УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СБОРНО-РАЗБОРНЫЙ ЛЕДОРЕЗ
UNIVERSAL DISMOUNTABLE ICE CUTTER

Изобретение относится к строительству искусственных сооружений, преимущественно временных железнодорожных и автодорожных разборных мостов, касается защиты речных опор ото льда и плывущих предметов на реках с любой интенсивностью ледохода.
Известен ледорез шатрового типа, применяемый при сильном ледоходе для защиты широких башенных опор, содержащий три продольных параллельных ряда забитых свай. Все сваи выше меженнего горизонта воды соединены подкосами и горизонтальными схватками как в продольном, так и в поперечном направлении. В подводной части в обоих направлениях поставлены связи из металлических тяжей. Сваи среднего ряда спилены по более крутой наклонной линии, чем сваи крайних рядов. По верху свай устроены наклонные ребра. Между ребрами поставлены переменной длины стропила, обшитые накатником. С боков ледорез обшит пластинами. Среднее ребро ледореза, непосредственно воспринимающее давление льда, состоит из бревен и усилено рельсом. Крепление элементов ледореза между собой выполнено болтами и хомутами. При больших глубинах применяют деревянные каркасы или ряжевые оболочки с засыпкой камнем [1].
Недостатками данного ледореза является сложность и трудоемкость сооружения, связанная с плотничными работами, ледорезы изготовлены из древесины, недостаточная жесткость, одноразовость применения в реальных условиях, т.к. их основание устроено из деревянных забивных свай, повторное использование которых на другом месте практически невозможно, значительные потери древесины при разборке ледореза для ее повторного применения в ледорезах на новом месте, потребность в камне для заполнения внутреннего объема ледореза и укрепления наброской против размыва дна вокруг ледореза.
Известен шатровый ледорез, предназначенный для защиты деревянных и металлических опор временных железнодорожных мостов, содержащий трехрядные свайные фундаменты, направляющую раму, надстройки с обшивкой. Свайные фундаменты приняты из одиночных вертикальных и наклонных деревянных свай (свай-сплоток), металлических трубчатых свай или железобетонных свай-оболочек, без подводных связей между сваями. Забивка свай производится по направляющей раме. Ростверки приняты деревянными для деревянных свай и свай-сплоток или металлическими из швеллеров и уголковых связей для металлических и железобетонных свай. При необходимости грунт в основании ледореза может быть укреплен каменной наброской. Надстройки ледорезов с наклонной передней гранью. Верх режущего ребра возвышается над горизонтом самого высокого ледохода, низ режущего ребра - ниже низкого ледохода. Надстройки приняты деревянными (из пиленого лесоматериала) с делением в продольном и поперечном направлениях. Надстройки монтируются из отдельных рам прямоугольной и треугольной формы или из укрупненных пространственных блоков (шатровых блоков). Деревянные рамы состоят из стоек, раскосов, временных распорок и металлических тяжей. Обшивка ледореза выполнена из пиленого лесоматериала (досок). Рабочая ширина ледореза на уровне высокого ледохода не менее ширины защищаемой опоры на том же уровне [2].
Недостатком данного ледореза является одноразовость применения в реальных условиях, недостаточная жесткость, сложность и трудоемкость сооружения, связанная с плотничными работами, высокая точность позиционирования деталей (элементов) при сооружении.
Известен телескопический сборно-разборный клиновидный ледорез для опор автодорожных разборных мостов, состоящий из трех продольных рядов свай, режущего ребра, боковых вертикальных стен и шатровой надстройки, опирающейся на боковые стенки. Все сваи изготовлены из труб, состоящих из двух частей - нижней с винтовыми лопастями, разнесенными по высоте, и верхней части - вставки, которая размещена свободно внутри ствола нижней части, при этом в стволах обеих частей сваи устроены сквозные отверстия одного диаметра под несущие штыри. На оголовках всех вставок размещены шарнирно соединенные с ними наголовники, на которые уложены режущее ребро и ребра боковых стен. Наклонные грани шатровой надстройки покрыты сплошь плоскими щитами, а боковые вертикальные стены покрыты продольными пластинами с зазорами между ними. При этом все сваи и основные элементы, воспринимающие удары и давления льдин, изготовлены из углепластика. Конструкция ледореза позволяет монтировать ледорезы клиновидной формы, а также шатровой формы (при использовании шатровой надстройки). Конструкция ледореза обеспечивает многократную защиту опор автодорожных разборных мостов от движущихся льдин на реках разной глубины и различной интенсивностью ледохода, а также от карчехода при высоких летних паводках [3].
Недостатком телескопического сборно-разборного клиновидного ледореза является сложность и трудоемкость сооружения, связанная с размещением под водой связей (схваток), упорной рамы, позиционирования и крепления вставок к трубам с винтовыми лопастями (с устройством телескопических свай), с ограниченностью области применения ледорезов клиновидной формы; высокая точность позиционирования элементов при сооружении, высокая стоимость и недостаточная ремонтопригодность из-за применения углепластика во всех основных элементах и сваях ледореза.
Известен ледорез для опор временных мостов, содержащий металлическую плавающую призму, прикрепленную шарнирно через раму к опоре моста. Рама призмы выполнена из металлических труб. Призма представляет собой металлический уголковый каркас, обшитый со всех сторон листами на сварке. Ребро призмы является режущим. Для предварительного затопления призмы к ней прикреплен балласт из железобетона или металла. Для придания необходимой устойчивости призме балласт прикреплен под ее дном [4].
Недостатком данного ледореза является сложность сооружения, большая материалоемкость конструкции, возможность наползания призмы на лед при ледоходе и соответственно повреждение опор моста.
В качестве прототипа принят шатровый ледорез, предназначенный для защиты деревянных и металлических опор временных железнодорожных мостов, содержащий трехрядные свайные фундаменты, направляющую раму, надстройки с обшивкой. Свайные фундаменты приняты из одиночных вертикальных и наклонных деревянных свай (свай-сплоток), металлических трубчатых свай или железобетонных свай-оболочек, без подводных связей между сваями. Забивка свай производится по направляющей раме. Ростверки приняты деревянными для деревянных свай и свай-сплоток или металлическими из швеллеров и уголковых связей для металлических и железобетонных свай. При необходимости грунт в основании ледореза может быть укреплен каменной наброской. Надстройки ледорезов с наклонной передней гранью. Верх режущего ребра возвышается над горизонтом самого высокого ледохода, низ режущего ребра - ниже низкого ледохода. Надстройки приняты деревянными (из пиленого лесоматериала) с делением в продольном и поперечном направлениях. Надстройки монтируются из отдельных рам прямоугольной и треугольной формы или из укрупненных пространственных блоков (шатровых блоков). Деревянные рамы состоят из стоек, раскосов, временных распорок и металлических тяжей. Обшивка ледореза выполнена из пиленого лесоматериала (досок). Рабочая ширина ледореза на уровне высокого ледохода не менее ширины защищаемой опоры на том же уровне [2].
В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции путем многократного ее применения на винтовых сваях, повышения жесткости за счет дополнительно устанавливаемых элементов пригруза, а также упрощения технологии, позиционирования элементов и трудоемкости сооружения в связи с использованием инвентарных элементов надстроек с обшивкой в виде металлических пространственных ферменных блоков, использованием направляющей упорной рамы в виде кондуктора и ростверка.
Технический результат, заявленного изобретения - упрощение конструкции и повышения ее надежности.
Технический результат достигается тем, что в конструкции универсального сборно-разборного ледореза, содержащего свайный фундамент, направляющую раму, надстройки, смонтируемые в продольном и поперечном направлениях из рам прямоугольной и треугольной формы или блоков прямоугольной и треугольной формы в виде ферм, с образованием вертикальных стен и шатра, режущего ребра с наклонной передней гранью, и с обшивкой, свайный фундамент выполнен на винтовых сваях с возможностью наращивания и соединения их секций посредством вкладышей и стыковых пальцев, при этом сваи выполнены из стоек, башмаков, свайных наконечников и соединены диагональными связями, подкосами, горизонтальными схватами, направляющая рама выполнена из состыкованных взаимозаменяемых блоков с возможностью выполнения функции плиты металлического ростверка и функции кондуктора для размещения свай в проектном положении, надстройки выполнены с элементами из инвентарных мостовых конструкций, а на направляющей раме между надстройками установлены элементы пригруза в виде плит, ящиков с инертным материалом, соединенные между собой и элементами ледореза, обшивка выполнена металлической в виде пластин, швеллеров, уголков, соединенных болтовыми соединениями.
Таким образом, заявленное выполнение ледореза обеспечивает повышение жесткости и упрощение конструкции, а также упрощение технологии и снижение трудоемкости его сооружения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид универсального сборно-разборного ледореза, на фиг. 2 - изображено поперечное сечение А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - изображена нижняя часть конструкции винтовой сваи, на фиг. 4 - изображен плашкоут с удерживаемым блоком направляющей рамы ледореза.
Универсальный сборно-разборный ледорез состоит из свайного фундамента (на чертеже не обозначен), направляющей рамы 1, надстроек (на чертеже не обозначены), смонтированных в продольном и поперечном направлениях из рам (на чертеже не обозначены) прямоугольной и треугольной формы или блоков прямоугольной 2 и треугольной формы 3 в виде ферм (на чертеже не обозначены), с образованием вертикальных стен (на чертеже не обозначен) и шатра (на чертеже не обозначен), режущего ребра 4 с наклонной передней гранью (на чертеже не обозначена), и с обшивкой 5.
Свайный фундамент (на чертеже не обозначен) выполнен на винтовых сваях 6 с возможностью наращивания и соединения их секций 7 посредством вкладышей 8 и стыковых пальцев 9. При этом сваи 6 выполнены из стоек (на чертеже не обозначены), башмаков (на чертеже не обозначены), свайных наконечников 10 и соединены диагональными связями 11, подкосами (на чертеже не обозначены), горизонтальными схватами (на чертеже не обозначены). Направляющая рама 1 выполнена из состыкованных взаимозаменяемых блоков 12 с возможностью выполнения функции плиты (на чертеже не обозначена) металлического ростверка (на чертеже не обозначен) и функции кондуктора (на чертеже не обозначен) для размещения свай 6 в проектном положении (на чертеже не обозначен). Надстройки (на чертеже не обозначены) выполнены с элементами из инвентарных мостовых конструкций (на чертеже не обозначены), а на направляющей раме 1 между надстройками (на чертеже не обозначены) установлены элементы пригруза 13 в виде плит (на чертеже не обозначены), ящиков (на чертеже не обозначены) с инертным материалом (на чертеже не обозначены), соединенные между собой и элементами ледореза (на чертеже не обозначены). Обшивка 5 выполнена металлической в виде пластин (на чертеже не обозначены), швеллеров (на чертеже не обозначены), уголков (на чертеже не обозначены), соединенных болтовыми соединениями (на чертеже не обозначены).
Монтаж универсального сборно-разборного ледореза производится в следующем порядке.
На плашкоуте 14 крепятся через удерживающие балки 15 и транспортируются к месту проведения работ блоки 12 направляющей рамы 1 с подвешенными винтовыми сваями 6 и свайными наконечниками 10. При этом направляющая рама 1 выполняет функции кондуктора (на чертеже не обозначен).
В проектном положении винтовые сваи 6 со свайными наконечниками 10 погружаются с помощью установки для завинчивания свай 16, наращивание свай 6 и соединение секций свай 7 проводится посредством вкладышей 8 и стыковых пальцев 9. Для защиты винтовых свай 6 от воздействия льда устанавливают стойки (на чертеже не обозначены) и башмаки (на чертеже не обозначены).
Винтовые сваи 6 применяются однотипными в максимальной степени с элементами фундаментов (на чертеже не обозначены) и надстроек (на чертеже не обозначены) опор (на чертеже не обозначен) защищаемых автодорожных или железнодорожных мостов (на чертеже не обозначены). В сложных гидрогеологических условиях и ледовой обстановке могут быть применены другие типы фундаментов глубокого заложения (на чертеже не обозначены). После погружения винтовых свай 6 методом завинчивания направляющая рама 1 остается в конструкции ледореза (на чертеже не обозначен) на весь период его эксплуатации и выполняет функции плиты ростверка (на чертеже не обозначен), при этом она предусматривает деление по длине и собирается между собой методом стыковки.
Винтовые сваи 6 образуют жесткий каркас (на чертеже не обозначен) путем установки между собой диагональных связей 11, подкосов (на чертеже не обозначен) и горизонтальных схватов (на чертеже не обозначен) выше уровня меженных вод (УМВ). Установка связей 11 ниже уровня воды в подводной части ледореза (на чертеже не обозначен) при необходимости выполняется водолазами (на чертеже не обозначено).
Далее на направляющую раму 1 устанавливаются с плашкоута 14 и закрепляются с помощью автомобильного крана (на чертеже не обозначен) надстройки (на чертеже не обозначен), собранные на берегу, смонтированные в продольном и поперечном направлениях из рам (на чертеже не обозначен) прямоугольной и треугольной формы или блоков прямоугольной 2 и треугольной 3 формы в виде ферм (на чертеже не обозначены).
Для придания большой массы для увеличения сопротивляемости действию льда (на чертеже не обозначено) на направляющей раме 1 между надстройками (на чертеже не обозначено) устанавливаются автомобильным краном (на чертеже не обозначен) друг на друга элементы пригруза 13 в виде железобетонных плит (на чертеже не обозначен), ящиков (на чертеже не обозначен) с инертным материалом (на чертеже не обозначено) или аналогичных конструкций (на чертеже не обозначены). Элементы пригруза 13 соединяются между собой и элементами ледореза (на чертеже не обозначены).
После крепления элементов пригруза 9 вертикальные стены (на чертеже не обозначены) и шатер ледореза (на чертеже не обозначен) покрывают металлической обшивкой 5 в виде пластин (на чертеже не обозначены), швеллеров (на чертеже не обозначены), уголков (на чертеже не обозначены), соединяемых между собой болтовыми соединениями (на чертеже не обозначены). Из блоков 2 и 3 и шатра ледореза (на чертеже не обозначен) поверху образуется режущее ребро 4 с наклонной передней гранью (на чертеже не обозначено). Уклон режущего ребра шатра вдоль реки принимается не круче 1:1,5, а уклоны боковых граней от 1:1,5 до 1:2,5.
При сооружении ледореза (на чертеже не обозначен) на реках со скальным дном (на чертеже не обозначено) в основании устанавливается ряж (на чертеже не обозначен). В случае подмыва винтовых свай 6 грунт 17 в основании ледореза (на чертеже не обозначен) укрепляется каменной наброской 18.
В предлагаемом универсальном сборно-разборном ледорезе эффект повышения жесткости достигается за счет установки элементов пригруза в теле ледореза. Использование инвентарных элементов надстроек с обшивкой в виде металлических блоков вместо деревянных блоков и надстроек, выполнение направляющей рамой функции плиты ростверка и кондуктора влияют на технологию сооружения, позволяют позиционировать элементы конструкции с меньшими трудозатратами.
В универсальном сборно-разборном ледорезе фундамент устроен на винтовых сваях вместо забивных деревянных свай, что обеспечивает многократную защиту опор моста от движущихся льдин на реках разной глубиной и различной интенсивностью ледохода, а также совершенствование конструкции ледореза.
Универсальный сборно-разборный ледорез в зависимости от ледовой обстановки может применяться для сооружения шатровых и кустовых с крыльями ледорезов, а также применяться в качестве карчеотбойников. При этом отметка положения верха режущего ребра назначается над уровнем высокого ледохода УВЛ (карчехода) не менее одного метра, а низ режущего ребра ниже уровнем низкого ледохода УНЛ (карчехода) не менее полуметра. свай 6 грунт 18 в основании ледореза (на чертеже не обозначен) укрепляется каменной наброской 19.
Отдельные элементы ледореза (на чертеже не обозначен) могут быть выполнены из композитного материала (на чертеже не обозначен).
В предлагаемом универсальном сборно-разборном ледорезе эффект повышения жесткости достигается за счет установки элементов пригруза в теле ледореза, а использование инвентарных элементов надстроек с обшивкой в виде металлических пространственных ферменных блоков вместо деревянных блоков и надстроек, направляющей упорной рамы в виде кондуктора и плиты ростверка влияют на технологию сооружения и позволяют позиционировать элементы конструкции с меньшими трудозатратами.
В универсальном сборно-разборном ледорезе фундамент устроен на винтовых сваях вместо забивных деревянных свай, что обеспечивает многократную защиту опор моста от движущихся льдин на реках разной глубиной и различной интенсивностью ледохода, а также совершенствование конструкции ледореза.
Универсальный сборно-разборный ледорез в зависимости от ледовой обстановки может применяться для сооружения шатровых и кустовых с крыльями ледорезов, а также применяться в качестве карчеотбойников. При этом отметка положения верха режущего ребра назначается над уровнем высокого ледохода УВЛ (карчехода) не менее одного метра, а низ режущего ребра ниже уровнем низкого ледохода УНЛ (карчехода) не менее полуметра.
Источники информации
1. Лялин Н.Б., Богданов Т.М. Искусственные сооружения на железных дорогах (устройство и содержание). - М.: ГТЖИ, 1953, с. 75-76.
2. Льдозащитные и навалоотбойные устройства для опор временных железнодорожных мостов, шифр проекта 156РЧ-1, часть 1 «Шатровые ледорезы», - Л.: Ленгипротрансмост, 1979 г.
3. Патент РФ на полезную модель RU 187393 от 17.12.2018 г. «Телескопический сборно-разборный клиновидный ледорез», авторы: Светлов Л.П., Отройков В.а., Вуколов С.А. и др. МПК Е01С 9/04. Опубликовано: бюл. №7 от 04.03.2019 г.
4. Авторское свидетельство на изобретение №414349 от 13.09.1971 г., «Ледорез для опор временных мостов», авторы: Гилев В.М., Авдохин Ю.А. МПК Е01С 9/04. Опубликовано: 05.02.1974 г.