Гидротехническое сооружение на вертикальной свайной основе модульной конструкции
HYDRAULIC STRUCTURE ON VERTICAL PILE BASE OF MODULAR STRUCTURE

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к гидротехническим сооружениям на вертикальном свайном основании, возведение которых осуществляется на размываемых грунтах в условиях открытого побережья, и предназначено для предотвращения размыва волнами береговой линии, или создания защитных бун для расширения береговой линии.
Известно множество различных гидросооружений для защиты береговой линии: бетонные молы, насыпные и бетонные дамбы, бетонные и каменные укрепления, сваи, габионы и другие сооружения.
Известен способ возведения гидротехнического сооружения на мелководном участке акватории, согласно которому плавучий железобетонный матричный понтон, оснащенный растворобетонным узлом и оснасткой для литья и монтажа свай, а также груженый сваями в виде труб, буксируют к месту возведения гидротехнического сооружения, трубы устанавливают вертикально вдоль двух бортов железобетонного матричного понтона симметрично относительно его продольной оси, в полость труб заливают бетонную смесь, затем матричный понтон перемещают в новую позицию и, монтируют следующую группу свай вдоль его бортов до завершения формирования свайного поля, затем базовые понтоны поочередно заводят в промежутки между сваями и жестко крепят каждый из понтонов к примыкающим к нему сваям, внутрь каждого из базовых понтонов загружают утяжеленный балласт (RU 2224843 С1, 27.11.2003).
Использование известного гидротехнического сооружения требует использования плавучей техники, монтажные работы зависят от погодных условий, а приготовление растворов на месте работ не исключает попадания раствора в окружающую среду и, сооружение невозможно устроить на размываемых и подвижных грунтах.
Известен оградительный мол, преимущественно для яхтенных портов, который включает отдельные секции, вертикальные стены, анкерные тяги и призму из каменной наброски; каждая опорная секция снабжена удерживающим металлическим каркасом с каменной наброской; каждая промежуточная сборно-монолитная секция выполнена из вертикальной наружной стены и вертикальной внутренней стены, внутреннее пространство между стенами залито бетоном, а наружная и внутренние вертикальные стены выполнены из установленных друг на друга вертикальных наружных и внутренних панелей, которые соединены анкерными тягами; вверх опорных и промежуточных секций, а также продольные железобетонные соединительные элементы залиты бетоном и образуют сборно-монолитную железобетонную плиту, на которую установлена железобетонная надстройка. Строительство сооружения ведется с суши от берега с начала первого корневого отдельного сборно-монолитного участка оградительного мола, от него последующих отдельных сборно-монолитных участков до возведения последнего головного участка по направлению к берегу устанавливают железобетонную надстройку (RU 2406799 С1, 20.12.2010).
Недостатком данного оградительного мола является использование большого количества тяжелых секций, сооружение невозможно устроить на размываемых и подвижных грунтах.
Известен способ возведения пирсов, согласно которому пирс включает две стены из ригелей и плит, расположенных между ригелями, анкерные тяги, шарнирно закрепленные на ригелях двух стен, обратную засыпку, при возведении пирса каждую из стен устанавливают на предварительно погруженные в грунт свайные опоры, ригели двух стен попарно объединяют между собой в единые блоки системой анкерных тяг, затем блоки размещают между свайными опорами и, свободно подвешивают на них (RU 2034951 С1,10.05.1995).
Недостатком использования известного способа является неустойчивость сооружения в размываемых и подвижных грунтах.
Известно сооружение, включающее ростверк на вертикальных свайных опорах с вертикальным и нижним строениями в виде крупноблочных элементов коробчатой конструкции, разделенных на отсеки для пропускания свайных опор, установленных один на другой и опирающихся посредством нижнего крупноблочного элемента в форме двутавровой конструкции в плане на упоры, закрепленные на свайных опорах. Крупноблочные элементы верхнего строения выполнены в виде вертикальных волнозащитных экранов и закрепленных на них по обе стороны экранов коробов. Расположенные на уровне поверхности дна и нижние крупноблочные элементы соединены посредством общих осей и отверстий, расположенных в соседних смежных стенах. Нижний крупноблочный элемент снабжен днищами-перегородками, расположенными на крайних отсеках. В крупноблочных элементах, расположенных в зоне переменного горизонта воды на уровне поверхности дна, а также между ними, пространство отсеков вокруг свайных опор заполнено монолитным бетоном на равную высоту (RU 2040632 С1,18.05.92).
Использование данного сооружения требует хороших подъездных путей и тяжелой техники, и в виду монолитности конструкции существуют проблемы при использовании на размываемых и подвижных грунтах.
Известно наиболее близкое гидротехническое сооружение вертикального профиля на свайном основании, включающее несущие опорные конструкции на свайном основании, металлические кондукторы и вертикальные сваи, которые нижней своей частью погружены в грунт дна акватории, при этом каждый металлический кондуктор снабжен вертикальными металлическими трубами, жестко соединенными между собой подкосами и распорками с образованием неразъемной конструкции сооружения, а каждый металлический кондуктор стационарно установлен на подводном береговом склоне на дне акватории и является несъемным на весь период строительства и эксплуатации сооружения, сваи выполнены анкерующими и установлены через внутренние полости вертикальных металлических труб каждого кондуктора, причем анкерующие сваи пропущены сквозь тело каждой несущей опорной конструкции после ее возведения, которая выполнена в виде монолитного бетонного блока с образованием под ним анкерующего свайного основания для фиксации монолитного бетонного блока от перемещения при волновом воздействии после его возведения, при этом своей верхней головной частью анкерующие сваи равнопрочно и жестко закреплены во внутренней полости вертикальных металлических труб с их внутренней поверхностью с помощью металлических вставок типа пластин, по внешнему периметру каждого металлического кондуктора расположено внешнее металлическое ограждение, выполненное в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, ограничивающего каждый металлический кондуктор со всех боковых сторон с образованием внутри каждого металлического кондуктора внутреннего пространства для размещения и удержания в нем крупных камней или фигурных бетонных элементов, а на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего периметра металлического кондуктора установлены внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки для возможности омоноличивания каждого металлического кондуктора с его внутренним пространством и образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока, причем между внутренней поверхностью вертикальных металлических труб каждого металлического кондуктора и размещенной во внутренней полости анкерующей сваи выполнены зазоры, заполненные мелкозернистым бетоном для придания повышенной устойчивости жестко установленных на анкерующем свайном основании монолитных бетонных блоков, которые являются составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля (RU 2568497 С1, 20.11.2015).
Недостатками использования данного технического решения является образование неразъемной конструкции сооружения, ее монолитность, которые приводят к подмыванию сооружения при использовании на размываемых и подвижных грунтах.
Технической задачей изобретения является создание мобильного устройства, устранение подмывания сооружения при использовании на размываемых и подвижных грунтах с возможностью монтажа конструкции без применения тяжелой техники на береговой линии и подводных береговых склонах.
Поставленная задача решается тем, что гидротехническое сооружение на вертикальном свайном основании модульной конструкции содержит вертикальные сваи и плиты, причем плиты выполнены в форме многоугольника с отверстием по форме и размеру сваи, смещенным от центра плиты, а снизу плиты выполнены продольные выступы, при этом вертикальные сваи размещают в грунте в шахматном порядке на расстоянии соответствующим размеру плиты, а плиты устанавливают до тех пор, пока нижние плиты не опустятся на глубину вымывания грунта.
Использование гидротехнического сооружения в виде модульной конструкции, для которой все элементы поставляют в готовом виде и, собирают на месте установки, позволяет снизить трудоемкость сборки с минимальным риском загрязнения акватории.
Использование в модульной конструкции плит, выполненных в форме многоугольника с продольными выступами снизу, образует зазор между плитами при установке их друг на друга, что позволяет обеспечить гашение волны, предотвратить размывание берега и унос грунта в море. При этом часть энергии волны гасится за счет удара о плиты, а часть за счет проникновения через зазоры между плитами, образованными продольными выступами. При использовании гидротехнического сооружения в виде модульной конструкции нагрузка на вертикальные сваи распределяется за счет того, что плиты под воздействием ударной волны и небольшой зазор между плитами по горизонтали, упираются друг в друга, тем самым передают нагрузку на соседние сваи. Под воздействием ударной волны грунт под плитами начинает вымываться и они под собственным весом погружаются в грунт, тем самым предотвращают в дальнейшем вымывание песка. Затем на вертикальные сваи опять устанавливают плиты до тех пор, пока нижние плиты не опустятся на глубину вымывания грунта.
Гидротехническое сооружение в виде модульной конструкции поясняется рисунками,
где
на фиг. 1 изображена плита, общий вид;
на фиг. 2 изображена мобильная конструкция, общий вид спереди плиты на грунте;
на фиг. 3 изображена мобильная конструкция, общий вид спереди плиты погружены в грунт.
Гидротехническое сооружение в виде модульной конструкции содержит вертикальную сваю 1, установленную в грунт через вертикальную трубу, расположенную внутри сваи 1, плиты 3, выполненные в форме многоугольника с отверстием 2 по форме и размеру сваи 1, смещенным от центра плиты и, с продольными выступами, расположенными снизу плиты 3.
В направлении от берега, в сторону открытого моря, на подводном береговом склоне устанавливают сваи 1 любым механизмом в вертикальное положение (погрузчик, мини-кран, тренога с электрической или ручной лебедкой), а затем путем подачи воды чрез трубу насосом, мотопомпой или другим передвижным мобильным устройством, способным создать необходимое давление для размывания грунта, сваи 1, под действием собственного веса устанавливают грунт дна акватории, как правило, это вода из ближайшего водоема, при этом нижняя часть сваи 1 погружается на необходимую глубину, а верхняя часть сваи 1 остается на поверхности, на уровне высоты существующих в данном месте волн. Затем на верхнюю часть сваи 1, оставшейся на поверхности, при помощи мини - техники или переносной лебедки через отверстие 2 устанавливают плиты 3, которые обеспечивают гашение волны, предотвращают размывание берега и унос грунта в море, при этом часть энергии волны гасится за счет удара о ребра плит 3, а часть энергии волны гасится за счет проникновения через зазоры между плитами 3, образованные благодаря продольным выступам, расположенным снизу плит 3.
Таким способом через расстояние, обусловленное размером плиты 3, устанавливают необходимое количество мобильных конструкций гидротехнического сооружения - вдоль берега для укрепления береговой линии, а от берега в сторону моря - для создания бун.
Нагрузка на сваи 1 распределяется за счет того, что плиты 3 под воздействием ударной волны, а также за счет горизонтального зазора между ними упираются друг в друга и, тем самым, передают нагрузку на соседние сваи 1, при этом, под воздействием ударной волны грунт под плитами 3 начинает вымываться и плиты 3, под собственным весом погружаются глубже в грунт, а затем после оседания плит 3, сверху, дополнительно устанавливают плиты 3 до тех пор, пока нижние плиты 3 не опустятся на глубину вымывания грунта.
Предложенный вариант гидротехнического сооружения в виде модульной конструкции позволяет изменить направление волновой энергии, в особенности морской волновой энергии и, тем самым, предотвратить вымывание песка, снизить уровень эрозионного воздействия для сохранения и или для восстановления береговой линии.
Использование гидротехнического сооружения в виде модульной конструкции позволяет обеспечить эффективный монтаж и укрепление через любой период времени без сложных технических мероприятий и усилий, так как все элементы изготавливают в заводских условиях, что также позволяет устанавливать предлагаемый вариант гидротехнического сооружения качественно в любую погоду и в любое время года.