Перекрытие русла реки при строительстве речного гидроузла является одним из сложных этапов работ в общей схеме пропуска строительных расходов. Сущность процесса перекрытия заключается в переключении расходов воды в реке на заранее подготовленный на I этапе водоотводящий тракт (различные отверстия, туннели, каналы) путем постепенного или мгновенного завала русла различного рода материалами (песчано-гравелистой смесью, горной массой, сортировочным камнем, специальными бетонными элементами (кубами, тетраядрами и др.), (рис. 2.13).

Рис. 2.13. Общая схема перекрытия русла

1-каменный банкет; 2-проран; 3 - предварительное стеснение русла; 4-контур земляной плотины; 5 - подводящий канал; 6- прорезь в верховой перемычке; 7-земляная плотина; 8-водосбросные отверстия строительного периода; 9-прорезь в низовой перемычке

Перекрытие русла осуществляется следующими способами (рис. 2.14): фронтальной отсыпкой каменного банкета в текущую воду (фронтальный способ); пионерной отсыпкой каменного банкета в текущую воду (пионерный способ); намывом песчано-гравийного грунта средствами гидромеханизации (намывной способ); мгновенным обрушением в русло земляных или горных масс (способ направленного взрыва); прочими специальными способами (сбрасыванием крупных бетонных массивов или их опрокидыванием, затоплением плавучих конструкций, забивкой шпунтовых рядов, погружением плетневых или соломенных тюфяков и т. д.).

Наиболее распространенными способами перекрытия русла реки являются фронтальный и пионерный способы отсыпки каменного банкета в воду. Сложность перекрытия при применении этих способов зависит в основном от двух факторов: максимальной скорости потока в проране Умакс и максимальной удельной мощности потока , а также от общей мощности потока N.

(2.1)

,

где Q - общий расход через проран; q - удельный расход в проране; -плотность жидкости (воды); -перепад уровня воды в проране.

Именно различием гидровлических условий и соответствующих им максимальных скоростей и отличаются эти способы.

Рис. 2.14. Перекрытие русла реки (а-фронтальным способом, б-пионерным способом; в - намывным способом, г - методом направленного взрыва, д - бетонными массивами)

1-банкет предварительного стеснения русла; 2- проран; 3 - речной поток; 4- отсыпаемый материал; 5 - автосамосвал; б-мост; 7 - ряжевые устои; 8- подача грунта гидротранспортом; 9- намываемые слои; 10 - взрываемый скальный склон реки; 11-направленный разлет материала; 12-площадка для изготовления бетонного массива; 13-бетонный массив до опрокидывания, 14 - бетонный массив после опрокидывания

При фронтальном перекрытии выявлены четыре характерные конфигурации каменного банкета по мере увеличения перепада на банкете и увеличения скорости потока (рис. 2.15). При этом следует различать три характерных перепада на банкете: критический перепад , перепад при выходе наброски из воды и конечный перепад .

Рис.2.15. Стадии формирования банкета и гидравлические условия при фронтальном способе перекрытия

I - каменный банкет; 2 - противофильтрационный экран

Критический перепад соответствует достижению максимальной мощности и скорости потока. Приближенно для фронтального перекрытия можно принимать:

; (2.2)

Изменение перепадов, скоростей, расходов и мощности потока при фронтальном перекрытии можно наглядно представить в виде интегрального графика (рис. 2.16).

При пионерном перекрытии различают две стадии: водослива и быстротока, или шлейфообразования.

Рис. 2.16. График изменения гидравлических характеристик потока в проране при фронтальном способе перекрытия

Максимальная скорость и максимальные удельные мощности при пионерном перекрытии наблюдаются при смыкании откосов банкета по дну. При этом достигается критический перепад , причем он близок к конечному перепаду (Рис.2.17), т. е. для пионерного перекрытия можно принимать

Рис. 2.17. Изменения гидравлических характеристик при перекрытии реки пионерным способом

Критический перепад при фронтальном перекрытии; критический перепад при пионерном перекрытии; критическая скорость при фронтальном перекрытии; критическая скорость при пионерном перекрытии; расход по водоотводящему тракту; расход через проран; конечный перепад

Таким образом, максимальные скорости при фронтальном перекрытии значительно ниже, чем при пионерном (при одинаковых конечных перепадах ). Поэтому он имеет преимущество для применения при перекрытии рек, у которых в русле залегают легкоразмываемые грунты. Но его применение усложняется необходимостью устройства моста через проран для отсыпки банкета. При применении пионерного способа перекрытия, наоборот, утяжеляются гидравлические условия в русле, но упрощаются организация и производство работ, не требуется устройства моста.

Выбор способа перекрытия в принципе должен осуществляться на основе технико-экономического сравнения вариантов.

Наибольшее влияние на выбор способа перекрытия оказывают природные геологические и гидрологические условия в створе перекрытия. От гидрологических условий зависит также выбор величины расчетного расхода перекрытия и сроков перекрытия русла.

Сроки перекрытия русла приурочиваются к меженным периодам и обычно устанавливаются в конце судоходного периода в осенне-зимние месяцы.

При строительстве водопроводно-канализационных систем плани­ровочные насыпи в виде дамб и земляных плотин устраивают в составе ре­гулирующих и резервных водохранилищ, шламонакопителей, речных водо­заборов и других сооружений. Все планировочные насыпи, независимо от их назначения, возводят из однородных грунтов с разравниванием отсыпаемого грунта горизонтальными или слабонаклоненными слоями и последу­ющим их уплотнением.

Для отсыпки грунта участок насыпи разделяют на равновеликие по площади карты, на каждой из которых последовательно производят следу­ющие операции: выгрузку, разравнивание, увлажнение или просушивание и уплотнение грунта (рис. 4.27, а). Выбор типа машин для устройства насыпи зависит от общей схемы ее возведения, т.е. из боковых резервов, выемок или карьеров, а также от расстояния транспортирования грунта.

Для отсыпки насыпи из боковых резервов или выемок применяют следующие машины: бульдозеры - при высоте насыпи до 1 м и дальности перемещения до 50 м, скреперы - при высоте насыпи до 1 ... 2 м и дальнос­ти доставки 50... 100 м; экскаваторы-драглайны - для укладки грунта в насы­пи высотой 2,5 ... 3 м. В случае отсыпки насыпи из специальных резервов (карьеров), из которых грунт перемещают в продольном направлении, при­меняют: при дальности перемещения до 100 м - мощные бульдозеры, от 100 до 300 м - самоходные скреперы емкостью 9 .. 15 м 3 и экскаваторы (одно­ковшовые или многоковшовые) с погрузкой грунта в транспортные средст­ва. Насыпи, возводимые из грунта, доставленного автомобилями-самосва­лами, делят на участки по 100 м; на одном из них грунт разгружают, а на другом разравнивают бульдозерами и уплотняют (рис. 4.27, б). При этом вы­груженный грунт разравнивают бульдозером по всей ширине насыпи слоя­ми толщиной 0,3 ... 0,4 м. Толщина разравниваемых слоев должна соответст­вовать возможностям грунтоуплотняющих машин. При укладке грунта скреперами его разравнивают ножом скрепера в процессе отсыпки.

Рис. 4.27 – Технологические схемы устройства планировочных насыпей

1 – автосамосвал, 2 – бульдозер, 3 – направление движения самосвалов, 4 - последовательность движения катка, 5 - каток

При доставке грунта автомобилями или колесными тракторами-тя­гачами в землевозных тележках толщина отсыпаемого и уплотняемого слоя может достигать: из глинистого и суглинистого грунта 0,5 м, из супесчано­го 0,8 и из песчаного 1,2 м. Если насыпь отсыпают слоями 0,3 м с примене­нием автосамосвалов, тракторов с прицепами и скреперов, то уплотнять слои грунта необязательно, так как в процессе отсыпки насыпи машинами она будет уплотнена настолько, что ее осадка будет незначительна. Движение машин (са­мосвалов, скреперов) следует регулировать по всей ширине насыпи. К отсыпке последующего слоя можно переходить только после разравнивания и уплотнения нижележащего слоя грунта до требуе­мой плотности. Требуемого уплотнения грунта можно достигнуть при оптимальной влажности грунта. Поэтому его следу­ет уплотнять сразу после отсыпки, чтобы не допустить его пересыхания.

Насыпи возводят горизонтальными слоями с последующим уплотнением. Нижние слои могут отсыпаться из плотных глин, а верхние только из дренирующих песчаных грунтов. При возведении всего основания насыпи из водонепроницаемых глинистых грунтов требуется устройство тонких дренирующих прослоек толщиной 10...15 см, но недопустимо производить укладку тех и других слоев вперемешку и наклонными слоями. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного краевыми участками насыпи. Для отсыпки насыпи не рекомендуется применять супеси, жирные глины, торф, грунты с органическими включениями.

Критерием уплотнения принята требуемая плотность грунта, выра­женная объемной массой скелета грунта, или коэффициент стандартного уплотнения (К у), равный отношению требуемой плотности скелета грунта к его максимальной стандартной плотности. Коэффициент уплотнения грунта 0,95 ... 0,98 является оптимальным и обеспечивает достаточную прочность всего сооружения, при этом возможная со временем осадка грунта будет незначительной. В сухую, жаркую погоду грунты перед уплотнением целесообразно полить водой.

Механические методы уплотнения в зависимости от характера воз­действия рабочих органов на грунт и конструктивного решения средств механизации делятся в основном на следующие виды: укатка, вибрирование, трамбование и комбинированный метод.

При уплотнении грунта укаткой используют катки пневмоколесные, кулачковые, решетчатые и с гладкими вальцами. В исполнении они мо­гут быть различные по массе, самоходные, полуприцепные и прицепные.

Пневмокатками в зависимости от их типа и характеристики грунта могут уплотняться связные грунты с толщиной слоя (в рыхлом состоянии) 15 ... 75 см и несвязные - при толщине слоя 25 ... 90 см; число проходов катка по одному следу при опытном уплотнении соответственно равно 5 ... 12 и 4 .. 10 раз.

Кулачковыми катками уплотняют только связные грунты при тол­щине слоя 20 ... 85 см и числе проходов 6 ... 14 раз.

Катки с гладкими вальцами используют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 10 ... 15 см.

При уплотнении грунта укаткой различают две схемы движения катков: челночная и по кругу.

При уплотнении грунта вибрированием применяются вибрацион­ные катки (виброкатки), виброплиты, вибротрамбовки и глубинные вибро­уплотнители. Этот метод рационален в основном для несвязных и малосвяз­ных грунтов.

Виброкатки с гладкими вальцами применяют для уплотнения связ­ных грунтов толщиной 15 ... 50 см и несвязных - толщиной 15 ... 70 см. Осо­бый интерес представляют одновальцовые малогабаритные самоходные ви­брокатки с массой до 0,7 т, обеспечивающие ширину уплотня­емой полосы 66 см. Ими производят уплотнение в стесненных условиях, в том числе в узких траншеях, вблизи трубопроводов, фундаментов и стен, где применение других машин затруднено.

Виброплиты также используют для уплотнения несвязных и мало­связных грунтов. По конструкции они состоят из уплотняющей плиты с ви­бровозбудителем и подмоторной рамы с двигателем, на которой закреплена рукоять управления или крановая подвеска. Самопередвигающиеся легкие и тяжелые виброплиты типа Д и S vp используют при обратной засыпке па­зух и траншей для уплотнения слоя несвязного грунта толщиной 20 ... 60 см. Подвесные (к крану) виброплиты типа ВПП (с массой 1 ... 2,7 т) применя­ют для уплотнения связных и несвязных грунтов при толщине слоя 50 ... 80 см.

Глубинное уплотнение с помощью виброударной установки типа ВУПП эффективно для водонасыщенных средне- и мелкозернистых песков при глубине 2,5...6 м. Установку погружают и извлекают из грунта с помощью вибропогружателя и крана. Уплотнение песка обеспечи­вается по площади диаметром 4 - 5 м.

Уплотнение грунта методом трамбования осуществляют с помо­щью трамбовочных машин, навесных плит и механических трамбовок. Этот метод дает хороший эффект при уплотнении связных и несвязных, в том числе крупнообломочных грунтов, а также сухих комоватых глин.

С помощью трамбовочных машин типа ДУ-12 уплот­няют грунты в основании при толщине слоя до 1,2 м. Уплотнение осуще­ствляют проходками шириной 2,6 м поочередными ударами двумя плита­ми массой 1,3 т способом свободного их падения на грунт.

При использовании навесных трамбующих плит глубина уплотне­ния грунта зависит от диаметра и массы трамбующего органа. Свободно подвешенные плиты поднимают на высоту 1 - 2 м и при их паде­нии за несколько раз уплотняют грунт.

Трамбование тяжелыми плитами с диаметром 1 - 1,6 м массой 2,5 - 4,5 т обеспечивает уплотнение слоя толщиной 1,2 - 1,6 м для связного и 1,4 - 1,8 м для несвязного грунта. Грунт уплотняют полосами шириной 0,9 диаметра трамбующего органа с перекрытием смежных следов на 0,5 диа­метра.

Для уплотнения грунтов в стесненных условиях целесообразно ис­пользовать такие навесные средства, как гидравлические и пневматические молоты с уплотняющими плитами. Толщина уплотняемого слоя в зависимо­сти от типа молота будет для связных грунтов 0,25 - 0,7 м и 0,25 - 0,4 м, для несвязных - 0,3 - 0,8 м и 0,3 - 0,5 м. В таких случаях эффек­тивны также пневмопробойники и станки ударноканатного бурения. Обра­зуемые при уплотнении скважины следует засыпать местным грунтом сло­ями по 1 м с уплотнением. В результате вокруг скважины образуется зона уплотненного грунта размером 2,5 - 3 диаметра скважины.

В стесненных и неудобных местах при засыпке, например, тран­шей, ям и котлованов применяют механические трамбовки с ручным управ­лением, в том числе самопередвигающиеся электротрамбовки типа ИЭ и пневматические трамбовки ТР и Н. Электротрамбовками мас­сой от 18 до 180 кг уплотняют несвязный грунт при толщине слоя 0,15 - 0,5 м, массой 80 и 180 кг - связный грунт при толщине слоя соответ­ственно 0,3 и 0,4 м.

Инженеры-гидростроители В. Хаблов и Ю. Николаев Фото О. Николаева

Весной, когда бурно разливаются ручьи, во дворах и на улицах появляются бригады гидростроителей. Сдвинув на затылок надоевшие за зиму ушанки, расстегнув теплые пальто, вспотевшие и счастливые работники увлеченно сооружают величественные плотины.

Вначале с обоих берегов ручья ребята валят в воду камни, обломки кирпичей, гальку. Растет каменный хребет будущей плотины - банкет, сближаются словно для рукопожатия его ветви, вскипает и пенится в узкой горловине вода. Наступает ответственный момент: перекрытие узкого прохода - прорана. Тут надо действовать расчетливо и решительно: не перекроешь проран самым большим, самым тяжелым камнем - прорвется вода, смоет плотину, моргнуть не успеешь!

Но вот закрыт и проран. Нет проходу воде. Теперь не зевай, насыпай на банкет повыше землю да песок, спеши - вода не ждет, все выше поднимается она, вот-вот хлестнет через верх плотины.

Торопятся пацаны, наращивают плотину, соревнуются с мутной вешней водой. И невдомек им, что в своей работе они повторяют то, что тысячелетия назад изобрели наши предки. Перекрытие реки с обоих берегов - самый древний из известных человеку способов сооружения плотин.

Перегораживали этим способом небольшие речушки и ручьи.

Когда же потребовалось вращать тяжелые фабричные колеса и мельничные жернова, пришлось перекрывать более крупные реки. Техника тогда была слаба, большинство работ производилось вручную, поэтому перегораживать реки дедовским способом стало невозможно: не успевали грабари отсыпать надежный банкет. Да и не на чем было подвозить достаточно крупные камни.

И люди пошли на хитрость: через реку перебрасывали прочный мост на надежных опорах - ряжах, - бревенчатых срубах, наполненных камнем. Въезжали на мост телеги с камнем и ссыпали его в воду. Сразу расширился фронт работ, летели в воду каменные глыбы. Вода тяжело ворочала их, пыталась нести по течению. Но камни застревали между ряжами, перегораживали путь воде. Не с боков, постепенно сужая реку, росла плотина, а со дна. Так было легче и удобней.

Этим способом можно было перекрывать большие полноводные реки. А появление грузового автотранспорта давало возможность отсыпать банкеты еще быстрей: ведь грузоподъемность машины не сравнишь с грузоподъемностью грабарки.

Вместе с тем машинами можно было перевозить куда более крупные глыбы, чем на телегах. Такие глыбы реке было трудней унести, их не нужно было придерживать ряжами моста.

Стали строить на реках наплавные мосты на понтонах. Один за другим проходили по такому мосту тяжелые грузовики, ссыпая в воду камень и огромные бетонные блоки.

Кроме того, строить наплавной мост много дешевле и быстрей» поэтому такой способ перекрытия нашел широкое применение. Этим способом, например, перекрывали реку при постройке Каховской и Куйбышевской ГЭС. Затем на отсыпанный каменный банкет с помощью земснарядов намывают песок и землю.

Появление мощных гидротехнических машин - земснарядов - вызвало к жизни еще один метод перекрытия рек. Он совсем прост. Земснаряд гонит по трубопроводу перемешанную с галькой и песком землю, так называемую пульпу, прямо на место будущей плотины. Здесь не отсыпается банкет. Пульпа, оседая в воде, создает тело будущей плотины.

Таким методом можно перекрывать неширокие и спокойные реки и их притоки. Это и проделали гидростроители, перекрыв так один из рукавов Волги - Ахтубу. Безбанкетным методом была перекрыта и река Днестр при строительстве Дубоссарской ГЭС.

Но творческая мысль строителей вновь и вновь возвращалась к простому методу, каким перекрывали реки наши предки. Ведь в этом случае не нужно строить мост для отсыпки банкета.

Современная техника создала условия для того, чтобы старый метод можно было применить на огромных реках. > Теперь не слабые руки человека должны были усмирять непокорную реку. Новые мощные машины - бульдозеры, самосвалы, подъемные краны - двумя отрядами можно бросить на штурм реки, с обоих берегов продвигать с их помощью банкет к середине реки. При этом сама плотина может служить мостом, по которому будет подвозиться камень для банкета. Чтобы не мешать судоходству, работать можно было бы даже зимой и одновременно отсыпать земляную плотину. Все это сократило бы срок постройки электростанции, удешевило бы ее строительство.

Лабораторные исследования, многочисленные расчеты и опыты подтвердили правильность предположений. Скоро преимущества нового метода подтвердили и практики: этим методом были возведены банкеты Нарвской ГЭС и Кзыл-Ординского гидроузла.

Но выгоды нового метода были бы особенно ощутимы при перекрытии мощных судоходных рек, таких, как великие реки Сибири.

И вот, пока инженеры решали, где и как применить новый метод, сама жизнь потребовала его применения.

Это случилось осенью прошлого года при сооружении плотины Новосибирской ГЭС на Оби. Здесь не было парадного показа «нового старого» метода - метод «вступил в бой» в невероятно тяжелых условиях, когда в сражении с водой наступил решительный момент, требующий ввода главных сил.

Вот как это произошло.

Строители начали штурм Оби ранним утром 25 октября 1956 года с двух мостов: наплавного и ряжевого (см. цветную вкладку). Сначала все шло как обычно: два дня подряд непрерывным потоком шли по мостам самосвалы, росла на дне реки каменная стена, запирая последний выход бушующей Оби. Чтобы уменьшить напор воды, строители, взорвав перемычку в подводящем канале, открыли Оби путь в котлован водосливной плотины.

Но разгневанная Обь не удовлетворилась открытым для нее путем. Воды ее хлынули в котлован ГЭС, угрожая затопить его. Сотни людей бросились на спасение котлована и отстояли его. Тогда вступила коварная река в союз с холодным осенним ветром, швырнула громадные волны на мосты.

Сорвался с места и затонул наплавной мост. В кромешной тьме шли на штурм массы обской воды, на площадке были оборваны злектропровода, продолжать перекрытие реки по намеченному плану было невозможно. И строители начали отсыпку банкета по-новому, с обоих берегов. Наступление продолжалось.

Не ослабевая, шел поток самосвалов, засыпая проран. Но теперь им на помощь пришли бульдозеры. Они сталкивали с самого торца уже отсыпанного правобережного участка банкета огромные каменные глыбы и железобетонные «ежи», связанные толстой проволокой в гирлянды. С левого берега паровой кран сыпал в проран громадные металлические клетки, наполненные камнем и обломками скал, и железобетонные балки.

И стих бешеный напор воды, смирилась Обь. 3 ноября ширина прорана уменьшилась до 20 метров, а скорость течения снизилась с пяти до четырех с половиной метров в секунду.

В ночь на 4 ноября проран был закрыт. Человек одержал победу над непокорной сибирской рекой, и победой этой он был обязан, помимо всего, новому методу!

«Новому ли? - может кто-нибудь усомниться. - Ведь это тот самый метод, который давным-давно применяли наши предки».

И мы уверенно ответим: «И все-таки новому!»

Потому что никогда еще не перекрывались такие огромные реки столь смелым и быстрым методом; потому что. применив целую армию строительных машин, человек раскрыл совершенно новые, невиданные возможности метода; потому что древнее искусство предков заискрилось и засияло в труде советских людей, словно заново отшлифованный старинный драгоценный камень!

Новый способ назван «пионерным». Ведь камень отсыпается не вбок, как при других методах, а всегда вперед, с торцов половинок банкета, с обоих берегов навстречу друг другу. Вперед и только вперед!

Это название отражает и другое: постоянное стремление советских людей прокладывать новые пути в науке и технике, быть пионерами великих дел. И всегда вперед и только вперед!

Использование: возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории. Сущность: создание 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. Технический результат: 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. Повышение надежности монтажа и бесперебойность работы независимо от погодных условий и волнения на акватории. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2447226

Изобретение относится к способам возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории.

Типичными аналогами технологии возведения гидротехнических сооружений являются технические решения , модифицирующие традиционные способы 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 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 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 , не может быть использован в гидротехническом строительстве большепролетных мостовых конструкций.

В способе 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 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 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

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 .

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 ) 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.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории, включающий погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО), отличающийся тем, 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что 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.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что 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 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.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, 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°.

5. Способ по п.1, отличающийся 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.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, 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.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что 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.

8. Способ по п.1, отличающийся 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.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции монтируют 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.

Страница 4 из 13

3. ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПЕЙ СПОСОБОМ ОТСЫПКИ ГРУНТОВ В ВОДУ

3.1. Способ отсыпки грунтов в воду применяется для возведения пло-тин, дамб, противофильтрационных элементов, напорных сооружений в виде экранов, ядер, понуров и засыпки в сопряжениях земляных сооруже-ний с бетонными. На возведение насыпи способом отсыпки грунтов в воду и подготовку под нее основания и сопряжений с берегами проектная организация должна разрабатывать технические условия, включающие требования по организации геотехнадзора.

3.2. Отсыпку грунтов в воду следует производить пионерным способом как в искусственные, образованные обвалованием, так и в естественные водоемы. Отсыпка грунтов в естественные водоемы без устройства пере-мычек допускается только при отсутствии скоростей течения, способного размывать и уносить мелкие фракции грунта.

3.3. Отсыпка грунтов должна производиться отдельными картами (пруд-ками), размеры которых определяются проектом производства работ. Оси карт укладываемого слоя, расположенные перпендикулярно оси сооружений, следует смещать относительно осей ранее уложенного слоя на величину, равную ширине основания дамб обвалования. Разрешение на создание прудков для отсыпки следующего слоя выдают строительная лаборатория и технический надзор заказчика.

3.4. При отсыпке насыпи в естественные водоемы и прудки глубиной от уреза воды до 4 м предварительная толщина слоя должна назначаться из условий физико-механических свойств грунтов и наличия запаса сухого грунта над горизонтом воды для обеспечения прохода транспортных средств согласно табл. 2.

Таблица 2

Толщина слоя отсыпки корректируется в процессе возведения насыпей.

При глубинах естественных водоемов от уреза воды свыше 4 м возмож-ность отсыпки грунтов должна определяться опытным путем в производст-венных условиях,

3.5. Дамбы обвалования в пределах возводимого сооружения следует выполнять из грунта, укладываемого в сооружение. Продольными дам-бами обвалования могут служить переходные слои или фильтры с экрана-ми на внутреннем откосе из водонепроницаемых грунтов или искусствен-ных материалов.

Высота дамб обвалования должна быть равна толщине отсыпаемого слоя.

3.6. При отсыпке грунтов горизонт воды в прудке должен быть постоян-ным. Избыток воды отводится в соседнюю карту по трубам или лоткам или перекачивается на вышележащую карту насосами.

Отсыпка должна производиться непрерывно до полного заполнения прудка грунтом.

В случае вынужденного перерыва в работе свыше 8 ч вода из прудка подлежит удалению.

3.7. Уплотнение отсыпаемого грунта достигается под воздействием собственной его массы и под динамическим воздействием транспортных средств и движущихся механизмов. В процессе отсыпки необходимо обеспечивать равномерное движение транспорта по всей площади отсыпаемой карты.

3.8. При подвозке грунта скреперами сбрасывание грунта непосредствен-но в воду не допускается. В этом случае сбрасывание грунта в воду должно выполняться бульдозерами.

3.9. При среднесуточной температуре воздуха до минус 5 °С работы по отсыпке грунтов в воду производятся по летней технологии без про-ведения специальных мероприятий.

При температуре наружного воздуха от минус 5 °С до минус 20 °С отсыпку грунтов следует производить по зимней технологии, выполняя дополнительные мероприятия по сохранению положительной температуры грунта. Воду в прудок необходимо подавать с температурой выше 50 °С (при соответствующем технико-экономическом обосновании)

3.10. Размеры карт при работе по зимней технологии должны назначаться из условий недопущения перерыва в работе; отсыпка грунтов на карте должна быть закончена в течение одного непрерывного цикла.

Перед заполнением карт водой поверхность ранее уложенного слоя должна очищаться от снега и должно быть обеспечено оттаивание верхней корки мерзлого грунта на глубину не менее 3 см.

3.11. При отсыпке грунтов в воду следует контролировать:

выполнение требований проекта и технических условий на возведение сооружений способом отсыпки грунтов в воду;

соблюдение проектной толщины слоя отсыпки;

равномерность уплотнения надводного слоя грунта движущимися транс-портом и механизмами;

соблюдение проектной глубины воды в прудке;

температуру поверхности основания карты отсыпки и воды в прудке.

3.12. Пробы для определения характеристик грунтов должны отбираться по одной на каждые 500 м 2 площади отсыпаемого слоя (подводного) тол-щиной более 1 м - с глубины не менее 1 м, при толщине слоя 1 м-с глу-бины 0,5 м (от горизонта воды в прудке) .