ОСНОВАНИЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СООРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к гидротехническому строительству и может быть использована при возведении оградительных, причальных или берегозащитных сооружений из оболочек.
Благодаря ряду существенных преимуществ конструкции сооружений из оболочек нашли широкое применение в гидротехническом строительстве. Основными элементами таких сооружений являются оболочки, заполненные загрузочным материалом, и верхнее строение надстройка. Оболочки отличаются по конструкции в поперечном сечении. Оболочка может быть установлена на каменную постель или частично заглублена в дно основания, может быть монолитной, составленной из колец или скорлуп.
Известно основание гидротехнического сооружения, включающее оболочки, установленные на подготовленное дно, заполненные загрузочным материалом (см. Левачев С.Н. Оболочки в гидротехническом строительстве. М.: Стройиздат, 1978, с.58, рис.32.
Недостаток подобных сооружений, устанавливаемых на твердом основании (скала) заключается в значительной трудоемкости подготовки основания, так как требуется вырубать котлован или горизонтальную площадку в твердой породе. Сложности возрастают, если дно в месте возведения сооружения круто спускается в сторону моря.
Известно также основание гидротехнического сооружения, включающее оболочки, установленные на дне, полость которых заполнена загрузочным материалом, нижний торец которых выполнен полностью или частично с профилем, соответствующим профилю поверхности дна в месте установки оболочки (см. RU №2049850, Е02В 3/06, 1995).
Недостаток этого решения - сложности монтажа оболочек в единое сооружение (например, пирс и т.п.,), особенно, при достаточно значительных размерах оболочек (при поперечных размерах порядка 10 м), поскольку имеют место проблемы доставки оболочек и проблемы позиционирования как по отношению к участку установки на дне акватории, так и обеспечения их вертикальности в процессе спуска оболочек на дно моря (из за неровности профиля торцов стенок).
Задача полезной модели упрощение процесса монтажа оболочек в единое сооружение.
Технический результат полезной модели проявляется в обеспечении возможности упрощения процесса монтажа оболочек в единое сооружение. Это достигается за счет придания оболочке плавучести (на время транспортирования к месту монтажа), с обеспечением возможности балластироваться (чтобы она могла сидеть в воде сохраняя вертикальность боковых стенок при опускании на дно. Кроме того, обеспечивается возможность использования оболочек уже опущенных на дно, в качестве направляющих для спуска последующих.
Для решения поставленной задачи, основание гидротехнического сооружения, включающее оболочки, установленные на дне, полость которых заполнена загрузочным материалом, нижний торец которых выполнен полностью или частично с профилем, соответствующим профилю поверхности дна в месте установки оболочки, отличается тем, что в полости оболочки сформирована поперечная перегородка, размещенная на расстоянии от нижнего торца оболочки, при этом, полость оболочки, на участке, по меньшей мере, выше поперечной перегородки, разделена вертикальными переборками на изолированные друг от друга отсеки, при этом вертикальные переборки, предпочтительно достигают верхнего торца оболочки, кроме того, общие очертания поперечного сечения оболочек соответствуют прямоугольнику, причем, по меньшей мере у одной пары противоположных граней оболочки, одна грань снабжена выступом, а другая пазом, очертания которого конгруэнтны очертаниям выступа, при этом, названные паз и выступ ориентированы вертикально и выполнены длиной, соответствующей высоте, оболочки. Кроме того, паз и выступ размещены симметрично относительно вертикальной плоскости проходящей через продольную ось оболочки, и перпендикулярной граням, содержащим паз и выступ.
Сравнение совокупности признаков заявленного решения с признаками аналогов и прототипа подтверждает его соответствие критерию "новизна".
При этом совокупность признаков заявленной полезной модели обеспечивает возможность упрощение процесса монтажа оболочек в единое сооружение.
На фиг.1 - фиг.3 показаны различные варианты выполнения поперечного сечения оболочки; на фиг.4 - фиг.5 даны вертикальные разрезы оболочки, соответственно на этапе ее размещения над местом установки и позиционирования на дне; на фиг.6 показан объемный вид одного из вариантов гидротехнических сооружений построенных с использование заявленных конструкций.
На чертежах показаны оболочка 1 с внутренней полостью 2, дно 3 акватории 4, нижний 5 и верхний 6 торцы оболочки, балласт (загрузочный материал) 7, поперечная перегородка 8, вертикальные переборки 9, изолированные отсеки 10, выступ 11, паз 12, вертикальная плоскость 13, продольная ось 14 оболочки, ее грани 15.
Оболочка представляет собою железобетонную коробчатую конструкцию.
Поперечная перегородка 8, размещена на расстоянии от нижнего торца 5 оболочки, исключающим возможность ее контактирования с выступами дна (на чертежах не показаны - валуны, скальные массивы и т.п., при посадке перегородки 8 на которые нельзя будет обеспечить контакт ее нижнего торца с дном 3, при этом необходимо чтобы объем этой части оболочки обеспечивал ее общую плавучесть. Разделение на изолированные отсеки 10 полости оболочки, выше поперечной перегородки 8, вертикальными переборками 9 обеспечивает формирование ячеистой конструкций, позволяющей равномерно распределять балласт 7 по площади оболочки при ее погружении на дно 3 в месте установки. Высота вертикальных переборок 9, может варьировать - от величины расстояния от поперечной переборки 8 до верхнего торца 6 оболочки, до только ее части. В принципе это расстояние определяется объемом балласта, необходимого для опускания оболочки без дифферента (без наклона ее граней). Общие очертания поперечного сечения оболочек соответствуют прямоугольнику, причем, по меньшей мере у одной пары противоположных граней 15 оболочки, одна грань снабжена выступом 11, а другая пазом 12, очертания которого конгруэнтны очертаниям выступа, при этом, названные паз и выступ ориентированы вертикально и выполнены длиной, соответствующей высоте, оболочки, причем этот, паз 12 и выступ 11 размещены симметрично относительно вертикальной плоскости 13 проходящей через продольную ось 14 оболочки, и перпендикулярной граням, содержащим паз и выступ. Возможен вариант симметричного относительно вертикальной плоскости симметрии сечения оболочки (включающей три выступа 11 и один паз 12 (см. фиг.1).
Учитывая особенности конструкции оболочки, ее изготовление можно оптимизировать, используя универсальные стапельформы различных размеров и формы (количества пазов и выступов на гранях). Таким образом, возможно изготовление нескольких типоразмеров модулей.
В зависимости от очертаний гидротехнического сооружения, например, для пирса (ширина соответствует или несколько больше ширины оболочки) возможен вариант предусматривающий один выступ и паз на противоположных гранях; для площадного сооружения, возможны варианты предусматривающие один выступ и один паз в каждой паре противоположных граней.
При возведении сооружения сначала исследуют рельеф морского дна в месте предполагаемого строительства пирса (современные цифровые технологии позволяют с достаточной точностью исследовать рельеф морского дня, особенности грунта, а также воспроизвести трехмерную модель морского дна).
Далее изготавливают оболочки нижний торец которых имеет индивидуальную форму, повторяющую форму участка морского дна на котором эта оболочка будет установлена.
Далее оболочки спускают на воду и буксируют к месту установки.
Затем позиционируют первую из оболочек над местом установки на дно и проводят их балластировку обеспечивая вертикальность граней 15 (балласт может быть водяным, тогда потребуется система помп, для его подачи) или состоять из твердого грунта (загрузочного материала 7). Далее поэтапно затапливаю отсеки оболочки, чем обеспечивают ее плавное опускание на дно.
Следующую оболочку, после балластировки, подводят вплотную к установленной, обеспечивают размещение ее выступа 11 в пазу 12 уже «посаженной» на дно оболочки, после чего, обеспечивая известным образом поджатие грани устанавливаемой оболочки к грани установленной, повторяют этап затопления оболочки. После установки нескольких оболочек на дно осуществляют откачку воды из отсеков и засыпают их грунтом (загрузочным материалом 7). Далее ведут известным образом ведут обустройство гидротехнического сооружения устанавливают железобетонные элементы настила, причальные плиты, при необходимости оборудуют слипы и т.п.
Использование заявленных конструкций, в сравнении с использованием технологии строительства насыпных причалов, свайных и шпунтовых конструкций, позволяет значительно сократить время на подготовку проекта, а также значительно снизить время и стоимость работ.
Область применения заявленных конструкций широка. Они позволяют создавать причалы различных форм и размеров на глубинах до 20 метров.