Перекриття русла річки при будівництві річкового гідровузла є одним із складних етапів робіт у загальній схемі пропуску будівельних витрат. Сутність процесу перекриття полягає в перемиканні витрат води в річці на заздалегідь підготовлений на I етапі водовідвідний тракт (різні отвори, тунелі, канали) шляхом поступового або миттєвого завалу русла різного роду матеріалами (піщано-гравистою сумішшю, гірською масою, сортувальним каменем, спеціальними бетонними елементами. (Кубами, тетраядрами та ін), (рис. 2.13).

Мал. 2.13. Загальна схема перекриття русла

1-кам'яний бенкет; 2-проран; 3 - попереднє стиснення русла; 4-контур земляної греблі; 5 - канал, що підводить; 6- проріз у верховій перемичці; 7-земляна гребля; 8-водоскидні отвори будівельного періоду; 9-проріз у низовій перемичці

Перекриття русла здійснюється такими способами: фронтальною відсипкою кам'яного банкету в поточну воду (фронтальний спосіб); піонерною відсипкою кам'яного банкету в поточну воду (піонерний спосіб); намиванням піщано-гравійного ґрунту засобами гідромеханізації (намивний спосіб); миттєвим обваленням у русло земляних чи гірських мас (спосіб спрямованого вибуху); іншими спеціальними способами (скиданням великих бетонних масивів або їх перекиданням, затопленням плавучих конструкцій, забиттям) шпунтових рядів, зануренням тиньових або солом'яних матраців і т. д.).

Найбільш поширеними способами перекриття русла річки є фронтальний та піонерний способи відсипання кам'яного бенкету у воду. Складність перекриття при застосуванні цих способів залежить в основному від двох факторів: максимальної швидкості потоку в прорані Умакс і максимальної питомої потужності потоку, а також загальної потужностіпотоку N.

(2.1)

,

де Q - загальна витрата через проран; q - питома витрата у прорані; -Щільність рідини (води); -перепад рівня води у прорані.

Саме різницею гідровлічних умов та відповідних їм максимальних швидкостей і відрізняються ці способи.

Мал. 2.14. Перекриття русла річки (а-фронтальним способом, б-піонерним способом; в - намивним способом, г - методом спрямованого вибуху, д - бетонними масивами)

1-банкет попереднього стиснення русла; 2- проран; 3 – річковий потік; 4- матеріал, що відсипається; 5 - автосамоскид; б-міст; 7 - рядові підвалини; 8 - подача ґрунту гідротранспортом; 9- шари, що намиваються; 10 - скельний схил річки, що вибухає; 11-спрямований розліт матеріалу; 12-майданчик для виготовлення бетонного масиву; 13-бетонний масив до перекидання, 14 - бетонний масив після перекидання.

При фронтальному перекриттівиявлено чотири характерні зміни кам'яного банкету в міру збільшення перепаду на банкеті та збільшення швидкості потоку (рис. 2.15). При цьому слід розрізняти три характерні перепади на бенкеті: критичний перепад, перепад при виході начерки з води та кінцевий перепад.

Рис.2.15. Стадії формування банкету та гідравлічні умови при фронтальному способі перекриття

I – кам'яний банкет; 2 – протифільтраційний екран

Критичний перепад відповідає досягненню максимальної потужності та швидкості потоку. Приблизно для фронтального перекриття можна приймати:

; (2.2)

Зміна перепадів, швидкостей, витрат та потужності потоку при фронтальному перекритті можна наочно подати у вигляді інтегрального графіка (рис. 2.16).

При піонерному перекриттірозрізняють дві стадії: водозливу та швидкоплину, або шлейфоутворення.

Мал. 2.16. Графік зміни гідравлічних характеристик потоку в прорані при фронтальному способі перекриття

Максимальна швидкість та максимальні питомі потужності при піонерному перекритті спостерігаються при змиканні укосів бенкету по дну. У цьому досягається критичний перепад , причому близький до кінцевого перепаду (Рис.2.17), т. е. для піонерного перекриття можна приймати

Мал. 2.17. Зміни гідравлічних характеристик при перекритті річки піонерним способом

Критичний перепад при фронтальному перекритті; критичний перепад при піонерному перекритті; критична швидкість при фронтальному перекритті; критична швидкість при піонерному перекритті; витрата водовідвідним трактом; витрата через проран; кінцевий перепад

Таким чином, максимальні швидкості при фронтальному перекритті значно нижчі, ніж при піонерному (при однакових кінцевих перепадах). Тому він має перевагу для застосування при перекритті річок, у яких в руслі залягають грунти, що легко розмиваються. Але його застосування ускладнюється необхідністю влаштування моста через проран для відсипання бенкету. При застосуванні піонерного способу перекриття, навпаки, ускладнюються гідравлічні умови в руслі, але спрощуються організація та виконання робіт, не потрібне влаштування моста.

Вибір способу перекриття в принципі має здійснюватися на основі техніко-економічного порівняння варіантів.

Найбільший вплив на вибір способу перекриття надають природні геологічні та гідрологічні умови у створі перекриття. Від гідрологічних умов залежить вибір величини розрахункового витрати перекриття і термінів перекриття русла.

Терміни перекриття русла приурочуються до меженных періодів і зазвичай встановлюються наприкінці судноплавного періоду осінньо-зимові місяці.

При будівництві водопровідно-каналізаційних систем планувальні насипи у вигляді гребель та земляних гребель влаштовують у складі регулюючих та резервних водоймищ, шламонакопичувачів, річкових водозаборів та інших споруд. Всі планувальні насипи, незалежно від їх призначення, зводять з однорідних грунтів з розрівнюванням грунту, що відсипається горизонтальними або слабонаклоненными шарами і подальшим їх ущільненням.

Для відсипання ґрунту ділянку насипу поділяють на рівновеликі за площею карти, на кожній з яких послідовно виробляють наступні операції: розвантаження, розрівнювання, зволоження або просушування та ущільнення ґрунту (рис. 4.27, а). Вибір типу машин для насипу залежить від загальної схемиїї зведення, тобто. з бічних резервів, виїмок чи кар'єрів, і навіть від відстані транспортування грунту.

Для відсипання насипу з бічних резервів або виїмок застосовують такі машини: бульдозери - при висоті насипу до 1 м і дальності переміщення до 50 м, скрепери - при висоті насипу до 1...2 м та дальності доставки 50...100 м; екскаватори-драглайни - для укладання ґрунту в насипу заввишки 2,5...3 м. У разі відсипання насипу із спеціальних резервів (кар'єрів), з яких ґрунт переміщують у поздовжньому напрямку, застосовують: від 100 до 300 м - самохідні скрепери ємністю 9..15 м 3 та екскаватори (одноковшові або багатоківшові) з навантаженням ґрунту в транспортні засоби. Насипи, що зводяться з ґрунту, доставленого автомобілями-самоскидами, ділять на ділянки по 100 м; на одному з них ґрунт розвантажують, а на іншому розрівнюють бульдозерами та ущільнюють (рис. 4.27, б). При цьому вивантажений грунт розрівнюють бульдозером по всій ширині насипу шарами товщиною 0,3...0,4 м. Товщина шарів, що розрівнюються, повинна відповідати можливостям грунтоущільнюючих машин. При укладанні ґрунту скреперами його розрівнюють ножем скрепера в процесі відсипання.

Мал. 4.27 – Технологічні схемипристрої планувальних насипів

1 - автосамоскид, 2 - бульдозер, 3 - напрям руху самоскидів, 4 - послідовність руху ковзанки, 5 - ковзанка

При доставці ґрунту автомобілями або колісними тракторами-тягачами в землевозних візках товщина шару, що відсипається і ущільнюється, може досягати: з глинистого і суглинистого грунту 0,5 м, з супіщаного 0,8 і з піщаного 1,2 м. Якщо насип відсипають шарами 0,3 м із застосуванням автосамоскидів, тракторів з причепами та скреперів, то ущільнювати шари ґрунту необов'язково, так як у процесі відсипання насипу машинами вона буде ущільнена настільки, що її осад буде незначним. Рух машин (самоскидів, скреперів) слід регулювати по всій ширині насипу. До відсипання наступного шару можна переходити тільки після розрівнювання та ущільнення шару грунту, що лежить нижче, до необхідної щільності. Необхідного ущільнення ґрунту можна досягти при оптимальній вологості ґрунту. Тому його слід ущільнювати відразу після відсипання, щоб не допустити його пересихання.

Насипи зводять горизонтальними шарами з наступним ущільненням. Нижні шари можуть відсипатися із щільних глин, а верхні тільки з піщаних грунтів, що дренують. При зведенні всієї основи насипу з водонепроникних глинистих грунтів потрібен пристрій тонких дренирующих прошарків товщиною 10...15 см, але неприпустимо проводити укладання тих і інших шарів упереміш і похилими шарами. Відсипання слід вести від країв насипу до середини для кращого ущільнення ґрунту, обмеженого крайовими ділянками насипу. Для відсипання насипу не рекомендується застосовувати супіски, жирні глини, торф, ґрунти з органічними включеннями.

Критерієм ущільнення прийнята необхідна щільність ґрунту, виражена об'ємною масою скелета ґрунту, або коефіцієнт стандартного ущільнення (К у), рівний відношенню необхідної густини скелета ґрунту до його максимальної стандартної щільності. Коефіцієнт ущільнення ґрунту 0,95...0,98 є оптимальним і забезпечує достатню міцність усієї споруди, при цьому можлива з часом осаду ґрунту буде незначною. У суху, спекотну погоду ґрунти перед ущільненням доцільно полити водою.

Механічні методи ущільнення залежно від характеру впливу робочих органів на ґрунт та конструктивного рішеннязасобів механізації діляться в основному такі види: укочка, вібрування, трамбування і комбінований метод.

При ущільненні ґрунту коткою використовують ковзанки пневмоколісні, кулачкові, гратчасті та з гладкими вальцями. У виконанні вони можуть бути різні за масою, самохідні, напівпричіпні та причіпні.

Пневмокатками залежно від їх типу та характеристики ґрунту можуть ущільнюватися зв'язні ґрунти з товщиною шару (у пухкому стані) 15...75 см та незв'язні – при товщині шару 25...90 см; число проходів ковзанки по одному сліду при дослідному ущільненні відповідно дорівнює 5...12 та 4.. 10 разів.

Кулачковими котками ущільнюють лише зв'язкові ґрунти при товщині шару 20...85 см та числі проходів 6...14 разів.

Катки з гладкими вальцями використовують для ущільнення зв'язкових та незв'язних ґрунтів при товщині шару 10...15 см.

При ущільненні ґрунту коткою розрізняють дві схеми руху ковзанок: човникова та по колу.

При ущільненні ґрунту вібруваннямзастосовуються вібраційні котки (віброкатки), віброплити, вібротрамбування та глибинні віброущільнювачі. Цей метод раціональний в основному для незв'язкових та малозв'язкових ґрунтів.

Віброкатки з гладкими вальцями застосовують для ущільнення зв'язкових грунтів товщиною 15...50 см і незв'язних - товщиною 15...70 см. Особливий інтерес представляють одновальцеві малогабаритні самохідні віброкатки з масою до 0,7 т, що забезпечують ширину смуги ущільнюваної 66 см. виробляють ущільнення у стиснених умовах, у тому числі у вузьких траншеях, поблизу трубопроводів, фундаментів та стін, де застосування інших машин утруднено.

Віброплити також використовують для ущільнення незв'язкових та малозв'язкових ґрунтів. За конструкцією вони складаються з ущільнюючої плити з віброзбудником та підмоторної рами з двигуном, на якій закріплена рукоять керування або кранова підвіска. Самопересуваються легкі та важкі віброплити типу Д і S vp використовують при зворотному засипанні пазух і траншей для ущільнення шару незв'язного ґрунту товщиною 20...60 см. Підвісні (до крана) віброплити типу ВПП (з масою 1...2,7 т) застосовують для ущільнення зв'язкових та незв'язних ґрунтів при товщині шару 50...80 см.

Глибинне ущільнення за допомогою віброударної установки типу ВУПП ефективно для водонасичених середньо-і дрібнозернистих пісків при глибині 2,5...6 м. Ущільнення піску забезпечується площею діаметром 4 - 5 м.

Ущільнення ґрунту методом трамбування здійснюють за допомогою трамбувальних машин, навісних плит та механічних трамбувань. Цей метод дає хороший ефект при ущільненні зв'язкових і незв'язних, у тому числі великоуламкових ґрунтів, а також сухих комуватих глин.

За допомогою трамбувальних машин типу ДУ-12 ущільнюють ґрунти в основі при товщині шару до 1,2 м. Ущільнення здійснюють проходками шириною 2,6 м почерговими ударами двома плитами масою 1,3 т способом їх вільного падіння на грунт.

При використанні навісних трамбуючих плит глибина ущільнення ґрунту залежить від діаметра і маси органу, що трамбує. Вільно підвішені плити піднімають на висоту 1-2 м і при їх падінні за кілька разів ущільнюють ґрунт.

Трамбування важкими плитами з діаметром 1 - 1,6 м масою 2,5 - 4,5 т забезпечує ущільнення шару товщиною 1,2 - 1,6 м для зв'язного та 1,4 - 1,8 м для незв'язного ґрунту. Грунт ущільнюють смугами шириною 0,9 діаметра органу, що трамбує, з перекриттям суміжних слідів на 0,5 діаметра.

Для ущільнення ґрунтів у стиснених умовах доцільно використовувати такі навісні засоби, як гідравлічні та пневматичні молоти з плитами, що ущільнюють. Товщина шару, що ущільнюється, залежно від типу молота буде для зв'язних грунтів 0,25 - 0,7 м і 0,25 - 0,4 м, для незв'язних - 0,3 - 0,8 м і 0,3 - 0,5 м .У таких випадках ефективні також пневмопробійники та верстати ударноканатного буріння. Свердловини, що утворюються при ущільненні, слід засипати місцевим грунтом шарами по 1 м з ущільненням. В результаті навколо свердловини утворюється зона ущільненого ґрунту розміром 2,5 – 3 діаметри свердловини.

У стиснених і незручних місцях при засипанні, наприклад, траншей, ям і котлованів застосовують механічні трамбування з ручним управлінням, в тому числі самопересуваються електротрамбування типу ІЕ і пневматичні трамбування ТР і Н. Електротрамбування масою від 18 до 180 кг ущільнюють ,15 - 0,5 м, масою 80 і 180 кг - зв'язковий ґрунт при товщині шару відповідно 0,3 та 0,4 м.

Інженери-гідробудівники В. Хаблов та Ю. Миколаїв Фото О. Миколаєва

Навесні, коли бурхливо розливаються струмки, у дворах та вулицях з'являються бригади гідробудівників. Зсунувши на потилицю вушанки, що набридли за зиму, розстебнувши теплі пальта, спітнілі і щасливі працівники захоплено споруджують величні греблі.

Спочатку з обох берегів струмка хлопці валять у воду каміння, уламки цегли, гальку. Росте кам'яний хребет майбутньої греблі - бенкет, зближуються немов для рукостискання його гілки, закипає і піниться у вузькій горловині вода. Настає відповідальний момент: перекриття вузького проходу – прорана. Тут треба діяти обачливо і рішуче: не перекриєш проран найбільшим, найважчим каменем - прорветься вода, змиє греблю, моргнути не встигнеш!

Але закритий і проран. Нема проходу воді. Тепер не позіхай, насипай на банкет вище землю та пісок, поспішай - вода не чекає, все вище піднімається вона, ось-ось хльосне через верх греблі.

Поспішають пацани, нарощують греблю, змагаються з каламутною весняною водою. І невтямки їм, що у своїй роботі вони повторюють те, що тисячоліття тому винайшли наші предки. Перекриття річки з обох берегів - найдавніший із відомих людині способів спорудження гребель.

Перегороджували цим способом невеликі річечки та струмки.

Коли ж потрібно було обертати важкі фабричні колеса і млинові жорна, довелося перекривати більші річки. Техніка тоді була слабка, більшість робіт проводилося вручну, тому перегороджувати річки дідівським способом стало неможливо: не встигали грабарі відсипати надійний бенкет. Та й не було на чому підвозити досить велике каміння.

І люди пішли на хитрість: через річку перекидали міцний міст на надійних опорах - ряжах, - зрубах з колод, заповнені каменем. В'їжджали на міст вози з каменем і посипали його у воду. Відразу розширився фронт робіт, летіли у воду кам'яні брили. Вода тяжко повертала їх, намагалася нести за течією. Але каміння застрягало між рядами, перегороджували шлях воді. Не з боків, поступово звужуючи річку, росла гребля, а з дна. Так було легше та зручніше.

Цим способом можна було перекривати великі повноводні річки. А поява вантажного автотранспорту давала змогу відсипати банкети ще швидше: адже вантажопідйомність машини не порівняєш із вантажопідйомністю грабарки.

Разом з тим машинами можна було перевозити значно більші брили, ніж на возах. Такі брили річці було важче віднести, їх не треба було притримувати ряжами мосту.

Почали будувати на річках наплавні мости на понтонах. Один за одним проходили таким мостом важкі вантажівки, зсипаючи у воду камінь і величезні бетонні блоки.

Крім того, будувати наплавний міст набагато дешевше і швидше» тому такий спосіб перекриття знайшов широке застосування. Цим способом, наприклад, перекривали річку під час будівництва Каховської та Куйбишевської ГЕС. Потім на відсипаний кам'яний бенкет за допомогою земснарядів намивають пісок та землю.

Поява потужних гідротехнічних машин – земснарядів – викликала до життя ще один метод перекриття річок. Він дуже простий. Земснаряд жене трубопроводом перемішану з галькою і піском землю, так звану пульпу, прямо на місце майбутньої греблі. Тут не відсипається бенкет. Пульпа, осідаючи у воді, створює тіло майбутньої греблі.

Таким методом можна перекривати неширокі та спокійні річки та їх притоки. Це і проробили гідробудівники, перекривши так один із рукавів Волги – Ахтубу. Безбанкетним методом було перекрито і річку Дністер під час будівництва Дубосарської ГЕС.

Але творча думка будівельників знову і знову поверталася до простого методу, яким перекривали річки наші предки. Адже в цьому випадку не потрібно будувати міст для відсипання бенкету.

Сучасна техніка створила умови у тому, щоб старий метод можна було застосувати величезних річках. > Тепер не слабкі руки людини мали упокорювати непокірну річку. Нові потужні машини – бульдозери, самоскиди, підйомні крани – двома загонами можна кинути на штурм річки, з обох берегів просувати за їх допомогою банкет до середини річки. При цьому сама гребля може служити мостом, яким підвозитиметься камінь для бенкету. Щоб не заважати судноплавству, працювати можна було б навіть узимку та водночас відсипати земляну греблю. Все це скоротило б термін будівництва електростанції, здешевило її будівництво.

Лабораторні дослідження, численні розрахунки та досліди підтвердили правильність припущень. Незабаром переваги нового методу підтвердили і практики: цим методом було зведено банкети Нарвської ГЕС та Кзил-Ординського гідровузла.

Але вигоди нового методу були особливо відчутні при перекритті потужних судноплавних річок, таких, як великі річки Сибіру.

І ось, поки інженери вирішували, де і як застосувати новий метод, саме життя вимагало його застосування.

Це сталося восени минулого року під час спорудження греблі Новосибірської ГЕС на Обі. Тут не було парадного показу «нового старого» методу – метод «вступив у бій» у неймовірно важких умовах, коли у битві з водою настав рішучий момент, що вимагає введення головних сил.

Ось як це сталося.

Будівельники розпочали штурм Обі рано-вранці 25 жовтня 1956 року з двох мостів: наплавного і рядового (див. кольорову вкладку). Спочатку все йшло як завжди: два дні поспіль безперервним потоком йшли мостами самоскиди, росла на дні річки кам'яна стіна, замикаючи останній вихід бурхливої ​​Обі. Щоб зменшити напір води, будівельники, підірвавши перемичку в каналі, відкрили Обі шлях в котлован водозливної греблі.

Але розгнівана Об не задовольнилася відкритим для неї шляхом. Води її ринули до котловану ГЕС, погрожуючи затопити його. Сотні людей кинулися на порятунок котловану та відстояли його. Тоді вступила підступна річка в союз із холодним осіннім вітром, шпурнула величезні хвилі на мости.

Зірвався з місця і затонув наплавний міст. В непроглядній темряві йшли на штурм маси води, на майданчику були обірвані електропроводи, продовжувати перекриття річки за наміченим планом було неможливо. І будівельники розпочали відсипання бенкету по-новому, з обох берегів. Наступ продовжувався.

Не слабшаючи, йшов потік самоскидів, засинаючи проран. Але тепер їм на допомогу прийшли бульдозери. Вони зіштовхували з самого торця вже відсипаної правобережної ділянки бенкету величезні кам'яні брили та залізобетонні «їжаки», пов'язані товстим дротом у гірлянди. З лівого берега паровий кран сипав у проран величезні металеві клітини, наповнені каменем та уламками скель, та залізобетонні балки.

І стих шалений натиск води, змирилася Об. 3 листопада ширина прорани зменшилася до 20 метрів, а швидкість течії знизилася з п'яти до чотирьох з половиною метрів за секунду.

У ніч проти 4 листопада проран був закритий. Людина здобула перемогу над непокірною сибірською річкою, і перемогою цієї він був зобов'язаний, крім усього, новому методу!

Чи новому? - може хтось засумніватися. - Адже це той самий метод, який давним-давно застосовували наші предки».

І ми впевнено відповімо: "І все-таки новому!"

Тому що ніколи ще не перекривалися такі величезні річки таким сміливим та швидким методом; тому що. застосувавши цілу армію будівельних машин, людина розкрила зовсім нові, небачені можливості методу; бо стародавнє мистецтво предків заіскрилося і засяяло у праці радянських людей, немов заново відшліфований старовинний дорогоцінний камінь!

Новий спосіб названий «піонерним». Адже камінь відсипається не вбік, як за інших методів, а завжди вперед, з половинок бенкету, з обох берегів назустріч один одному. Вперед і тільки вперед!

Ця назва відображає й інше: постійне прагнення радянських людей прокладати нові шляхи у науці та техніці, бути піонерами великих справ. І завжди вперед, і тільки вперед!

Використання: зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на акваторії. Сутність: створення технології зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на акваторії при реалізації піонерного способу будівництва з використанням тимчасових опор та кондукторів спеціальної конструкції для занурення основних (капітальних) пальових опор. Технічний результат: скорочення термінів будівництва та зниження трудомісткості робіт при спрощенні процесу зведення пальових мостових основ за рахунок виконання робіт без застосування плавзасобів та, значною мірою, за рахунок використання тимчасових опор та кондукторів спеціальної конструкції для встановлення пальових тимчасових та основних (постійних) опор з технологічної платформи, що переміщається з тимчасових опор. Підвищення надійності монтажу та безперебійність роботи незалежно від погодних умов та хвилювання на акваторії. 8 з.п. ф-ли, 1 іл.

Малюнки до патенту РФ 2447226

Винахід відноситься до способів зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на акваторії.

Типовими аналогами технології зведення гідротехнічних споруд є технічні рішення, що модифікують традиційні способиі що вимагають, як правило, застосування плавзасобів (судна, понтони), оснащених підйомними кранами та іншим спеціальним обладнанням.

Основним недоліком цих відомих способів є значна трудомісткість, складність та вартість робіт внаслідок використання плавзасобів, ефективність яких залежить від погодних умов. При цьому встановлення тимчасових (інвентарних) опор підвищення продуктивності ці способи не передбачають.

Відомий спосіб монтажу прогонових будов мосту, що включає зведення об'ємними блоками з використанням тимчасових опор. Однак цей спосіб призначений лише для мостових конструкцій, що споруджуються на суші, і не враховує специфіки монтажу мостів з великими прогонами.

Відомий спосіб зведення моста, що включає виконання постійних опор та монтаж прогонової будови з використанням тимчасових опор, реалізує секційне пролітна будова, але не розглядає особливостей зведення пальових основ на акваторії, тому, як і спосіб , не може бути використаний в гідротехнічному будівництві большепролетных мостових конструкцій.

У способі спорудження морських естакад, прийнятому за прототип, запропоновано за допомогою кранового судна встановлювати тимчасові (інвентарні) блоки для спорудження постійних опор, що прискорює будівельно-монтажні роботи.

Недоліками способу є складність, трудомісткість і великі капітальні витрати, зумовлені застосуванням плавзасобів, неможливість використання в умовах значного хвилювання, що ускладнює досягнення оптимального критерію виробництва складність - вартість - ефективність, тобто. досягнення максимально можливої ​​ефективності за прийнятних складності та вартості. Крім того, у способі не відображена раціональна технологія встановлення тимчасових та постійних опор, не передбачена специфіка зведення пальових опор більшпрогонових мостів значної протяжності.

Сутність пропонованого технічного рішенняполягає у створенні технології зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на акваторії при реалізації піонерного способу будівництва з використанням тимчасових опор та кондукторів спеціальної конструкції для занурення основних (капітальних) пальових опор.

Основний технічний результат запропонованого способу - скорочення термінів будівництва та зниження трудомісткості робіт при спрощенні процесу зведення пальових мостових основ за рахунок виконання робіт без застосування плавзасобів та, значною мірою, за рахунок використання тимчасових опор та кондукторів спеціальної конструкції для встановлення пальових тимчасових та основних (постійних) ) опор з технологічної платформи, що переміщається за тимчасовими опорами. Пропонований спосіб без будь-яких обмежень дозволяє реалізувати піонерний спосіб будівництва великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на акваторіях з різною глибиною (у тому числі при малих глибинах, де використання плавзасобів неможливе) при підвищенні надійності монтажу та безперебійності роботи незалежно від погодних умов та хвилювання на акваторії .

При цьому застосовуючи технологічну платформу спеціальної конструкції забезпечують раціональне поєднання всіх виробничих операцій від монтажу пальової основи та моніторингу (диспетчеризації) до облаштування побутових умов будівельників-монтажників.

Технічний результат досягається в такий спосіб.

Спосіб зведення пальових мостових основ на акваторії включає занурення основних (постійних) пальових опор (ОСВ) у дно акваторії своєбійним обладнанням з використанням тимчасових опор (ВО).

Відмінною особливістюспособу є те, що при спорудженні піонерним способом великопрогонових мостових конструкцій значної протяжності на початковому етапі робіт з крайньої опори (берегового устою) моста виконують занурення з розміщенням на них тимчасових поперечних опорних балок, на які встановлюють технологічну платформу (ТП) з можливістю її переміщення по цих опорних балках, за допомогою якої у міру просування по проектному напрямку робіт послідовно монтують чергові ВО, а також ВЗГ чергової (наступної) пальової основи. При цьому рухливу ТП постачають обладнанням і збірними елементами для монтажу ВО та ВЗГ, великовантажним підйомним краном і пальовим навантажувачем, а також оснащують щонайменше одним закріпленим на ТП кондуктором для розміщення пальових опор ВО та ВЗГ на проектне положення за допомогою підйомного крана з наступним зануренням їх у ґрунт дна пальовим занурювачем на необхідну глибину. На наступному етапі робіт ТП переміщають по знову покладених опорних балках, послідовно виконують чергові ДО до проектної ділянки монтажу ВЗГ і монтують ВЗГ, після чого послідовність операцій повторюють для зведення чергового пальового підстави.

При цьому як основні пальові опори ВЗГ використовують металеві труби великого діаметру 1000-2000 мм, з яких за допомогою занурення в дно виконують пальову основу з вертикальних або похилих паль.

У конкретному випадку виконання способу тимчасову опору ВО виконують, наприклад, у вигляді опори, ортогональної в плані до проектної прогонової будови бруківки і представляє пару тимчасових пальових колон з розміщенням на них тимчасового ригеля, на якому закріплюють тимчасові поперечні опорні балки під технологічну платформу ТП, при цьому ВО виконують у вигляді пальових колон з діаметром, меншим за діаметр ОСО, а число N пар ВО між двома наступними пальовими основами більшпрогонових мостових конструкцій визначають зі співвідношення

Відмінністю способу також є те, що закріплений на ТП кондуктор для занурення ВСО виконують у вигляді двоярусного виносного кондуктора, нижній ярус якого забезпечують опорними напрямними для послідовного монтажу пальових опор з отворами для занурення паль, а верхній ярус виконують з отворами у вигляді склянок опор на проектне положення за допомогою підйомного крана з подальшим зануренням їх у грунт пальовим занурювачем вертикально або з нахилом до вертикалі до 30 °.

Спосіб відрізняється тим, що технологічну платформу ТП оснащують двома кондукторами для монтажу ВО і ВЗГ, закріпленими на протилежних частинах ТП, причому кондуктор для монтажу ВО закріплюють на ТП у напрямку виконання робіт.

Крім того, відмінністю способу є те, що технологічну платформу ТП виконують, принаймні, дворівневої, на верхньому рівні ТП розміщують монтажний великовантажний підйомний кран і пальовий занурювач, а в міжрівневому просторірозміщують модуль енергозабезпечення, модуль паливопостачання, модуль зберігання комплектів необхідного обладнаннята інструментів, модуль диспетчера та зв'язку, побутовий та сантехнічний блоки, при цьому ТП виконують саморухомою або пересувається по опорних балках за допомогою транспортних механізмів.

Як пальовий занурювач для забивання паль ВО і ВЗГ використовують гідромолот, або віброзанурювач, або інше свабійне обладнання, що переміщується від однієї пальової опори до іншої за допомогою підйомного крана ТП.

Спосіб також відрізняється тим, що зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій великої протяжності виробляють одночасно з двох протилежних берегових засад назустріч один одному, при цьому використовують дві ТП, оснащені відповідним обладнанням, пристроями та механізмами.

При цьому в окремому випадку виконання способу поряд за профілем мостових основ проектної мостової конструкції може бути змонтований тимчасовий міст для забезпечення виробництва збірними елементами для монтажу ВО та ВЗГ за допомогою вантажного автотранспорту, при цьому тимчасовий міст з нарощуванням його прольотів одночасно з виконанням ВО монтують за допомогою ТП , яку додатково оснащують третім кондуктором для встановлення пальової основи тимчасового моста.

На кресленні наведена схема технологічного комплексу, що реалізує спосіб зведення пальових бруківок на акваторії, де використані такі позначення: 1 - основні (постійні) пальові опори ВЗГ; 2 - пальові основи; 3 - тимчасові опори ВО; 4 – тимчасові поперечні опорні балки під ТП; 5 – технологічна платформа ТП; 6 - великовантажний підйомний кран; 7 - пальовий занурювач; 8 - кондуктор для монтажу ВО; 9 - кондуктор для зведення ВЗГ; 10 – тимчасовий міст.

Спосіб зведення пальових бруківок на акваторії реалізують наступним чином.

На береговому базовому робочому майданчику виготовляють заготівлю збірних елементів: основні пальові опори ВЗГ 1, як використовують металеві труби великого діаметру 1000-2000 мм; тимчасові пальові опори 3 (колони з діаметром, меншим діаметра ВЗГ); тимчасові поперечні опорні балки 4. З крайньої опори (берегового устою) виконують занурення 3 з розміщенням на них тимчасових поперечних опорних балок 4, на які встановлюють технологічну платформу ТП 5 з можливістю її переміщення по опорних балках 4, за допомогою якої у міру просування по проектному напрямку робіт послідовно монтують чергові 3, а також ВЗО 1 чергового (наступного) пальового підстави 2. Монтаж 3 і ВЗО 1 здійснюють за допомогою підйомного крана 6 і пальового занурювача 7, при цьому для установки 3 застосовують кондуктор, закріплений на ТП 5 по напрямку робіт, а опори ВЗГ 1 занурюють у дно акваторії, використовуючи кондуктор 9, закріплений на протилежній частині ТП 5. Робота ТП та кондуктора відома і аналогічна описаної в .

При цьому тимчасову опору 3 виконують, наприклад, у вигляді опори, ортогональної в плані до проектної прогонової будови мостової конструкції і представляє пару тимчасових пальових колон 3 з розміщенням на них тимчасового ригеля, на якому закріплюють тимчасові поперечні опорні балки 4 під технологічну платформу 5, причому число пар 3 між двома наступними (сусідними) пальовими основами 2 большепролетных мостових конструкцій (40-60 і більше м) визначають зі співвідношення (1).

Закріплений на ТП 5 кондуктор 9 виконують (аналогічно ) у вигляді двоярусного виносного кондуктора, нижній ярус якого забезпечують опорними напрямними для послідовного монтажу пальових опор 1 з отворами для занурення паль, а верхній ярус виконують з отворами у вигляді склянок для розміщення свай положення за допомогою підйомного крана 6 з подальшим зануренням їх у ґрунт дна пальовим занурювачем 7 вертикально або з нахилом до вертикалі до 30°. Палеву основу 2 виконують з вертикальних або похилих паль ВЗГ 1. Як пальовий занурювач 7 для забивання паль ВО і ВЗГ використовують гідромолот, або віброзанурювач, або інше свабійне обладнання, що переміщується від однієї пальової опори до іншої за допомогою підйомного крана 6.

Технологічну платформу ТП 5 виконують, принаймні, дворівневої, на верхньому рівні ТП 5 розміщують монтажний великовантажний підйомний кран 6 і пальовий занурювач 7, а в міжрівневому просторі розміщують модуль енергозабезпечення, модуль паливопостачання, модуль зберігання комплектів необхідного обладнання та інструментів, зв'язку, побутовий і сантехнічний блоки, при цьому ТП 5 виконують саморухомі або пересувається по опорних балках 4 за допомогою транспортних механізмів. При цьому зведення пальових мостових основ 2 завершують армуванням та бетонуванням ВЗГ за допомогою обладнання та матеріалів, розміщених на ТП 5.

Поряд по профілю мостових основ 2 проектної мостової конструкції монтують тимчасовий міст 10 для забезпечення виробництва збірними елементами (заготовленими на береговому базовому робочому майданчику) для монтажу ВО 3 і ВЗО 1 за допомогою вантажного автотранспорту, при цьому тимчасовий міст 10 з нарощуванням його прольотів одночасно з виконанням ВО 3 монтують за допомогою ТП 5, яку додатково оснащують третім кондуктором для встановлення основи пальового тимчасового моста.

У процесі виробництва ТП 5 переміщають по знову покладених опорних балках 4, послідовно виконують чергові 3 до проектної ділянки монтажу ВЗО 1 і монтують ВЗО 1 пальової основи 2, після чого послідовність операцій повторюють для зведення чергової пальової основи.

У окремому випадку виконання способу для прискорення будівельно-монтажних робіт зведення пальових мостових основ великопрогонових (40-60 і більше м) мостових конструкцій великої (до 2-5 км) протяжності виробляють одночасно з двох протилежних берегових засад назустріч один одному, при цьому використовують дві ТП, оснащені відповідним обладнанням, пристроями та механізмами.

Таким чином, з формули та з опису способу та операцій з його виконання випливає, що досягається його призначення із зазначеним технічним результатом, який знаходиться у причинно-наслідковому зв'язку із сукупністю суттєвих ознак незалежного пункту формули, при цьому досягається оптимальний критерійвиробництва «складність – вартість – ефективність», тобто. досягнення максимально можливої ​​ефективності за прийнятних складності та вартості.

Джерела інформації

I. Прототип та аналоги:

1. SU 142212 А1, 30.05.1961 (прототип).

2. UA 2161220 С1, 27.12.2000 (аналог).

3. UA 2260650 С1, 20.09.2005 (аналог).

ІІ. Додаткові джерела за рівнем техніки:

4. SU 1070253 А1, 30.01.1984.

5. SU 1393861 А1, 07.05.1988.

6. ЕА 199800325 А1, 28.10.1999.

7. UA 2098558 С1, 10.12.1997.

8. Нікеров П.С., Яковлєв П.І. Морські порти. - М: Транспорт, 1987, 416 с. (С.118-274).

9. Амбарян О.А., Горюнов Б.Ф., Бєлінська Л.М. Влаштування морських портів. - М: Транспорт, 1987, 272 с. (С.122-199).

10. UA 83075 U1, 20.05.2009.

11. UA 41032 U1, 10.10.2004.

ФОРМУЛА ВИНАХОДУ

1. Спосіб зведення пальових мостових основ на акваторії, що включає занурення основних (постійних) пальових опор (ОСВ) у дно акваторії палябійним обладнанням з використанням тимчасових опор (ВО), який відрізняється тим, що при спорудженні піонерним способом більшпрогонових мостових конструкцій значної протяжності на початковому етапі робіт з крайньої опори (берегового устою) мосту виконують занурення ВО з розміщенням на них тимчасових поперечних опорних балок, на які встановлюють технологічну платформу (ТП) з можливістю її переміщення по цих опорних балках, за допомогою якої в міру просування проектного напрямку робіт послідовно монтують чергові ВО, а також ВЗГ чергової (наступної) пальової основи, при цьому рухому ТП постачають обладнанням і збірними елементами для монтажу ВО та ВЗГ, великовантажним підйомним краном і пальовим занурювачем, а також оснащують щонайменше одним закріпленим на ТП кондуктором для розміщення пальових опор ВО та ВЗГ на проектне положення за допомогою підйомного крана з подальшим зануренням їх у ґрунт дна пальовим занурювачем на необхідну глибину, на наступному етапі робіт ТП переміщають по знову покладених опорних балках, послідовно виконують чергові до проектної ділянки монтажу ВЗГ і монтують ВЗГ, після чого послідовність операцій повторюють для зведення чергової пальової основи.

2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості основних пальових опор ВЗГ використовують металеві труби великого діаметру 1000-2000 мм, з яких за допомогою занурення в дно виконують пальову основу з вертикальних або похилих паль.

3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що тимчасову опору ВО виконують, наприклад, у вигляді опори, ортогональної в плані до проектної прогонової будови бруківки і представляє пару тимчасових пальових колон з розміщенням на них тимчасового ригеля, на якому закріплюють тимчасові поперечні опорні балки під технологічну платформу ТП, при цьому ВО виконують у вигляді пальових колон діаметром, меншим за діаметр ОСО, а число N пар ВО між двома наступними пальовими основами більшпрогонових мостових конструкцій визначають зі співвідношення

де L - відстань між двома сусідніми пальовими основами;

R – допустимий виліт стріли великовантажного підйомного крана.

4. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що закріплений на ТП кондуктор для занурення ВЗГ виконують у вигляді двоярусного виносного кондуктора, нижній ярус якого забезпечують опорними напрямними для послідовного монтажу пальових опор з отворами для занурення паль, а верхній ярус виконують вигляді склянок для розміщення пальових опор на проектне положення за допомогою підйомного крана з подальшим зануренням їх у грунт пальовим навантажувачем вертикально або з нахилом до вертикалі до 30°.

5. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що технологічну платформу ТП оснащують двома кондукторами для монтажу відповідно ВО та ВЗГ, закріпленими на протилежних частинах ТП, причому кондуктор для монтажу ВО закріплюють на ТП у напрямку виконання робіт.

6. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що технологічну платформу ТП виконують, принаймні, дворівневий, на верхньому рівні ТП розміщують монтажний великовантажний підйомний кран і пальовий занурювач, а в міжрівневому просторі розміщують модуль енергозабезпечення, модуль паливопостачання, модуль зберігання комплектів необхідного обладнання та інструментів, модуль диспетчера та зв'язку, побутовий та сантехнічний блоки, при цьому ТП виконують саморухомі або пересуваються по опорних балках за допомогою транспортних механізмів.

7. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що в якості пальового занурювача для забивання паль ВО і ВЗГ використовують гідромолот, або віброзанурювач, або інше свабійне обладнання, що переміщається від однієї пальової опори до іншої за допомогою підйомного крана ТП.

8. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що зведення пальових мостових основ великопрогонових мостових конструкцій великої протяжності виробляють одночасно з двох протилежних берегових засад назустріч один одному, при цьому використовують дві ТП, оснащені відповідним обладнанням, пристроями та механізмами.

9. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що поруч за профілем мостових основ проектної мостової конструкції монтують тимчасовий міст для забезпечення виробництва збірними елементами для монтажу ВО та ВЗГ за допомогою вантажного автотранспорту, при цьому тимчасовий міст з нарощуванням його прольотів одночасно з виконанням ВО монтують за допомогою ТП, яку додатково оснащують третім кондуктором для встановлення пальової основи тимчасового моста.

Сторінка 4 з 13

3. ЗВЕДЕННЯ НАСИПЕЙ СПОСІБ ОСИПКИ ГРУНТІВ У ВОДУ

3.1. Спосіб відсипання ґрунтів у воду застосовується для зведення плотин, дамб, протифільтраційних елементів, напірних споруд у вигляді екранів, ядер, понурів і засипки у сполученнях земляних споруд з бетонними. На зведення насипу способом відсипання ґрунтів у воду та підготовку під нього підстави та сполучення з берегами проектна організація повинна розробляти технічні умови, що включають вимоги щодо організації геотехнагляду.

3.2. Відсипання ґрунтів у воду слід проводити піонерним способом як у штучні, утворені обвалуванням, так і у природні водойми. Відсипання ґрунтів у природні водойми без пристрою перемичок допускається лише за відсутності швидкостей течії, здатної розмивати та відносити дрібні фракції ґрунту.

3.3. Відсипання ґрунтів має проводитися окремими картами (ставками), розміри яких визначаються проектом виконання робіт. Осі карт шару, що укладається, розташовані перпендикулярно осі споруд, слід зміщувати відносно осей раніше покладеного шару на величину, рівну ширині основи дамб обвалування. Дозвіл на створення ставків для відсипання наступного шару видають будівельна лабораторія та технічний нагляд замовника.

3.4. При відсипанні насипу в природні водоймища та ставки глибиною від урізу води до 4 м попередня товщина шару повинна призначатися з умов фізико-механічних властивостей ґрунтів та наявності запасу сухого ґрунту над горизонтом води для забезпечення проходу транспортних засобів згідно з табл. 2.

Таблиця 2

Товщина шару відсипки коригується у процесі зведення насипів.

При глибинах природних водойм від урізу води понад 4 м можливість відсипання грунтів повинна визначатися дослідним шляхом у виробничих умовах,

3.5. Дамби обвалування в межах споруджуваної споруди слід виконувати з ґрунту, що укладається в споруду. Поздовжніми дам-бами обвалування можуть служити перехідні шари або фільтри з екранами внутрішньому укосіз водонепроникних ґрунтів або штучних матеріалів.

Висота дамб обвалування повинна дорівнювати товщині шару, що відсипається.

3.6. При відсипанні грунтів горизонт води в ставку повинен бути постійним. Надлишок води відводиться в сусідню карту по трубах або лотках або перекачується на карту вище насосами.

Відсипання повинне проводитися безперервно до повного заповнення ставка ґрунтом.

У разі вимушеної перерви у роботі понад 8 годин вода з ставка підлягає видаленню.

3.7. Ущільнення ґрунту, що відсипається, досягається під впливом власної його маси і під динамічним впливом транспортних засобів і рухомих механізмів. У процесі відсипання необхідно забезпечувати рівномірний рух транспорту по всій площі карти, що відсипається.

3.8. При підвезенні ґрунту скреперами скидання ґрунту безпосередньо у воду не допускається. В цьому випадку скидання ґрунту у воду має виконуватися бульдозерами.

3.9. При середньодобовій температурі повітря до мінус 5 ° С роботи з відсипання ґрунтів у воду виробляються по літньої технологіїбез проведення спеціальних заходів.

При температурі зовнішнього повітря від мінус 5 °С до мінус 20 °С відсипання ґрунтів слід проводити за зимовою технологією, виконуючи додаткові заходи щодо збереження позитивної температури ґрунту. Воду в ставок необхідно подавати з температурою понад 50 °С (при відповідному техніко-економічному обґрунтуванні)

3.10. Розміри карток при роботі з зимової технології повинні призначатися з умов недопущення перерви в роботі; відсипання ґрунтів на карті має бути закінчено протягом одного безперервного циклу.

Перед заповненням карт водою поверхня раніше покладеного шару повинна очищатися від снігу та має бути забезпечене відтавання верхньої кірки. мерзлого ґрунтуна глибину щонайменше 3 див.

3.11. При відсипанні ґрунтів у воду слід контролювати:

виконання вимог проекту та технічних умовна зведення споруд способом відсипання ґрунтів у воду;

дотримання проектної товщини шару відсипання;

рівномірність ущільнення надводного шару грунту рухомими транспортом і механізмами;

дотримання проектної глибини води у ставку;

температуру поверхні основи карти відсипання та води у ставку.

3.12. Проби для визначення характеристик ґрунтів повинні відбиратися по одній на кожні 500 м 2 площі відсипаного шару (підводного) товщиною більше 1 м - з глибини не менше 1 м, при товщині шару 1 м-с глибини 0,5 м (від горизонту води у ставку).