СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ СВАЙНЫХ МОСТОВЫХ ОСНОВАНИЙ НА АКВАТОРИИ
METHOD TO ERECT PILE BRIDGE FOOTINGS ON WATER AREA

Изобретение относится к способам возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории.
Типичными аналогами технологии возведения гидротехнических сооружений являются технические решения [4-7], модифицирующие традиционные способы [8, 9] и требующие, как правило, применения плавсредств (суда, понтоны), оснащенных подъемными кранами и другим специальным оборудованием.
Основным недостатком этих известных способов 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.
Известен способ [3] монтажа пролетных строений моста, включающий возведение объемными блоками с использованием временных опор. Однако этот способ предназначен лишь для мостовых конструкций, сооружаемых на суше, и не учитывает специфики монтажа мостов с большими пролетными строениями.
Известный способ [2] возведения моста, включающий выполнение постоянных опор и монтаж пролетного строения с использованием временных опор, реализует секционное пролетное строение, но не рассматривает особенностей возведения свайных оснований на акватории, поэтому, также как и способ [3], не может быть использован в гидротехническом строительстве большепролетных мостовых конструкций.
В способе [1] сооружения морских эстакад, принятом за прототип, предложено при помощи кранового судна устанавливать временные (инвентарные) блоки для сооружения постоянных опор, что ускоряет строительно-монтажные работы.
Недостатками способа [1] являются сложность, трудоемкость и большие капитальные затраты, обусловленные применением плавсредств, невозможность использования в условиях значительного волнения, что затрудняет достижение оптимального критерия производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости. Кроме того, в способе [1] не отражена рациональная технология установки временных и постоянных опор, не предусмотрена специфика возведения свайных опор большепролетных мостов значительной протяженности.
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 способа - 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, перемещаемой по временным опорам. Предлагаемый способ 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 погодных условий и волнения на акватории.
При этом, применяя технологическую платформу специальной конструкции, обеспечивают рациональное совмещение всех производственных операций от монтажа свайного основания и мониторинга (диспетчеризации) до обустройства бытовых условий строителей-монтажников.
Технический результат достигается следующим образом.
Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории включает погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО).
Отличительной особенностью способа является то, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на начальном этапе работ с крайней опоры (берегового устоя) моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных поперечных опорных балок, на которые устанавливают технологическую платформу (ТП) с возможностью ее перемещения по этим опорным балкам, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ОСО очередного (последующего) свайного основания. При этом подвижную ТП снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа ВО и ОСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают, по меньшей мере, одним закрепленным на ТП кондуктором для размещения свайных опор ВО и ОСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину. На следующем этапе работ ТП перемещают по вновь уложенным опорным балкам, последовательно выполняют очередные ВО до проектного участка монтажа ОСО и монтируют ОСО, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.
При этом в качестве основных свайных 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 временную опору ВО выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей 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 пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяют из соотношения
где L - расстояние между двумя соседними свайными основаниями;
R - допустимый вылет стрелы большегрузного подъемного крана.
Отличием способа также является то, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения ОСО выполняют в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют 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°.
Способ отличается тем, что технологическую платформу ТП оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ОСО, закрепленными на противоположных частях ТП, причем кондуктор для монтажа ВО закрепляют на ТП по направлению производства работ.
Кроме того, отличием способа является то, что технологическую платформу ТП выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещают монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.
В качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.
Способ также отличается тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.
При этом в частном случае выполнения способа рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции может быть смонтирован временный мост для обеспечения производства сборными элементами для монтажа ВО и ОСО посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО монтируют с помощью ТП, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.
На чертеже приведена схема технологического комплекса, реализующего способ 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 для монтажа ВО; 9 - кондуктор для возведения ОСО; 10 - временный мост.
Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории реализуют следующим образом.
На береговой базовой рабочей площадке производят заготовку сборных элементов: основные свайные опоры ОСО 1, в качестве которых используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм; временные свайные опоры ВО 3 (колонны с диаметром, меньшим диаметра ОСО); временные поперечные опорные балки 4. С крайней опоры (берегового устоя) выполняют погружение ВО 3 с размещением на них временных поперечных опорных балок 4, на которые устанавливают технологическую платформу ТП 5 с возможностью ее перемещения по опорным балкам 4, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО 3, а также ОСО 1 очередного (последующего) свайного основания 2. Монтаж ВО 3 и ОСО 1 осуществляют посредством подъемного крана 6 и свайного погружателя 7, при этом для установки ВО 3 применяют кондуктор, закрепленный на ТП 5 по направлению работ, а опоры ОСО 1 погружают в дно акватории, используя кондуктор 9, закрепленный на противоположной части ТП 5. Работа ТП и кондуктора известна и аналогична описанной в [10, 11].
При этом временную опору ВО 3 выполняют, 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 закрепляют 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) определяют из соотношения (1).
Закрепленный на ТП 5 кондуктор 9 выполняют (аналогично [10, 11]) в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор 1 с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют 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°. Свайное основание 2 выполняют из вертикальных или наклонных свай ОСО 1. В качестве свайного погружателя 7 для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана 6.
Технологическую платформу ТП 5 выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП 5 размещают монтажный большегрузный подъемный кран 6 и свайный погружатель 7, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП 5 выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам 4 посредством транспортных механизмов. При этом возведение свайных мостовых оснований 2 завершают армированием и бетонированием ОСО посредством оборудования и материалов, размещенных на ТП 5.
Рядом по профилю мостовых оснований 2 проектной мостовой конструкции монтируют временный мост 10 для обеспечения производства сборными элементами (заготовленными на береговой базовой рабочей площадке) для монтажа ВО 3 и ОСО 1 посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост 10 с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО 3 монтируют с помощью ТП 5, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.
В процессе производства ТП 5 перемещают по вновь уложенным опорным балкам 4, последовательно выполняют очередные ВО 3 до проектного участка монтажа ОСО 1 и монтируют ОСО 1 свайного основания 2, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.
В частном случае выполнения способа для ускорения строительно-монтажных работ возведение свайных мостовых оснований большепролетных (40-60 и более м) мостовых конструкций большой (до 2-5 км) протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.
Таким образом, из формулы и из описания способа и операций по его выполнению 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 информации
I. Прототип и аналоги:
1. SU 142212 А1, 30.05.1961 (прототип).
2. RU 2161220 С1, 27.12.2000 (аналог).
3. RU 2260650 С1, 20.09.2005 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
4. SU 1070253 А1, 30.01.1984.
5. SU 1393861 А1, 07.05.1988.
6. ЕА 199800325 А1, 28.10.1999.
7. RU 2098558 С1, 10.12.1997.
8. Никеров П.С., Яковлев П.И. Морские порты. - М.: Транспорт, 1987, 416 с. (с.118-274).
9. Амбарян О.А., Горюнов Б.Ф., Белинская Л.Н. Устройство морских портов. - М.: Транспорт, 1987, 272 с. (с.122-199).
10. RU 83075 U1, 20.05.2009.
11. RU 41032 U1, 10.10.2004.