющих трубошпунтовое, шпунтовое или плоское металлическое основание, прямолинейное или криволинейное бетонное основание, в том числе на прямолинейных или угловых участках.
Устройство состоит из сборно-разборных металлических сегментов, которые включают в себя съемно-вертикальные балластные камеры, стационарные герметичные соединения, вертикальный лаз, раскосы, прижимные герметичные соединения, съемно-передвижные герметичные узлы, повторяющие зеркально контур конструкции гидротехнического сооружения, компрессор, проушины для крепления раскосов, водяной насос для откачки воды, размещенный в верхней части устройства, при этом управление вертикальными балластными камерами вынесено на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги.
Собранные сегменты образуют устройство, при этом оно включает в себя вертикальные балластные камеры, которые обеспечивают само устройство положительной плавучестью.
Техническим результатом изобретения является возможность производства работ в подводной зоне и переменном уровне воды с помощью устройства без вывода гидротехнического сооружения из эксплуатации.
В основу изобретения положена задача разработать устройство для выполнения работ в подводных зонах и в переменном поясе воды трубошпунтового, шпунтового или плоского металлического основания, прямолинейного или криволинейного бетонного основания гидротехнических сооружений, в том числе на прямолинейных или угловых участках ГТС, а также обладающего возможностью вертикального перемещения в водном пространстве и монтажа на различные по составу основания гидротехнических сооружений.
Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для производства работ в подводной зоне и в переменном поясе воды на основаниях гидротехнических сооружений является открытым с лицевой стороны, которая прижимается к конструкции ГТС, образовано сборно-разборными металлическими сегментами и отличается тем, что оно состоит из сборно-разборных металлических сегментов (каркас), каждый из которых оснащен съемными вертикальными балластными камерами, подключенными к компрессору и обеспечивающих плавучесть и возможность перемещения устройства вертикально в водном пространстве, съемно-передвижными герметичными узлами, повторяющими зеркально контур конструкции гидротехнического сооружения и позволяющими обеспечить герметизацию в месте сопряжения устройства с криволинейной металлической или бетонной поверхностью гидротехнических сооружений, стационарных герметичных соединений, позволяющих обеспечить герметизацию в месте сопряжения устройства с прямолинейной металлической или бетонной поверхностью гидротехнических сооружений, при этом в боковых частях сборно-разборных металлических сегментов смонтированы проушины для крепления раскосов, водяной насос для откачки воды размещен в верхней части устройства или вынесен на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги.
Устанавливаемые в пазы основания ГТС (трубошпунт, шпунт Ларсен) съемно-передвижные герметичные узлы, каждый из которых выполнен «зеркально» в виде соответствующего по форме паза, обеспечивают герметизацию прижимного-сегментного устройства в месте соприкосновения с основанием ГТС. Балластные камеры обеспечивают вертикальное перемещение прижимного сегментного устройства относительно основания ГТС. Наличие вертикальных балластных камер, смонтированных в боковых частях устройства, обеспечивает его положительную плавучесть, что позволяет без использования дополнительных плавучих средств перемещать устройство в воде.
Устройство для производства работ на основаниях гидротехнических сооружений, выполненных в виде трубошпунтовой, шпунтовой стенки в подводных зоне и переменном уровне воды гидротехнических сооружений, включает устанавливаемые на основании ГТС сборно-разборные секции с фиг. 1 по фиг. 12 со съемно-вертикальными балластными камерами с фиг. 37 по фиг. 39, а также со стационарными герметичными соединениями фиг. 41, водяными насосами 8 для откачки воды и устанавливаемыми в пазы основания ГТС съемно-передвижными герметичными узлами с фиг. 57 по фиг. 78.
Для производства работ на основании ГТС устройство может быть собрано и в дальнейшем использовано как в полностью закрытом, так и открытом исполнении. При ремонте подводной части основания ГТС используется устройство в закрытом исполнении, в случае выполнения работ в переменном уровне воды может быть использовано как закрытое, так и открытое исполнение устройства. Устройство с лицевой стороны примыкает к основанию ГТС и состоит из сегментов, образованных боковыми сторонами и днищем. На стационарные герметичные соединения и съемно-передвижные герметичные узлы крепится резиновая прокладка (толщиной от 2 до 20 см), смонтированная на обращенных к основанию ГТС узлах. По бокам устройства устанавливаются раскосы для крепления камеры в статическом положении. Присоединение устройства к основанию гидротехнического сооружения осуществляется через раскосы. Раскосы выполнены в виде натяжных штанг.
Балластные камеры, обеспечивающие положительную плавучесть устройства, располагаются по бокам сегментов устройства. В случае недостаточности или отсутствия положительной плавучести у устройства количество балластных камер может быть увеличено путем их монтажа на сегменты устройства.
Съемно-передвижные герметичные узлы, повторяют «зеркально» контур конструкции гидротехнического сооружения и обеспечивают герметизацию в месте соприкосновения устройства с основанием ГТС. Сверху устройство закрыто съемной секцией. Обеспечение доступа рабочего персонала в устройство осуществляется через вертикальный лаз. К стационарным герметичным соединениям по периметру участков соприкосновения устройства с основанием ГТС крепится резиновая прокладка. В качестве материала прокладки может быть использовано прорезиненное покрытие. Крепление прокладки осуществляется на специальный влагостойкий клей. Толщина прокладки подбирается отдельно в зависимости от размеров основания ГТС и может составлять от 2 до 20 см. Внутри секций устройства в нижней части размещены механизмы крепления к основанию ГТС съемно-передвижного герметичного узла. Крепление съемно-передвижного герметичного узла представляет собой металлическую балку, при фиксации которой винтовыми соединениями образуется консоль с возможностью крепления на ней съемно-передвижного герметичного узла.
Для обеспечения производства работ внутри устройства крепятся на разных уровнях подмости.
Устройство работает следующим образом.
Устройство позволяет вести ремонтные работы как в подводной зоне, так и переменном уровне воды на основаниях гидротехнического сооружения насухо до отметки -15,0 м (относительно уровня воды).
Установка устройства на основание ГТС осуществляется сразу со съемно-передвижными герметичными узлами, обеспечивающими герметизацию и ограничивающими попадание воды в рабочую зону устройства после его установки в рабочее положение и откачки воды. Установка собранного устройства осуществляется сразу в рабочее положение. При этом балластные камеры обеспечивают положительную плавучесть для его перемещения в воде, а также регулировку вертикального положения устройства. Устройство устанавливается на основание ГТС с помощью раскосов, воспринимающих выталкивающую силу.
Для равномерного подведения и осуществления прижима устройства к основанию ГТС используются раскосы и вспомогательные лебедки, установленные с боков сегментов устройства. Раскосы крепятся с одной стороны через проушину устройства, с другой - к смонтированным проушинам в основание ГТС, прикрепленным с помощью подводной электросварки к металлическому основанию или с помощью анкеров, смонтированных в тело бетонного основания ГТС. В период производства работ устройство удерживается на основании гидротехнического сооружения при помощи раскосов.
После установки устройства на основание гидротехнического сооружения производится герметизация паклей периметра узлов соприкосновения с основанием ГТС водолазами и последующая откачка воды из рабочего пространства водяными насосами. После откачки воды УП гидростатическим давлением прижимается к основанию ГТС.
5.2. Рабочие специалисты после откачки воды приступают к производству работ насухо в подводной зоне или зоне переменного уровня воды. После завершения производства работ на одном участке гидротехнического сооружения устройство может быть заполнено водой, демонтировано с основания ГТС для дальнейшего производства работ на другом участке или захватке.
6. Краткое описание чертежей
Сущность изобретения поясняется чертежами. Фигуры 1-5 и 6-12 показывают сегменты разборного вида прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды, необходимые для сбора устройства требуемого размера. Фигуры 1 и 2 показывают вид сбоку сегментов устройства, фигура 3 - разрез в вертикальной плоскости, и фигуры 4, 5 - разрезы в горизонтальной плоскости боковых секций устройства. Фигуры 6 и 7 показывают фасадный вид средних сегментов устройства, фигура 8 - разрез в вертикальной плоскости, и фигуры 9, 10, 11, 12 - разрезы в горизонтальной плоскости средних секций устройства.
На фигурах 13, 14 показано сборное состояние прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне при вертикальной рабочей зоне до 4,40 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 15 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 16 и 17 - разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 18 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), съемно-передвижной герметичный узел (3), вертикальный лаз (4), компрессор, секция К-1 (защитная, сборно-разборная) (6), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), приямок (11).
На фигурах 19, 20 показано сборное состояние прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне при вертикальной рабочей зоне до 7,20 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 21 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 22 и 23 - разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 24 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), съемно-передвижной герметичный узел (3), вертикальный лаз (4), компрессор, секция К-1 (защитная, сборно-разборная) (6), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), приямок (11).
На фигурах 25, 26 показано сборное состояние прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в переменном уровне воды при вертикальной рабочей зоне до 4,40 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 27 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 28 и 29 - разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 30 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), съемно-передвижной герметичный узел (3), защитный борт секции К-2, компрессор, секция К-2 (защитная, сборно-разборная), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), приямок (11).
На фигурах 31, 32 показано сборное состояние прижимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в переменном уровне воды при вертикальной рабочей зоне до 4,40 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 33 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 34 и 35 - разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 36 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), съемно-передвижной герметичный узел (3), защитный борт секции К-2, компрессор, секция К-2 (защитная, сборно-разборная), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), приямок (11).
На фигурах 37, 38, 39 показана съемная балластная камера, состоящая из следующих деталей: болтовое соединение (14), впускной воздушный кран (15), выпускной воздушно-водяной кран (16), металлическая труба (17), шаровой кран (18), кингстон (19). Съемно-вертикальная балластная камера является съемной. Крепление балластной камеры к сегменту осуществляется при помощи болтовых соединений M16 с уплотнительной резиновой шайбой, обеспечивающей герметизацию. Через балластную камеру (транзитно) проходит кингстон, позволяющий заполнять водой сегментное устройство при демонтаже с ГТС. Кингстон представляет из себя шаровой кран с пропускным сечением 80 мм. В балластной камере располагаются впускной воздушный кран, служащий для подачи воздуха из компрессора через гибкие резиновые шланги, и выпускной воздушно-водяной кран, позволяющий стравливать балластную камеру и осушать ее. В теле балластной камеры располагается труба (диаметром 50 мм, стенка 2,5 мм), позволяющая откачивать воду из камеры (с днища) и стравливать воздух. В нижней части балластной камеры ниже условной ватерлинии располагается водяной кран, позволяющий выполнять заполнение водой балластной камеры.
На фигуре 40 показано крепление уплотнительной резиновой прокладки к телу устройства с детализацией следующих деталей: болтовое соединение (20), уплотнительная резиновая прокладка толщиной от 100 мм до 200 мм (марка резины и ширина прокладки подбираются исходя из условий работы) (21), уголок 160×160×4 мм (22).
На фигуре 41 показано стационарное герметичное соединение устройства с детализацией следующих деталей: болтовое соединение (23), уплотнительная резиновая прокладка толщиной от 5 мм до 20 мм (на чертеже показана условно) (24), уголок 160×160×4 мм (25).
На фигурах 42, 43, 44 показано крепление прижимного сегментного устройства на металлических (трубошпунт, шпунт Ларсен) и бетонных (плоских) основаниях гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды. Крепления прижимного сегментного устройства на трубошпунтовое, шпунтовое, плоское металлическое или бетонное основания ГТС идентичны.
На фигуре 45 показано в плане крепление прижимного сегментного устройства на металлическом трубошпунтовом основании гидротехнического сооружения в переменном уровне воды и подводной зоне. На фигурах 46 и 47 показано в разрезе крепление прижимного сегментного устройства на металлическом трубошпунтовом основании гидротехнического сооружения в подводной зоне и переменном уровне воды соответственно.
На фигуре 48 показано в плане крепление прижимного сегментного устройства на металлическом шпунтовом основании (шпунт Ларсен) гидротехнического сооружения в переменном уровне воды и подводной зоне. На фигурах 49 и 50 показано в разрезе крепление прижимного сегментного устройства на металлическом шпунтовом основании (шпунт Ларсен) гидротехнического сооружения в подводной зоне и переменном уровне воды соответственно.
На фигуре 51 показано в плане крепление прижимного сегментного устройства на плоском металлическом или бетонном основании гидротехнического сооружения в переменном уровне воды и подводной зоне. На фигурах 52 и 53 показано в разрезе крепление прижимного сегментного устройства на плоском металлическом или бетонном основании гидротехнического сооружения в подводной зоне и переменном уровне воды соответственно.
Съемно-передвижной герметичный узел для трубошпунтового основания ГТС представлен различных типов, а именно тип 1 на фигурах 54, 55, 56, тип 2 на фигурах 58, 59, 60, тип 3 на фигурах 62, 63, 64. Крепление съемно-передвижного узла к ГТС для трубошпунтового основания показано на фигурах 57, 61, 65 для типов 1, 2, 3 соответственно.
Съемно-передвижной герметичный узел для шпунтового основания ГТС (шпунт Ларсен) представлен двух типов, а именно тип 4 на фигурах 66, 67, 68 и тип 5 на фигурах 70, 71, 72. Крепление съемно-передвижного узла к ГТС для шпунтового основания ГТС (шпунт Ларсен) показано на фигурах 69 и 73.
Конструкция крепления съемно-передвижного герметичного узла показана на фигурах 74, 75, 76. Общий вид крепления узла в устройстве показан на фигурах 77, 78. Тип съемно-передвижного герметичного узла, служащий для герметизации места соприкосновения с ГТС, устанавливается на устройство в зависимости от вида ГТС. Размеры съемно-передвижного герметичного узла могут быть изменены в зависимости от типа основания ГТС. Крепление съемно-передвижного герметичного узла является универсальным и может быть применено при монтаже данного узла на любой тип ГТС.
Устройство в собранном состоянии имеет следующие размеры: 5,40 м в длину, 7,20 м в высоту, 1,80 м в ширину. Размеры устройства могут меняться в зависимости от количества собранных секций и задачи выполнения работ.
7. Осуществление изобретения
7.1. «Прижимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды» (далее - УП) предназначено для ремонта конструкций гидротехнических сооружений (в том числе причалов, пирсов, опор мостов, эстакад), а именно трубошпунтового, шпунтового, плоского металлического или бетонного основания ГТС различного сечения, металлических конструкций различного вида, опор мостовых конструкций прямоугольного сечения, одиночных массивов гигантов прямоугольного сечения в подводной зоне и переменном уровне воды.
7.2. Работы по ремонту конструкций гидротехнических сооружений на металлических (трубошпунт, шпунт, плоская стенка) и бетонных поверхностях, массивах, бетонных и металлических опорах в зоне переменного уровня воды и/или подводной зоне выполняются насухо с использованием специального технического оборудования, позволяющего выполнять работы по текущему или капитальному ремонту. УП для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений состоит как минимум из трех плавучих частей, которые собираются и образуют единое устройство, позволяющее после монтажа на основание ГТС ремонтировать конструкцию и полностью изолировать рабочую зону от воды. Выполнение работ с помощью УП обеспечивается возможностью постоянного контроля всех операций и создает условия для обеспечения высокого качества ремонта. Работы выполняются без вывода сооружений из эксплуатации.
7.3. УП представляет собой плавучую металлическую конструкцию, состоящую как минимум из трех сегментных частей, балластных камер, уплотнительных узлов, позволяющих выполнить прижим данного УП в процессе установки к конструкции ГТС. УП позволяет создать рабочую зону, изолированную от водного бассейна в зоне переменного горизонта воды или подводной зоне.
7.4. УП позволяет создать рабочую зону, изолированную от водного бассейна в зоне переменного уровня воды или в подводной зоне.
7.5. В конструкции УП предусмотрены устройства, обеспечивающие его плавучесть при буксировке и монтаже, герметизацию и раскрепление в рабочем положении. Для защиты УП от ветра, волнения и осадков используются верхние защитные секции.
7.6. Плавучесть и балластировка УП с заданной осадкой обеспечиваются герметичными балластными камерами. Балластные камеры оборудованы кранами и кингстонами, обеспечивающие прием (удаление) забортной воды при заполнении (осушении) УП.
7.7. Герметизация рабочей зоны УП обеспечивается уплотнителем, расположенным по периметру контура примыкания УП к конструкции ГТС.
7.8. По контуру герметизации, с наружной стороны, водолазом выполняется конопатка и уплотнение зазоров льняной паклей. После технологического перерыва, необходимого для набухания пакли, водолаз проводит дополнительную конопатку и уплотнение контура герметизации.
7.9. В нижней части УП в приямке подсоединяются шланги, ведущие к водяному насосу, расположенному в верхней части УП, для откачки забортной воды из рабочей зоны УП. Производительность водяных насосов подбирается в зависимости от площади ремонтируемой конструкции ГТС. Учитывая, что возможны места, не плотно загерметизированные по периметру контура УП, после откачки воды из УП подсоединяется насос, работающий (включающийся автоматически) при наполнении приямка нижней части и откачивающий вновь поступившую воду.
7.10. На участке производства работ обеспечивается резервный водяной насос для оперативной установки в случае выхода из строя штатного.
7.11. Система раскрепления УП включает раскосы с винтовыми натяжителями, лебедки, кронштейны, предназначенные для фиксации и удержания УП на заданной отметке ремонтируемого участка конструкции ГТС.
7.12. УП оборудуется внутренней стремянкой для доступа работников в рабочую зону через лаз или открытую часть. Стремянка размещается таким образом, чтобы обеспечить оперативное покидание работниками УП при возникновении аварийных ситуаций.
7.13. Насосами полностью откачивается вода из УП. Устраняются выявленные в процессе откачки неплотности контура герметизации, после чего насос устанавливается в автоматический режим, при котором данный насос включается при заполнении приямка водой.
7.14. Габариты рабочего пространства прижимной сегментной камеры определяются отдельной задачей выполнения работ и зависят от вида ремонтируемой конструкции ГТС.
7.15. Изменяя количество сегментов камеры и монтируя различные переходные узлы, возможно устанавливать ее на конструкции различного сечения, при этом производить работы «насухо» в переменном уровне воды до отметки минус 15 м и более от уровня воды (принимая за «0» уровень воды), обеспечивая высокое качество выполняемых работ.
7.16. Работы по ремонту конструкций гидротехнических сооружений производятся с помощью УП в водных условиях в период «открытой» (свободной ото льда) воды.
7.17. В зависимости от вида ремонтируемой конструкции гидротехнического сооружения в нижнюю часть сегментной камеры устанавливается металлический переходной узел, обеспечивающий герметичное соприкосновение с участками ремонтируемой конструкции ГТС. Металлический переходной узел представляет собой конструкцию в виде паза, «зеркально» отражающего сечение ремонтируемой конструкции, а именно полукруглого, многоугольного, гнутого треугольного и прямоугольного сечения. Металлический переходной узел является съемным и изготавливается отдельно для каждого конкретного элемента сооружения, имеющего различные наклонные плоскости. Металлический переходной узел должен учитывать наклон конструкции ГТС относительно вертикальной плоскости.
7.18. Ремонт конструкций ГТС производится УП, при этом увеличивая или уменьшая количество сегментов, возможно выполнение работ в отметках от -15,00 м до низа ростверка соответствующего сооружения. Высотные отметки устанавливаются отдельной задачей при ремонте ГТС.
7.19. Целями работ по ремонту конструкций гидротехнических сооружений с использованием УП могут быть следующие работы (перечень не является исчерпывающим):
- восстановление или устройство антикоррозионного покрытия на металлических конструкциях (трубошпунт, шпунт, прямолинейные части сооружений);
- восстановление бетонных конструкций железобетонных свай, опор, одиночных массивов гигантов;
- монтаж металлических и бетонных муфт.
Работы по ремонту конструкций гидротехнических сооружений производятся в условиях как открытой, так и закрытой акватории.