ОГРАДИТЕЛЬНЫЙ МОЛ

Техническое решение относится к устройству оградительных гидротехнических сооружений и может быть использовано при возведении молов и/или волноломов в акваториях морских портов.
Известные берегозащитные сооружения [13, 14 и др.] традиционно включают установленные в виде вертикальных или ступенчатых подпорных стенок плиты с засыпкой (наброской) камнем или грунтом. Такие стенки могут быть выполнены из ребристых или трапецеидальных блоков [9-12, 13, 14], либо из плит с перфорацией [4].
Однако, устройства, выполненные в виде сплошных стенок недостаточно эффективны для волногашения [2, 13].
Сильные ударные воздействия волн о стенку могут быть предотвращены, в частности, в сквозных конструкциях, поэтому более эффективными для волногашения являются специальные сквозные конструкции. Например, ряд известных устройств [1-6, 8-9, 14] выполнен в виде свай с насажанными на них волногасящими элементами, которые выполнены из железобетонных блоков [1-3, 14] и имеют сквозные отверстия, повышающие эффективность волногашения.
Однако молы и волноломы [8-13], обладая, в ряде случаев, сравнительно невысокой материалоемкостью, стоимостью и относительной простотой возведения, являются недостаточно надежными и долговечными, не исключают смещения при сильном волнении, что ограничивает их
применение [1, 13]. Кроме того, такие сооружения, как правило устанавливаются на акваториях со сравнительно небольшими глубинами (3-5 м).
В последнее время предложен ряд глубоководных волногосящих сооружений: оградительное сооружение [7] с каменной наброской в решетчатых блоках (в металлических каркасах [9]), волнолом [6] в виде горизонтальной пластины, установка [5] для защиты от воздействия ветровых волн в виде системы горизонтальных пластин (плит), оградительные молы [1-4] с использованием совокупности металлических свай и насаживаемых на них железобетонных элементов с каменной засыпкой (наброской).
Сооружения [1-3] имеют достаточную устойчивость, надежность и долговечность при определенных условиях применения.
Так известное устройство [3] берегозащитного сооружения содержит забитые в морское дно в ряд вертикальные сваи и насажанные на сваи, в вертикальные ряды волногасящие элементы. При этом элементы в виде плоских железобетонных плит насаживаются на сваи с различными углами наклона друг к другу, для чего в плитах выполнены сквозные отверстия в виде овала.
Однако, сооружение [3], как и другие аналоги, не обеспечивает необходимой степени волногашения, а насажанные элементы с различными углами наклона к горизонту не позволяют использовать сооружение в качестве причальной стенки. При этом установка свай только в один ряд может привести [13] к снижению прочности, устойчивости и, как следствие, - к снижению надежности и долговечности сооружения.
Оградительный мол [2] содержит забитые в морское дно в ряд вертикальные сваи и насажанные на сваи в вертикальные ряды волногасящие элементы. Мол [2] включает, по меньшей мере, два ряда вертикальных свай, образующих ряжевую конструкцию с заполнением внутреннего пространства камнем.
Однако, вследствие наличия вертикальных стенок мол [2], в ряде случаев, не может обеспечить необходимой степени волногашения, поскольку максимальное (и даже полное) гашение волн может быть реализовано [1, 13] только на наклонной поверхности сооружения с проницаемой наброской. При этом гидротехнические сооружения с вертикальными стенками подвергаются воздействию значительных волновых нагрузок [5] и больших напряжений в основании свайного типа [13], что снижает их надежность и долговечность.
Оградительный мол [1], принятый за прототип, содержит ряжевую конструкцию из последовательно смонтированных опирающихся на дно секций. При этом мол [1] включает два ряда свай с насаженными на сваи в ряды волногасящими элементами, внутреннее пространство между которыми заполнено наброской из камня или бетонных блоков, ряды свай выполнены в виде козловых опор с наклоном к вертикали, а волногасящие элементы выполнены непроницаемыми у дна акватории и проницаемыми у поверхности моря.
Достоинством сооружения [1] является синергия откосного профиля мола с его двухрядной конструкцией и в реализации совокупности волногасителей сплошного и сквозного типа, однако такие устройства эффективны лишь при сравнительно небольших глубинах акваторий (не более 3-5 м). При увеличении глубины акватории до 25-50 м (и более) или на илистых грунтах сооружение мола типа [1] вызывает затруднения и требует значительного увеличения материалоемкости (наброски больших объемов и числа волногасителей) и, следовательно, усложняет монтаж, повышает трудозатраты, стоимость и увеличивает сроки строительства. При этом выполнение мола по всей глубине акватории (от дна до водной поверхности), в ряде случаев, затрудняет водообмен и ухудшает экологические условия для огражденных участков акватории. Таким образом, комплексный критерий « сложность - стоимость - эффективность» при возведении мола [1] снижается с увеличением глубины акватории.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании оградительного мола наиболее рациональной конструкции, позволяющей осуществлять защиту от волн (при увеличении глубины акватории) в зоне эффективного волногашения (вблизи водной поверхности).
Основной технический результат предлагаемого устройства -обеспечение высокой степени волногашения, устойчивости и надежности сооружения при снижении трудоемкости, материалоемкости и стоимости волнозащиты за счет реализации наиболее рациональной конструкции ряжевых модулей мола трапецеидальной формы в приповерхностной зоне акватории и за счет синергии использования совокупности проницаемых и непроницаемых волногасителей. Дополнительный технический результат по сравнению с прототипом обусловлен улучшением водообмена и экологических условий для огражденных участков акватории, а также за счет использования верхнего строения мола в качестве дороги или причала (пирса).
Технический результат достигается следующим образом.
Оградительный мол содержит конструкцию из последовательно смонтированных секций ограждающих блоков.
Отличительной особенностью является то, что мол выполнен в виде свайно-ряжевой конструкции, причем каждая из последовательно смонтированных секций содержит размещенный в зоне эффективного волногашения вблизи водной поверхности ограждающий блок, представляющий собой совокупность балочной клети с отверстиями для закрепления опорных свай и проницаемых ряжевых модулей с наброской из камня или бетонных блоков, а опорные сваи выполнены наклонными.
Ряжевые проницаемые модули имеют трапецеидальную или другую геометрическую форму.
При этом ряжевые проницаемые модули образуют в разрезе равнобедренную трапецию с большим верхним основанием и высотой не менее высоты волны Н, от которой производится защита.
Отличием мола также является то, что опорные сваи дополнительно включают центральную вертикальную опору, на которую под ряжевым модулем монтируется непроницаемая часть мола до глубины не менее 2Н.
Кроме того мол отличается тем, что заданное число последовательно смонтированных секций образует мол расчетной протяженности и заданной в плане конфигурации.
Наброска выполнена из камня или бетонных блоков с коэффициентом сквозности 0,2-0,4, а выступающая над водной поверхностью наброска выполнена из бетонных блоков, в том числе фасонных.
Заглубленные в донном грунте опорные сваи выполнены из металлических труб, при этом внешние опоры мола выполнены с наклоном к вертикали от 0 до 30°.
Ограждающий блок выполнен из металлических, или железобетонных, или сталебетонных конструкций, при этом нижнее основание ряжевого модуля снабжено усиливающей балочной клетью, закрепленной к наклонным внешним опорам и к центральной вертикальной опоре.
В частных случаях выполнения мол выполнен с возможностью устройства верхнего строения для использования оградительного мола в качестве дороги или причала (пирса).
На фиг.1 представлена общая схема конструкции оградительного мола, фиг.2 иллюстрирует конструкцию ограждающего блока одной секции мола и ряжевых модулей (наброска не показана).
Оградительный мол (фиг.1) включает ограждающий блок 1, балочную клеть 2, ряжевый модуль 3 с верхним (большим) основанием 4 трапеции ряжевого модуля и нижним основанием 5, наклонные внешние опорные сваи 6, центральную вертикальную опору 7, наброску 8 из камня или бетонных блоков, наброску 9 из фасонных бетонных блоков (над водной
поверхностью), непроницаемую часть 10 мола. На фиг.1, 2 позицией 11 отмечен уровень водной поверхности, а позицией 12 - дно акватории.
Защита акватории от волнения посредством оградительного мола производится следующим образом.
Как известно [4, 13], волновое воздействие наиболее интенсивно в приповерхностном слое вблизи уровня 11 водной поверхности на глубинах, равных двум высотам Н волны, от которой производится защита. Поэтому основное волногашение происходит за счет ограждающего блока 1: на балочной клети 2 и ряжевом модуле 3, закрепленных на наклонных внешних опорных (заглубленных в дно 12) сваях 6 свайно-ряжевой конструкции. Наиболее рациональной формой ряжевых проницаемых модулей 3 является трапецеидальная с большим верхним основанием 4 и нижним (меньшим) основанием 5. В ряде случаев, может быть также использована и другая геометрическая форма ряжевых модулей 3. Гашение волн ниже ряжевого модуля 3 до глубины не менее 2 Н, заполненного наброской 8 из камня или бетонных блоков (и наброской 9 из фасонных бетонных блоков), осуществляется непроницаемой частью 10 мола, смонтированной на центральной вертикальной опоре 7. Повышение степени волногашения обеспечивается совокупностью использования наклонных свай 6 (с наклоном к вертикали до 30°) и трапецеидальным в разрезе ряжевым модулем 3 с высотой трапеции не менее Н. Для сооружения мола заданной протяженности и заданной в плане конфигурации последовательно монтируется расчетное число секций с ограждающими блоками 1. Наброска 8 выполняется из камня или бетонных блоков с коэффициентом сквозности 0,2-0,4. Выступающая над водной поверхностью 11 наброска 9 выполняется из бетонных блоков, в том числе фасонных. Ограждающий блок 1 выполняется из металлических, или железобетонных, или из сталебетонных конструкций. При этом нижнее основание 5 ряжевого модуля 3 может быть снабжено усиливающей балочной клетью, закрепленной к наклонным внешним опорам 6 и к центральной вертикальной опоре 7 (см. фиг.1).
Для расширения функциональных возможностей мол может быть выполнен с верхним строением для использования оградительного мола в качестве дороги или причала (пирса).
За счет новых существенных признаков предложенного мола: более рациональной конструкции ряжевых модулей мола трапецеидальной в разрезе формы в приповерхностной зоне акватории и за счет синергии использования совокупности проницаемых и непроницаемых волногасителей обеспечивается технический результат - высокая степень гашения волн в зоне эффективного волногашения, устойчивость и надежность сооружения при снижении трудоемкости, материалоемкости и стоимости волнозащиты. Посредством возведения мола на больших глубинах с проницаемой частью у дна достигается улучшение водообмена и экологических условий. Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается оптимальное значение комплексного критерия «сложность - стоимость - эффективность», т.е. минимальная стоимость при высокой эффективности волногашения и приемлемой сложности сооружения мола.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналог:
1. RU 41741 U1, 10.01.2004 (прототип).
2. RU 17706 U1, 20.04.2001 (аналог).
3. RU 2090692 С1, 20.09.1997 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. SU 1382898 А1, 20.03.1988.
5. RU 2004126177/03 A, 10.03.2005.
6. RU 2098548 С1, 10.12.1997.
7. RU 2002128076/03 А, 20.04.2004.
8. RU 2002122476/03 А, 20.02.2004.
9. RU 18717 U1, 10.07.2001.
10. SU 1836523 А1, 23.08.1993.
11. SU 1307016 А1, 30.04.1987.
12. RU 2002122476/03 А, 20.02.2004.
13. Морской энциклопедический справочник: В 2-х томах. Том 2 / Под ред. Н.Н.Исанина. - Л.: Судостроение, 1987, 520 с. (см. Оградительные сооружения, с.15-17).
14. Новый политехнический словарь / Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003, 671 с. (с.83-84).