Портовые гидротехнические сооружения. Основные характеристики причалов Причальная стенка как сооружение

По расположению причальной линии различают открытый причальный фронт вдоль берега; внутренние бассейны, врезанные в территорию порта; причальный фронт в виде широких и узких пирсов, выдвинутых на портовую акваторию, и в виде ступенчатого очертания.

Открытый причальный фронт вдоль берега (рис. а, б) является простейшей формой начертания причальной линии. Однако в такой схеме причальная линия растянута и для портов, создаваемых на открытых побережьях, необходимы значительной длины защитные оградительные сооружения.

Начертание причального фронта

Чаще всего эта форма встречается в портах, расположенных в устьях рек, а также имеющих естественную защиту - лиманах и заливах. Как исключение такое начертание применяли и на открытом морском побережье при наличии специальных требований, как, например, при строительстве Либавского порта, где требовалось создать большой рейд для военных судов.

К портам СССР с причальным фронтом, расположенным вдоль берега, относятся Петропавловск-Камчатский, Владивосток, Архангельск, Рига, Клайпеда, Николаев, Ильичеаск н др.

Бассейны, вырытые в целине берега и окаймленные набережными (рис. в, г), так называемые ковши, начали применять еще в средние века, преимущественно для закрытых приливных бассейнов, названных доками. Позже они получили широкое применение и в безливных морях, особенно в устьях рек.

Наличие широкой низменности в прибрежной полосе благоприятствует созданию бассейнов, а высокие берега, наоборот, препятствуют этому. Основное преимущество ковшей - возможность развития на внутренних береговых участках причального фронта значительного протяжения, что способствует компактной концентрации портового хозяйства, уменьшает длину и стоимость внешних оградительных сооружений.

При наличии бассейнов создаются хорошие условия для районирования порта. Расположение бассейнов, как взаимное, так и относительно моря, принималось различным. В прежнее время, когда не было железных дорог и не учитывались перспективы дальнейшего развития порта, бассейны принимались в форме прямоугольника, перпендикулярного береговой линии, в форме неправильного четырехугольника, в форме многоугольника, а иногда в виде ломаной линии из нескольких бассейнов, расположенных в плане под углом и образующих сложный лабиринт, неудобный для маневрирования судов и для подвода к причалам железнодорожных путей. Такое хаотическое расположение бассейнов можно наблюдать во многих иностранных крупных портах и особенно в Лондонском порту.

В настоящее время наиболее удобными для подхода судов и для оборудования причалов железнодорожными путями считаются косые бассейны, имеющие в плане форму параллелограмма и расположенные под углом к береговой линии. Такими являются большинство новых бассейнов в Гамбургском, Роттердамском, Антверпенском и других портах. С одной стороны такого бассейна может размещаться иногда до 10 причалов.

При наличии большого грузооборота, перерабатываемого на плаву, могут устраиваться широкие бассейны с расположенными посреди них рядами свайных пал или мертвых якорей для швартовки судов, как это сделано, например, в Роттердамском порту.

Площадь бассейна может колебаться в пределах от нескольких гектаров до нескольких квадратных километров; один из крупнейших в мире бассейнов в Роттердамском порту имеет площадь 3 км 2 ; этот бассейн, отрытый в целине берега в форме пятиугольника с одним входом, имеет внутри еще восемь пирсов.

В нашей стране эта схема встречается в Потийском, Ейском, Калининградском и Холмском портах.

Однако в целом в портах СССР бассейны получили сравнительно малое распространение. В дальнейшем, особенно в случае создания крупных портов на морских пологих побережьях, эта схема должна рассматриваться в качестве одного из вариантов.

Причальный фронт в виде широких пирсов, выдвинутых на акваторию порта (рис. д, е), позволяет экономно использовать береговую линию и акваторию порта, создать дополнительную портовую территорию, удобные подходы для судов и железнодорожных путей и обеспечить компактное решение Генерального плана в целом. Эта схема нашла широкое применение как в западноевропейских портах (Марсель, Триест, Генуя, Роттердам и др.), так и в отечественных (Новороссийск, Туапсе, Керчь, Мурманск, Корсаков и др.).

Компоновка причальной линии здесь в общем аналогична ковшам, устроенным в суше. Однако искусственно сооруженные пирсы, как правило, бывают уже, чем территории, оставляемые в целине берега при устройстве внутренних ковшей. Это объясняется тем, что создание широких пирсов с большой складской площадью связано с довольно большими затратами. В настоящее время ширина широких пирсов принимается от 200 до 300 м и более.

Так же как бассейны, широкие пирсы следует делать косыми. Это обеспечивает хорошие условия для подхода судов к причалам и облегчает оборудование расположенных на пирсе причалов и складов железнодорожными путями.

Длина выдвигаемых за линию берега пирсов, как правило, не превышает размеров, требуемых для 3-4 причалов, т. е. всего на пирсе располагается во всяком случае не более 6-8 причалов.

При большей длине пирсов требуется устройство на их территории специальных железнодорожных сортировочных парков, которые трудно разместить. Кроме того, наличие длинных пирсов может существенно затруднить маневрирование судов на акватории порта.

На практике чаще всего строят пирсы, имеющие с каждой стороны по два причала. Торцы пирсов, обращенные к морю, обычно не удается обслужить железнодорожными путями. Отсутствует здесь и складская площадь. Поэтому эту часть пирсов используют обычно в качестве вспомогательных причалов.

Ступенчатая и пирсовая системы причальных линий:

а - ступенчатая причальная линия; б - узкие пирсы

Однако при расположении пирса под углом 370 и менее к береговой полосе на торцовый причал можно подвести железнодорожный путь и создать на нем складскую емкость.

Береговые участки между пирсами чаще всего используют для устройства набережных. Такое сочетание пирсовой системы с набережными, расположенными вдоль береговой, полосы, имеется во многих наших портах (Одесса, Жданов, Ленинград и др.). Внутренняя сторона корневых участков оградительных сооружений часто уширяется и используется как причальная линия.

В последнее время предложено применение причального фронта в виде ступенчатой линии. Эта схема имеет ряд преимуществ по сравнению с причалами, расположенными по одной прямой: возможность устроить самостоятельный железнодорожный подход к группе причалов, что ведет к снижению числа путей и маневровых операций, лучшие условия для специализации участков и др.

Существенный недостаток этой схемы - наличие торцовых участков, по конструкции и стоимости аналогичных основным причалам, которые нельзя использовать под грузовые операции. Кроме того, ступенчатая линия причального фронта осложняет маневрирование судов.

Причальный фронт в виде ряда узких пирсов, выдвинутых в море или реку в форме гребенки, широко применялось в США, особенно в Нью-Йорке, что объяснялось чрезвычайно высокими ценами на береговые участки.

Узкие пирсы строились шириной до 40 м, длиной обычно не более 2-3 расчетных длин судов, ширина бассейнов между пирсами не превышала 80-100 м. На таких пирсах часто перерабатывались штучные грузы с использованием судовых стрел.

Гребенчатая (форма имеет существенные недостатки: малую площадь территории (узкий пирс), большие трудности при маневрировании судов, невозможность оборудования узких пирсов портальными кранами и железнодорожными путями.

В связи с этими недостатками в американских портах в настоящее время чаще строят широкие пирсы с более или менее достаточной складской площадью, перегрузочными механизмами, кордонными и тыловыми железнодорожными путями. Иногда широкие пирсы создают на месте существующих узких пирсов независимо от технического состояния последних.

В СССР узкие пирсы для переработки генеральных грузов не применялись. Отдельно стоящие узкие пирсы имеются в- Туапсе, Одессе, Новороссийске и других портах; предназначаются они для операций с нефтепродуктами и зерном, а также служат в качестве ремонтных причалов на судоремонтных заводах. Во всех этих случаях применение узких пирсов вполне рационально. Возведение узких пирсов может оказаться целесообразным, если их оборудовать соответствующими механизмами для переработки навалочных грузов, например, применить конвейерную схему механизации. Ширина таких специализированных узких пирсов составляет 15- 25 м и более. В ряде случаев узкие пирсы применимы и в качестве пассажирских причалов.

В действительности в крупном порту могут применяться все рассмотренные формы.

Компановка морского порта.

План порта и общие принципы его компоновки

План порта – это общее расположение отдельных его частей, рационально скомпонованных в одно целое.

При разработке плана порта проще всего решается задача по районированию порта, т.е. производство рациональное для данных конкретных условий разделение причального фронта на районы, обосновывается взаимное расположение причалов и производится размещение на них всех требующихся сооружений и устройств.

При компоновке порта обеспечивается оптимальное расположение его элементов – территории, акватории, водных подходов, железнодорожных и автомобильных подъездов, перегрузочных комплектов, оборудования и устройств, сооружений, зданий, инженерных и транспортных коммуникаций.

Порт может иметь удачно спроектированные отдельные части, находится в благоприятных условиях, однако отсутствие увязки между отдельными элементами может неблагоприятно сказаться на взаимодействии отдельных частей его и снизить эффективность работы порта в целом.

Неправильная компоновка и неудовлетворительное размещение отдельных его частей могут оказать вредное влияние на естественный режим побережья в районе порта и вызвать большие дополнительные эксплуатационные расходы. Порт должен иметь достаточные и удобные участки акватории для отстоя и различных операций, выполняемых в порту судами.

Компоновка акватории порта должна обеспечивать удобную эксплуатацию флота:

¾ безопасные и удобные подходы с моря и в пределах порта;

¾ спокойные акватории необходимых размеров и соответствующей формы;

¾ достаточное число удобно расположенных причалов.

Начертание оградительных сооружений и форма портовых бассейнов должны обеспечивать удобство маневрирования транспортных судов, обеспечивая без задержки их вход в порт и постановку под погрузочно-разгрузочные операции.

Компоновка территории порта и её размеры должны дать возможность рационально разместить все объекты, обеспечивающие нормальную деятельность порта, комплексное обслуживания судов транспортного флота, работу береговых объектов других организаций, размещаемых в порту (специализированных комплексов, технического флота, строительных организаций, гидромедслужбы и т.д.). Вблизи от причалов должны быть расположены в достаточном количестве и необходимого размера закрытые склады и открытые складские площадки.

Компоновка порта должна обеспечить не только минимальные затраты на строительство оградительных сооружений, бассейнов, глубоководных причалов, наибольшие площади акватории и территории, но и эксплуатационные расходы.

Подъездные железнодорожные и автомобильные пути, трубопроводный транспорт, внутренние водные пути должны обеспечивать своевременную доставку грузов на причалы или к складам. На территории предусматриваются сортировочные железнодорожные парки и площади для стоянки автомашин достаточных размеров.

Взаимное размещение специализированных районов для переработки разных грузов должно удовлетворять удобству группировки причалов по осадкам обслуживающих судов. Родственные виды грузов должны перегружаться на причалах расположенных в одном или многих районах. Грузы, оказывающие вредное влияние на грузы соседних причалов, должны быть отнесены от них на достаточное расстояние. Причалы с взрыво- и пожароопасными грузами размещают в изолированных районах. Причалы, здания и сооружения на них, являющиеся источниками воздействия вредных веществ или вредных воздействий (шума, вибрации, электро- и радиоволны и т.д.) должны быть отделены от них на санитарно-защитными зонами.

Пути перемещения транспорта с пассажирами и их багажом между пассажирскими причалами, морскими вокзалами, железнодорожными и автовокзалами и аэровокзалами должны быть максимально удобными.

В непосредственной близости от грузовых районов размещают устройства, обеспечивающие комплексное обслуживание флота; базы снабжения продовольствием, бункерованные базы; судоремонтные предприятия с причалами и акваториями для отстоя судов; необходимые здания и сооружения для отдыха и обслуживания экипажа судов и рабочих.

При проектировании генерального плана необходимо учитывать существующие и переплетные специализированные комплексы различных фирм (портовые элеваторы и холодильники, песоперевалочные, нефтеперевалочные базы, базы химических грузов и пищевых грузов, базы сжиженных газов и другие перевалочные базы).

Размещение порта в целом и отдельных его районов должно быть связано с расположением промышленных предприятий, требующих по роду своей деятельности находиться вблизи от береговой черты.

Следует стремиться к кооперированию порта с соседними предприятиями согласованных создания, развития и использования водных подходов, оградительных и берегоукрепительных сооружений, акваторий, поездных путей и инженерных коммуникаций.

При компоновке порта, размещение элементов его акватории и территории, развитии портовых комплексов необходимо производить увязку с планировкой и перспективами развития расположенного в этом географическом районе города или другого населенного пункта.

Необходимо учитывать перспективы дальнейшего развития порта с тем, чтобы при его расширении наиболее полно использовать имеющиеся сооружения и исключить не эффективные.

Компоновка перспективных районов и их взаимное расположение необходимо проектировать в соответствии с намечаемым порядком ввода в эксплуатацию соответствующих специализированных комплексов и объектов.

Взаимное расположение районов порта

Расположение районов порта различного технологического назначения, их функции в выполнении производственных процессов, а также необходимость учета конкретных условий естественного режима выдвигают ряд требований к взаимному расположению участков порта.

Районы, принимающие крупнотоннажные суда, размещают на участках с большими глубинами и удобно расположенных по отношению к входным воротам: районы для судов среднего и малого тоннажа – на участках, защищенных от ветрового воздействия, но с меньшими глубинами. Портовый флот размещают в наиболее защищенной от волнения акватории, в замерзающих портах по возможности ближе к входным воротам.

Одной из основных задач рациональной компоновки порта является устранение вредных воздействий пылящих, ядовитых, а также с неприятными запахами и других подобных грузов на людей и взаимного вредного влияния других грузов. Кроме того, должна учитываться противопожарная безопасность.

Между участками (причалами) различного технологического назначения с целью устранения отрицательного воздействия одних грузов на другие, а также на работников порта и пассажиров предусматривают увеличение расстояний между соответствующими районами, размеры которых указаны в нормативах технического проектирования.

Цемент является сильно пылящим грузом, выделяет сильный запах, оказывает отрицательное воздействие на другие грузы.

Поэтому размещению этих районов необходимо уделять особое внимание в части изоляции из-за вредного воздействия.

При установлении разрыв с районами перегрузки леса, нефтепродуктов, угля необходимо учитывать пожарную безопасность.

Районы с пыльными грузами размещают с подветренной стороны по отношению к другим грузовым участкам и пассажирскому району.

Районирование порта

Районирование порта предполагает территориальную целостность отдельных районов является обязательным условием рациональной компоновки территории порта (Рис.2.1).

Районирование портов определяет номенклатуру районов порта, их взаимное расположение и специализацию технологических перегрузочных комплексов.

Для эффективного решения районирования порта в техническом проекте разрабатываются несколько вариантов размещения районов порта и после составления их технико-экономических и эксплуатационных показателей и учета размеров капиталовложений. Удобства подходов с воды и суши, обеспечение дальнейшего развития каждого района, сочетания порта с населенным пунктом и т.д. применяют вариант, который удовлетворяет всем требованиям.

Номенклатура районов порта включает в себя:грузовые районы (генеральных, навалочных, лесных, наливных, зерновых грузов), пассажирский район, районы размещения объектов комплексного обслуживания судов транспортного флота, зоны общепортовых объектов (режимная территория) и предпортовой зоны (нережимная территория).Рис.2.1.

Расстояние между районами устанавливается с учетом устранения вредных воздействий пылящих, ядовитых и других подобных грузов на людей и взаимного вредного влияния грузов с учетом наиболее опасных преобладающих направлений ветра.

При этом необходимо учитывать, что в летний период процессы образование и распространение пыли наиболее интенсивное, водная поверхность способствует не распространения пыли, влажность уменьшает пылеобразование.

Рис.2.1Схема морского порта. Районы порта:

I-контейнерный; II-технологический щепы; III-круглого леса и пиломатериалов; IV-угольный; V-акватория; VI-портовый флот; VII-центральный ремонтные мастерские; VIII-строительные базы; IX-центральная котельная; X-общепортовый гараж; XI-административно-хозяйственный; 1-ремонтно-механическая мастерская и столовая контейнерного района; 2-здание конторы и вычислительного центра контейнерного района; 3- склад наполнения и опорожнения контейнеров; 4-перегружатели контейнеров в тылу контейнерного района; 5-перегружатели контейнеров на причале; 6-судно-контейнеровоз; 7-бункерная эстакада с транспортером; 8-склад технологической щепы; 9-воздуходувная установка для пневмотранспорта щепы по трубопроводам к причалу; 10-погрузочное устройство у причала на рельсовом ходу; 11-судно-щеповоз; 12-портальный кран на причале для погрузки леса; 13-судно-лесовоз; 14-блок бытовых помещений с конторой лесного и щепного районов; 15-угольный пирс; 16-судно-углерудовоз; 17-перегрузочные (пересыпные) станции; 18-транспортерная галерея от бункеров угля до пересыпных станций; 19-вагоноопрокидывательная установка; 20-тепляки для размораживания угля в вагонах; 21-склады угля для котельной угольного района; 22-паровая котельная угольного района; 23-здание центрального пункта управления автоматизацией угольного комплекса; 24-блок служебно-бытовых помещений со столовой района; 25-резервный склад угля; 26-погрузочно-разгрузочные устройства на угольном складе; 27-магистральная автомобильная дорога; 28-пожарное депо на шесть автомашин с общежитием на 60 чел.; 29-гостиница(межрейсовая) на 200 мест; 30-управление порта; 31-платформа с навесом над железнодорожными путями; 32-база снабжения транспортного флота с магазином; 33-внутрипортовые железнодорожные пути; 34-ограждение районов порта

Взаимное расположение города и порта

Порты и города неразрывно связаны между собой. Это имеет свои преимущества и недостатки. Расположение порта в пределах или непосредственной близости города способствует сокращению путей доставки грузов промышленных предприятий, подвозимых (отправляемых) водным транспортом, а также развитию пассажиропотоков. Однако такая близость имеет и множество негативных сторон. Береговые сооружения порта - силосные корпуса, многоэтажные складские помещения, штабеля навалочных и емкости наливных грузов, далеко не украшают архитектурный облик города.

Порт, располагаемый в прибрежной зоне, обычно отрезает город от моря и лишает его районов, где могут быть размещены зоны отдыха, парки и пляжи. Железнодорожные и автомобильные подходы к порту перерезают территорию города и усложняют движение городского транспорта (Рис.2.2а).

Более удобным является взаимное расположение города и порта, изображенного на рис.2.2б. К такому решению вопроса необходимо стремиться при проектировании новых портов, при наличии существующего комплекса порт-город рекомендуется предусматривать согласованное их развитие в различных направлениях (Рис.2.2в). Портовые сооружения могут нарушать естественный режим побережья. В свою очередь город часто ограничивает деятельность и развитие порта.Городские застройки затрудняют создание новых районов порта или развитие существующих, а так­же оптимальную компоновку подъездов к порту. Совмещение таких сложных комплексов, как порт и город, требует тщательного учета особенностей их деятельности и развития. Примером может служить оптимальное сочетание порта и городом схема на рис.2.3.

Рис.2.2 Взаимное расположение порта и города:

1-море; 2-порт; 3-город; 4-портовые подъездные пути; 5-городские подъездные пути; 6-места пересечения подъездных путей; 7-зона развития порта; 8-зона развития города

Рис.2.3 Сочетание крупного порта с городом:

1-порт; 2-защитная зеленая зона; 3-город; 4-территория промышленного предприятия;5-специализированный промышленный причал; 6-пассажирский причал; 7-железная дорога

Оградительные сооружения (ОС) по форме поперечного сечения разделяют на:

• · ОС вертикального профиля
• · ОС откосного профиля
• · смешанные (нижняя часть откосная, верхняя вертикальная)

Гравитационные ОС вертикального типа в общем случае состоят из:

• · каменной постели
• · подводной части
• · надстройки (надводной части)

Каменную постель устраивают при любых грунтах. При скальных грунтах постель служит для выравнивания поверхности дна и имеет минимальную толщину (0,5 м). Подводная часть (стенка) представляет собой наиболее ответственную волногасящую часть сооружения, воспринимающую основную долю волновых нагрузок.

Конструкционно она может быть выполнена из:

• · бетонных массивов
• · из массивов-гигантов
• · из оболочек большого диаметра
• · свайного типа
• · деревянных ряжей

Сооружения откосного профиля могут с успехом применяться в любых гидрологических и геологических условиях. Ограничение составляет только их высокая стоимость при больших глубинах или необходимость использования внутренней стороны ОС в качестве причала. Откосные ОС выполняют путем отсыпки, наброски или специальной укладки естественного материала (камня), либо искусственных бетонных блоков.

В зависимости от конструкции откосного сооружения можно выделить следующие типы сооружений откосного профиля:

• · из наброски несортированного камня и креплений откосов камнем необходимого веса
• · из наброски сортированного камня и креплений откосов фигурными бетонными блоками или крупным камнем
• · из наброски бетонных массивов на каменной постели

Перечисленные сооружения хорошо гасят волновую энергию, мало ее отражают, не разрушаются от небольших перемещений камней, выдерживают без разрушений значительные осадки основания.

Сооружения откосного профиля получили широкое распространение благодаря возможности их строительства при любой глубине воды и на любых грунтах, простоте возведения и ремонта, себестоимости и надежности в работе.

Недостатки: материалоемки, не могут быть использованы в качестве причальных сооружений.

Оградительные сооружения свайной конструкции:

• а) двухрядные (свайные и шпунтовые)
• б) ячеистые

При сооружении свайных сооружений нет необходимости в создании искусственной постели, которая является относительно дорогой и трудоемкой частью сооружения. Глубина воды в месте строительства не должна превышать 6 метров при деревянных сваях, 12 метров при ограждениях из тяжелого металлического шпунта; при ячеистой конструкции 30 метров. В свайных конструкциях заполнение выполняется из камня, в шпунтовых - из песка. Ячеистая конструкция выгоднее двухрядной, так как благодаря криволинейному очертанию в плане ее внешних стен позволяет уменьшить расход металла.

Условия применения ОС свайной конструкции определяются их особенностями. Они просты по устройству, не требуют возведения постели или иной подготовки основания. К самим грунтам пониженные условия.

Главный недостаток - повышенная опасность разрушения в процессе строительства. Стоимость ОС по сравнению с гравитационными значительно ниже.

1. Молы и волноломы из бетонных массивов

Правильная массивовая кладка стенки на каменной постели.

• 1 -- отсыпь каменная; 2 -- массивы бетонные; 3 -- надстройка бетона
• 2. Молы и волноломы из массивов-гигантов

Железобетонная стенка из массивов-гигантов, заполненных бетоном, песком на каменной отсыпи.

l -- бетонная надстройка; 2 -- массивы-гиганты железобетонные; 3 -- каменная отсыпь.

3. Наброска из бетонных массивов на каменной отсыпи.

• 1 -- каменная отсыпь, 2 -- массивы бетонные.
• 4. Мол из двух наклонных деревянных свайных частоколов, между которыми 2 -- 3 одиночных свайных ряда.

Пространство между свайными частоколами заполнено камнем, над каменной засыпкой уложены бетонные массивы.

• 1 -- надстройка бетонная; 2 -- отсыпь каменная; 3 -- сваи деревянные.
• 5. Мол из ряжа, заполненного камнем, постель каменная, надстройка бетонная.

1 -- надстройка бетонная; 2 -- ряж заполненный камнем; 3 -- отсыпь каменная.

В курсовой работе принимаю первый тип - молы из бетонных массивов.

Причальные сооружения.

По конструкционным признакам делятся на:

• · гравитационные
• · с тонкими стенками
• · “Больверки”
• · с высоким свайным ростверком (на сваях, на колоннах)
• · на специальных основаниях (опускные колодцы)
• · смешанные

Гравитационные ПС применяют главным образом тогда, когда грунты в основаниях сооружений не позволяют использовать свайные конструкции (скальные или с тяжелыми гидрологическими условиями).

В зависимости от конструкции подводной части ГПС могут быть из:

• · кладки бетонных массивов
• · кладки из массивов-гигантов
• · уголкового профиля
• · оболочек большого диаметра
• · деревянного ряжа

Конструкция причального сооружения в общем случае состоит из:

• · искусственного основания (каменной постели)
• · подводной части (надстройки)
• · надводной части

Сооружения в виде тонких стенок представляют собой ряд забитых вплотную друг к другу свай, оболочек, шпунтин (металлических или железобетонных), связанных поверху оголовком или надстройкой из железобетона. Данные сооружения менее чувствительны к возможным перегрузкам. По конструктивному признаку они могут быть незаанкерованными и заанкерованными. Недостаток незаанкерованных стенок - резкое возрастание изгибающего момента в элементе стенки с увеличением глубины.

Заанкерованные тонкие стенки имеют анкерные устройства, состоящие из анкерных тяг и анкерных опор (плиты или сваи). Может быть несколько ярусов анкеров. Наиболее распространены стенки с 1 ярусом анкеров, возводимые на глубине до 12 метров.

Причальные сооружения с высоким свайным ростверком (железобетонная плита поверх свайного поля) возводятся, если грунты основания допускают погружение свай на требуемую глубину. При слабых грунтах этот тип является почти единственно возможным, так как характеризуется небольшим удельным весом и в ряде случаев полным отсутствием распорного давления грунта на них.

• а) сквозные сооружения (безраспорные)
• б) набережные стенки (распорные)

В системе свайного основания сквозных сооружений отсутствуют тонкие стенки из свай или шпунта, которые воспринимают давление грунта.

1. Набережная из правильной массивной кладки на каменной постели с железобетонным верхним строением. За стенкой отсыпана каменная разгрузочная призма. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- каменная постель, 2 -- стенка из бетонных массивов, 3 -- верхней железобетонное строение, 4 -- обратная засыпка, 5 -- каменная разгрузочная призма.
• 2. Ряж деревянный , заполненный камнем, установлен на каменной постели, надстройка из бетонных массивов или каменной кладки; за стенкой отсыпана каменная разгрузочная призма. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- каменная разгрузочная призма, 2 -- каменная постель, 3 -- ряж, заполненный камнем, 4--бетонная надстройка, 5 -- обратная засыпка.
• 3. Набережная железобетонная уголкового типа. Стенка образуется сборными железобетонными плитами -- вертикальной и горизонтальной. Анкерное устройство -- сборные железобетонные плиты, стальные анкерные тяги. Верхнее строение -- сборные железобетонные лицевые плиты, железобетонный оголовок. Засыпка песчаным грунтом. Набережная оборудована отбойными и швартовными устройствами.

• 1-- каменная постель; 2 -- сборная железобетонная плита основания; 3 -- вертикальная железобетонная стенка; 4 -- засыпка песчаным грунтом; 5 -- анкерное устройство.
• 4. Набережная из железобетонных свай , на сваи уложены сборные железобетонные плиты; покрытие по плитам цементобетонное. По откосу отсыпана каменная призма с обратным фильтром из щебня или гравия. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- железобетонные сваи; 2 -- каменная призма; 3 -- железобетонная плита верхнего строения; 4 -- щебеночный контрфильтр.
• 5. Набережная деревянная свайная с бетонным ростверком .Основание набережной из деревянных свай, бетонное или бутобетонное верхнее строение, по откосу крепление камнем, засыпка песчаным грунтом. Набережная оборудована отбойными и швартовными устройствами.

• 1 -- сваи деревянные; 2 -- бетонная надстройка; 3 -- обратная засыпка, 4 -- каменная призма.
• 6. Набережная деревянная свайная с ряжевым надрубом.Основание набережной из деревянных свай, верхнее строение ряжевое, заполненное камнем. Причалы оборудованы швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- ряжевый надруб; 2 -- эстакада; 3 -- сваи.
• 7. Набережная деревянная свайная с каменным ядром . Два сплошных свайных ряда, между которыми забиты 2--3 ряда одиночных свай. Пространство между сплошными рядами свай заполнено каменным ядром. Верхнее строение бетонное или из бутовой кладки. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- сваи деревянные; 2 -- засыпка из щебня; 3 -- бутовая надстройка; 4 -- бетонная плита; 5 -- засыпка из камня.
• 8. Набережная -- деревянная свайная эстакада . Основание из вертикальных деревянных свай, забитых по откосу, верхнее строение -- насадки, прогоны, раскосы, схватки, поднастильные балки и дощатый настил. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- настил; 2 -- прогоны; 3 -- раскосы; 4 -- продольные и попер. схватки; 5 -- сваи деревянные
• 9. Набережная из железобетонного шпунта. Стенка набережной -- шпунт железобетонный; анкерное устройство -- сборные железобетонные плиты, железобетонные сваи, стальные анкерные тяги. Верхнее строение -- сборные железобетонные лицевые плиты, плиты разгрузочной платформы, железобетонный оголовок. Засыпка песчаным грунтом. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

• 1 -- шпунт железобетонный, 2 -- каменная разгрузочная призма, 3 -- засыпка за стенку; 4 -- анкерное устройство
• 10. Набережная из стального шпунта . Стальная шпунтовая стенка заанкерена при помощи стальных тяг за железобетонную плиту или анкерную стенку из стальною шпунта. Верхнее строение -- сборные железобетонные лицевые плиты, плиты разгрузочной платформы, железобетонный оголовок. Засыпка песчаным грунтом. Набережная оборудована швартовными и отбойными устройствами.

1 -- стальной шпунт; 2 -- обратная засыпка, 3 -- анкерная стенка.

В курсовой работе проектирую набережную из правильной массивной кладки.

Под общим понятием морское или речное гидротехническое сооружение подразумевается объект, рассчитанный на взаимодействие с водной средой в разнообразии ее состояний (соленость воды, значительное ветровое волнение, приливные явления, паводки, ледовые воздействия и др.).

Гидротехническое сооружение, предназначенное для обеспечения стоянки около него судна на швартовах, называется причальным сооружением. Причальные сооружения образуют причальный фронт для стоянки судов, выполнения перегрузочных работ, снабжения, отстоя и других операций. Причальная линия отображает плановую конфигурацию расположения причальных сооружений в причальном фронте. Причалом называется участок причальной линии, отведенный для обслуживания одного судна определенных размерений (габаритной длины и осадки в грузу).

Причальные сооружения классифицируются по назначению, расположению в плане, типу конструкций, материалу изготовления, способу строительства.

По эксплуатационному назначению причальные сооружения специализируются в зависимости от рода перерабатываемых грузов, направления грузопотока, типа и размерений швартующихся судов и других специальных факторов.

По расположению в плане причальные сооружения могут быть разделены на набережные, пирсы, плавучие и рейдовые причалы.

Набережными называются причальные сооружения, сопрягающие берег с акваторией фронтально линии уреза воды. Набережная стенка представляет собой конструкцию в виде сплошной подпорной стенки. Сквозная, или эстакадная, набережная - это безраспорное сооружение, сопрягаемое с берегом при помощи отдельно стоящих опор (свай, свай-оболочек). При возведении набережных требуется выполнение сравнительно небольших объемов строительных работ, имеется возможность применения метода поточного строительства, облегчается маневрирование судов технического и специального флота строителей. Значительные тыловые территории за набережными могут быть использованы для временных сооружений строителей.

Пирсы - это причальные сооружения с двусторонним доступом для судов, выступающие с берега в акваторию под углом, по отношению к урезу воды часто прямым. Пирсовая система требует меньшего удельного объема дноуглубительных работ из расчета на причал. Корневые части пирсов примыкают к участкам берега, на которых затруднено расположение временных сооружений строителей из-за отсутствия тыловых территорий.

Плавучие причалы применяют при значительных колебаниях уровня ливных морей, паводковых и ливневых колебаниях рек, недостаточных глубинах у стационарных причалов порта как временные для переработки эпизодического грузопотока и легко убираемые при ледоходах.

Рейдовые причалы устраивают на значительных глубинах защищенных и недостаточно защищенных от волнения акваторий порта, а также на открытых рейдах.

Способы производства работ при возведении причальных сооружений можно классифицировать по важнейшему признаку - степени использования акватории и берега.

Строительство причалов может производиться с воды, с берега, на берегу, комбинированным способом.

При строительстве с воды (рис. 1) применяют плавучие средства. Строительство с берега или на берегу выполняют без участия плавсредств. Строительство с берега может производиться пионерным способом (рис. 2, а-в), применяемым для пирсовых конструкций. Примерами строительства на берегу являются способы: «стена в грунте» (рис. 3); за временными земляными дамбами (рис. 4); шпунтовыми и другими видами перемычек (иногда требующими проведения водоотлива или водопонижения); забивкой стального и железобетонного шпунта в стенки больверков на берегу, а также при опускании колодцев и кессонов на суше. При комбинированном способе строительства временные конструкции устраивают с воды, а постоянные возводят с берега (рис. 5). Деревянные подмосточные сваи для устройства на них нитки рельсового пути под катучую металлическую тележку забивают плавучим копром. Железобетонные сваи основной конструкции погружают при помощи копра, установленного на катучей тележке.

Любой из этих способов требует в заключительной фазе строительства работы дноуглубительных снарядов для образования необходимых глубин на подходных к причалам акваториях и каналах.

Гравитационными называются сооружения, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается собственной массой самого сооружения и массой грунта засыпки, приходящегося на элементы конструкции.

Больверки образованы сплошным шпунтовым рядом и работают на устойчивость за счет защемления шпунта в грунте и анкерных устройств.

Сооружения с высоким свайным ростверком состоят из свайного основания (продольных и поперечных рядов свай) и верхнего строения (ростверка) из Ж/Б элементов. Их устойчивость обеспечивается за счет защемления свай в грунте.

Сооружения с низким свайным ростверком, т.е. сооружения в которых сваи не являются элементом основной конструкции причала, а служат только в качестве его основания, относятся к группе гравитационных сооружений.

По основному материалу причальные сооружения могут быть подразделены на:

1. Деревянные;

2. Бетонные;

3. Железобетонные;

4. Металлические;

5. Смешанные.

Данная классификация пояснения не требует.

При проектировании причальных сооружений приходится назначать следующие характерные

отметки (габаритные размеры по высоте):

1. Отметку кордона или верха причального сооружения;

2. Отметку дна у причала (глубина у причала);

3. Отметку верха подводной части сооружения. Кордон – наивысшая точка причального сооружения.

На определении отметок кордона и дна у причала мы подробно остановились в разделе

«Оградительные сооружения».

Отметка верха подводной части сооружения.

Причальные сооружения подразделяются на две части: А) подводная часть; Б) надводная часть.

Надводная часть возводится насухо и как бы омоноличивает все сооружение в единое целое. Надводная часть сооружается в целях наличия глубокой воды.

Обычно принимают, что верх подводной части должен возвышаться на 20-50 см. над строительным горизонтом.

За строительный горизонт в безливных морях принимается средний многолетний уровень (или средний уровень за 10 лет).

В приливных морях – средний приливный горизонт. В некоторых случаях, в приливных морях, где благодаря строгой регулярности изменения уровней, мы можем заранее предсказать изменение уровня с точностью до 5 – 10 см.

Строительный уровень в этом случае следует выбирать, исходя из длительности производства тех или иных операций,t” и графика колебаний уровня, выбирая при этом возможно более низкий горизонт. Конечно, в этом случае работа требует особой четкости и слаженности.

Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения.

Подразделяются:

1. Постоянные

2. Временные: - Длительно действующие;

- Кратковременно действующие;

Особые.

Собственный вес сооружения;

- вес грунта на сооружении;

- вес постоянного технологического оборудования;

- давление грунта.

К временным нагрузкам относятся: Длительные нагрузки:

- вес складируемых грузов;

- нагрузки от перегрузочных и транспортных средств;

- давление грунта от грузов и от перегрузочных и транспортных средств;

- давление воды при понижении уровня перед сооружением. Кратковременные нагрузки:

Давление воды;

Давление льда;

- нагрузки от судов;

- горизонтальные нагрузки от кранов;

- нагрузки в строительный период. Особые нагрузки:

- давление воды на сооружение при понижении уровня перед ним в условиях выхода из строя 50 % дренажа;

Сейсмические.

При расчете сооружений используют сочетания нагрузок.

Основное сочетание нагрузок – все постоянные, все длительные и одна (две) кратковременные. Особое сочетание нагрузок – основное сочетание плюс одна особая нагрузка.

Давление грунта

С основными положениями теории давления сыпучих тел и основными методами определения давления грунта на подпорные сооружения вы знакомы из курсов «строительной механики» и «механики грунтов». Поэтому здесь мы познакомимся лишь с методами построения эпюр давления грунта применительно к ряду основных конкретных схем сооружений встречающихся при проектировании причальных сооружений. Рассмотрим одну из типовых схем.

Грунт за подпорным сооружением рассматривается как сыпучая среда. Под влиянием собственного веса грунт стремится сползти и занять положение наклонной поверхности под

углом естественного откоса, оказывая распорное давление на сооружение.

В статическом состоянии в случае абсолютно жесткой конструкции стены и основания сыпучая среда оказывает на сооружение давление, которое называется давление покоя.

В момент сдвига стены грунт за стеной приходит в движение и сползает по некоторой поверхности ВС, которая называется поверхностью обрушения, а сползающий массив грунта АВСпризмой обрушения.

Давление, которое оказывает призма обрушения в момент ее сползания, называется активным давлением грунта на сооружение. При воздействии сооружения на грунт возникает его пассивное сопротивление.

Как известно, интенсивность давления грунта в любой точке по высоте равна весу столба грунта умноженному на коэффициент активного давления грунта (коэффициент бокового давления), т.е.

a h a , где

a tg 2 (45 / 2) - по методу Кулона

В причальных сооружениях даже однородный грунт за стеной имеет различные характеристики над и под водой. Изменяется объемный вес и может измениться угол внутреннего трения.

Все изменения характеристики грунта отражаются в эпюре активного давления. При изменении величины в эпюре в месте контакта различных слоев грунта появляется излом в сторону уменьшения

давления, если уменьшается, и в сторону увеличения, если увеличивается (прямая зависимость). При изменении величины в эпюре в месте контакта (раздела) возникает скачок в сторону

уменьшения давления, если увеличивается, и в сторону увеличения, если уменьшается (обратная зависимость).

Лекция №2 Нагрузка на причал от складируемых грузов. Морские порты.

Эксплуатационные нагрузки от грузов, складируемых на причале, принимают равномерно распределенными. В зависимости от рода грузов и назначения причалов эксплуатационные нагрузки разбиты на четыре категории:

О-с – для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном в непосредственной близости к причальной стенке; О-б – для навалочных и насыпных грузов при складе, расположенном вне зоны воздействия грузов на

причальное сооружение (склад в тылу); О-к – для контейнерных грузов;

О – для металлов, оборудования и других грузов при массе груза 10т и более; I – для тарно-штучных и лесных грузов;

II – для зерновых грузов и грузо-пассажирских операций;

III – для нефти, нефтепродуктов, химических, пищевых, наливных грузов и для причалов служебновспомогательного назначения.

Причал и примыкающая к причалу территория порта делятся на три зоны: прикордонную А+Б, переходную В и тыловую Г.

Прикордонная зона простирается от кордона причала до тыловой ночи крана плюс 2м. Протяженность переходной зоны равна 6м. Протяженность тыловой зоны не ограничивают.

Деление территории причала на зоны привязано к ширине колеи портального крана независимо от того, проектируется крановое оборудование причала или нет.

На каждую зону принимают определенную величину нагрузки, интенсивность которой зависит от типа грузов, складируемых на причале.

Величины эксплуатационных нагрузок (1т/м2 =1кПа)

Для речных портов принимается нагрузка 4т/м2 если на причале есть кран и ж/д дорога и 2т/м2 если есть что-нибудь одно из них.

В морских портах крановая сосредоточенная нагрузка Рк заменяется эквивалентной qэ , распределенной на длину полушпалы (1,35м) подкранового пути. Учитывают крановую нагрузку qэ только от прикордонной ноги крана, принимая давление от тыловой ноги равным равномерно распределенному q1 (прикордонной зоны).

Давление грунта от складируемых грузов и перегрузочных средств. Влияние равномерно распределенной нагрузки.

σ∙qi =qi ∙λa

Нагрузки от воздействия судов.

Нагрузки от воздействия судов на причальные сооружения в процессе их эксплуатации подразделяются на:

1. Нагрузки при стоянке судна

- от навала пришвартованного судна под действием ветра или течения, прижимающего судно к причалу;

- от натяжения швартовов под действием ветра или течения, отжимающего судно от причала (противоположно навалу).

2. Нагрузки при подходе судна к причалу

- от навала (удара) судна в момент контакта судна с сооружением и гашения им энергии движения судна при швартовке.

Нагрузки от ветрового навала, течения и волн.

1. Поперечная (перпендикулярная линии кордона) составляющая нагрузки от ветра на судно определяется по формуле:

Wq =73,6∙10-5 ∙Aq ∙Vq 2 ∙ζ , кН

Aq – боковая надводная площадь парусности, м2

Aq =(0,08÷0,13)∙ Lc 2

Lc – длина судна, м

Vq – поперечная составляющая скорость ветра, м/с (р=2%) ζ=f(Lc ) – коэффициент

Wn – значительно меньше Wq

2. Поперечная составляющая нагрузка от воздействия течения на судно определяется по формуле:

Qw =0,59∙Ae ∙Vt 2 , кН

Vt – поперечная составляющая скорости течения, м/с (р=2%)

3. Поперечная составляющая нагрузки от волн:

Q=æ∙γ1 ∙γB ∙h∙Ae

ds – осадка судна

1 f c - коэффициент

В – объемный вес воды

h – высота волны 5% обеспеченности

Ae – боковая подводная площадь парусности, м2

Полная величина поперечной горизонтальной составляющей давления судна от действия ветра Wq передается через отбойные устройства на причал не по всей длине судна Lc , а только по длине прямолинейной части длины корпуса судна (прямолинейной вставки lB ), то есть по длине контакта судна с причалом.

В зависимости от конструкции причала навал судна принимается в расчет в виде распределенной или сосредоточенной нагрузок. Рассмотрим характерные случаи.

Нагрузку от навала судна рассматриваем как распределенную по длине соприкосновения корпуса судна с причалом. Длина соприкосновения в этом судна в этом случае равна длина lB .

Интенсивность равномерно распределенной нагрузки от навала судна: p н 1.1 l В W q , кн / м

1,1 – коэффициент, учитывающий эксцентричность действия ветра (Wq ) по отношению к середине lВ lВ – длина цилиндрической прямолинейной вставки.

lВ ≈0,65 Lc – для всех судов кроме пассажирских, для которых lВ ≈0,5 Lc .

2. Длина причала L n меньше длины прямолинейной вставки l В (Ln

Интенсивность распределенной нагрузки:

p 1.1 W q , кн / м

н L n

3. Нагрузка от навала судна на отдельно стоящие палы.

При расчете пала на навал судна следует учитывать его упругую податливость, так как вся величина давления судна от действия ветра распределяется не на длину причала, а на = Величину силы от навала судна, приходящегося на один пал, определяют по формуле:

p п 1.3 W q , кн

н n n

1,3 – коэффициент неравномерности распределения нагрузок между палами nп – количество пал, приходящихся на прямолинейную вставку корпуса судна.

В общем виде при действии ветра, течения и волн в числителе всех формул необходимо подставлять не

Wq , а θtot :

θtot =Wq + θw +θ

Нагрузки от натяжения швартовов.

Швартовая нагрузка приложена к швартовным тумбам в виде сосредоточенных сил и направлена по швартовому тросу вверх в сторону от тумбы. Но в расчетах учитывается не величина швартовного усилия, действующего на тумбу через трос S, а его составляющие: Sq – поперечная (горизонтальная, нормальная к кордону), Sv – вертикальная и Sn – продольная (тангенциальная, действующая вдоль линии кордона на одну тумбу). Точка приложения S и его составляющих принимается на 0,3 – 0,4 м выше отметки поверхности кордона.

Поперечную (нормальную к кордону) составляющую швартовного усилия, действующую на одну тумбу Sq , определяется по формуле:

S q Q tot

θtot – суммарная поперечная нагрузка на судно от ветра и течения

θtot =Wq + θw

n – число работающих тумб; n=f(Lc ), равно 2, 4, 6, 8 через 20 – 30 м.

Полное швартовое усилие Sи его составляющие вертикальная Sv и продольная Sn легко определяется из треугольников:

α,β– углы наклона швартова, град α =30°; β =20° - судно в грузу, β =40° - судно порожнем (для морских портов).

Нагрузка от навала судна при подходе к причалу.

Нагрузка от навала судна обуславливается тем, что в момент контакта с причальным сооружением судно еще обладает некоторой непогашенной скоростью.

Величина нагрузки от навала судна зависит от величины энергии, которую имеет судно в момент контакта с сооружением, амортизирующих свойств отбойного устройства, упругих свойств сооружения

и упругих характеристик корпуса судна. Чем больше величина упругих свойств всей системы, тем большую величину энергии судна она может поглотить без остаточных деформаций сооружения и судна.

Определение фактической величины навала аналитическим методом сложно не только потому, что необходимо определить величину упругих деформаций всей системы, но и потому, что часть энергии движения судна (в момент контакта с причалом) затрачивается на перемещение массы воды, присоединенной к корпусу судна (присоединенной массы), поворот судна от внецентренности приложения нагрузки, крен судна и другие процессы сопутствующие навалу судна.

На основании обработки экспериментальных данных составлены различные графики и таблицы, по которым можно определить величину навала по вычисленному значению энергии навала судна на причальное сооружение.

Метод определения величины навала по графикам нашел широкое применение в проектировании

и введен с СНиП.

Величину (кинетической) энергии навала судна Eq при подходе к причалу, затрачиваемую на деформацию отбойных устройств, причального сооружения и корпус судна определяется по формуле:

D – водоизмещение судна в полном грузу, т

V- скорость подхода судна, направленная нормально к линии кордона, м/с

Vдопуск =0,08÷0,22м/с

ψ – коэффициент, учитывающий внецентренность приложения нагрузки от навала судна, влияние присоединенной массы воды и другие потери энергии при навале; ψ =0,5-0,65 в зависимости от конструкции причала.

Лекция № 3 Причальные сооружения гравитационного типа.

Причальные сооружения гравитационного типа являются наиболее капитальными и, пожалуй, наиболее долговечными сооружениями.

Примером классического причального сооружения гравитационного типа является набережная – стенка приведенная на рисунке.

Как видно из рисунка набережная стенка состоит в подводной части из кладки массивов, в надводной – из монолитной бетонной стенки. В продольном направлении стенка разрезана температурно-осадочными швами на секции длиной 25м. Стенка расположена на каменной постели. В связи с тем, что давление в каменной наброске распределяется под углом 45 , постель должна выходить за пределы сооружения минимум на толщину постели. Для лучшего выравнивания напряжений в основании стенки нижний курс массивов иногда делается выступающая вперед. Однако, этот выступ не должен выходить за вертикальную линию, проведенную через лицевую грань отбойных приспособлений, с тем чтобы он не мешал швартовке судов.

За стенкой произведена отсыпка каменной призмы, что делается для уменьшения активного давления грунта и предотвращения высачивания грунта через зазоры между массивами. Поверх призмы устраивается обратный фильтр толщиной не менее 0.7 м, который предохраняет призму от просачивания в нее песчаной засыпки. Просачивание засыпки ведет к просадке портовой территории.

Надводная часть выполнена в виде сплошной бетонной надстройки, застроенной на месте. Внутри надстройки устроена продольная галерея для промпроводок (электроснабжение,

водоснабжение и т.д.). Галерея через 10-20 м имеет выходы, устраиваемые в виде колодцев. К надстройке крепятся швартовные тумбы, устанавливаемые вдоль причала на расстоянии 20-25 м (обычно по одной тумбе на секцию).

В местах установки тумб надстройку обычно делают усиленного профиля, т.к. в этих местах на нее передаются значительные швартовные усилия. Усиленный профиль образует так называемый тумбовый массив.

Вдоль причальной линии обычно укладываются железнодорожные и подкрановые пути. Железнодорожные пути укладываются по балластному слою, расположенному на естественном

основании. Подкрановые пути в зависимости от условий могут располагаться как на естественном так и на искусственных основаниях.

Вдоль одного из подкрановых путей, для подачи энергии крановым механизмам устраивается троллейный канал.

Территория порта, примыкающая к причальному сооружению должна быть снабжена усовершенствованным покрытием (асфальт, бетон) и должен представлять из себя гладкую поверхность позволяющую транспортным и перегрузочным механизмам передвижение во всех направлениях. Железнодорожные и подкрановые рельсы должны быть втопленными.

Классификация причальных сооружений.

По конструктивным особенностям причальные сооружения гравитационного типа могут быть подразделены на следующие группы:

1. Сооружения из кладки бетонных массивов

Обыкновенных

Пустотелых

Фасонных

2. Сооружения из массивов-гигантов

3. Сооружения из ряжей (деревянных и Ж/Б)

4. Сооружения уголкового типа

Монолитные

- с внутренним анкером

- с внешним анкером

Контрфорсные

5. Сооружение из оболочек большого диаметра

6. Сооружения на отдельных опорах.

1. Сооружения из кладки бетонных массивов.

В практике мирового портостроения применялись набережные стенки следующих основных типов: трапецеидального профиля, опрокинутого профиля, «на ступе», из пустотелых массивов, системы Равье.

2. Сооружения из кладки обыкновенных массивов.

Пример стенки из правильной кладки обыкновенных массивов приведен ранее

(трапецеидального профиля). Подобные конструкции широко применялись начиная со второй половины 19 века (до этого применялись монолитные конструкции, возводимые за перемычками, в настоящее время почти не применяются). Вес применяемых массивов зависит от имеющегося кранового оборудования и принимался обычно равным 40-60 т.

Недостатком указанных набережных является большой объем бетона и значительная неравномерность напряжений в основании стенок, ведущая к неравномерности их осадок. Во избежание их наклона в сторону гавани при строительстве им придается обратный уклон. По окончании строительства и огрузки набережной в результате неравномерной осадки набережная выравнивалась и становилась вертикально.

Идея выравнивания напряжений и уменьшения распора засыпки нашла воплощение в массивной стенке облегченного профиля с разгружающей консолью, предложенной институтом

«Собзморниипроект». (типовые проекты глубин 13.0; 11.5; 9.75; 8.25; 7.25; 6.5; 4.5 м).

Каменную призму отсыпают так, чтобы через ее тело проходила плоскость обрушения, тогда она будет разгрузочной, уменьшающей величину активного давления. Действие каменной призмы на сооружение принимают от верха призмы до основания, но с учетом ограниченного простирания камня. В пределах контакта каменной призмы с тыловой гранью сооружения ординаты эпюры вычисляем в предположении бесконечного простирания камня, т.е. обычным способом, а затем определяют ординаты дополнительной эпюры от пригрузки камня грунтом, действующим на откос каменной призмы.

В приведенной конструкции выравнивание напряжений в основании стенки достигается уменьшением бокового давления грунта за счет влияния разгружающей консоли (тылового свеса верхнего курса массивов) и за счет обратного положительного момента создаваемого массой грунта над свесом (силой G) и массой самого свеса.

Очертание нижних трех курсов массивов, а также смещение нижнего курса массива влево (сторону акватории) имеют целью переместить центр тяжести стенки вправо (в сторону территории) с целью увеличения удерживающего, положительного момента. Масса массивов в стенке достигает 100 т. Чтобы судно не задевало нижний массив при швартовке необходимо, чтобы последний располагался на одной прямой с верхней плоскостью причала. Зазор 0.4 м необходим на навеску отбойных устройств.

3. Сооружение из кладки пустотелых массивов.

В 1960 г. В городе Клайнеде был построен причал гравитационного типа из пустотелых массивов с песчаным заполнителем. По очертанию массивов нижнего курса сооружение получило название стенка «на стуле».

В этой стенке нижний ряд массивов выдвинут вперед: при таком очертании центр тяжести сооружения перемещается в сторону задней грани, благодаря чему осуществляется выравнивание напряжений по подошве.

Черноморниипроектом разработана конструкция стенки из пустотелых массивов в форме бездонных коробов. Масса массивов – 100 т.

Внутреннее пространство массивов заполняется щебнем или камнем массой 15-20 кг.

1. Отсутствует перевязки швов в продольном направлении (стенка представляет из себя отдельные

2. Массивы выполнены из бетона (ЖБ – отсутствует) вследствие чего при монтаже могут ломаться;

3. Внутренние пространства массивов заполняется щебнем или камнем (дорого). При песке внутри массива развивается значительное боковое давление.

4. Сооружения из массивов-гигантов.

Стремление увеличить отдельные элементы набережной и тем самым ее монолитность при одновременном снижении расхода бетона, при отсутствии кранового оборудования большой грузоподъемности, привело к созданию подводной части набережных в виде массивов-гигантов.

Назначение и классификация причальных сооружений

Причальные сооружения классифицируются по следующим признакам:

Расположение в плане.

Набережные - сооружения, которые на всем своем протяжении примыкают к берегу.

Пирсы – причальные сооружения, расположенные под углом к берегу и имеющие двусторонний доступ для судов.

Рейдовые причалы – причальные сооружения, устраиваемые на открытых и закрытых акваториях на значительном удалении от берега и предназначенные для швартовки, как правило, крупнотоннажных судов.

Плавучие причалы – причальные сооружения, не имеющие стационарного основания и выполняемые в виде понтонов различной конструкции. Применяют их при значительных колебаниях уровня воды в водоеме, недостаточной для подхода судов глубины у стационарных причалов, а также при небольших грузооборотах. Плавучие причалы можно успешно применять для погрузки и разгрузки лихтеров.

Расположение в плане причальных сооружений

1 – береговая линия; 2 – пирс; 3 – набережная; 4 – акватория; 5 – рейдовый стационарный причал; 6 – плавучий причал

Конструктивные признаки.

Классификация причальных сооружений по конструктивным признакам

а – гравитационные; б – типа тонкой стенки (больверки); в – с высоким свайным ростверком; г – смешанные, на специальном основании.

Гравитационные (а) – причальные сооружения, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается их собственной массой.

Больверк (б) – сооружение в виде сплошной стенки из металлического шпунта, свай-оболочек, и т.д., сверху обычно имеется надстройка из бруса. Больверк может иметь анкерное устройство или не иметь. Устойчивость сооружения типа “больверк” обеспечивается сопротивлением грунта, расположенного перед стенкой и анкерной опорой. При отсутствии анкерной опоры устойчивость стенки достигается защемлением ее основания в грунте.

Причальные сооружения с высоким свайным ростверком (в) – сооружения на свайном основании, у которых плита ростверка находится выше уровня воды. Устойчивость свайных сооружений обеспечивается защемлением свай в грунте.

Сооружения смешанного типа, на специальных основаниях (г) – сооружения, в состав которых входят ряд элементов, характерных для нескольких конструкций причальных сооружений.
Материал причального сооружения.

По материалам причальные сооружения классифицируются на: деревянные, металлические, бетонные, железобетонные и смешанные. Наибольшее распространение имеют бетонные и железобетонные причальные сооружения. В последние годы в связи со значительным ростом водоизмещения судов и необходимостью строительства глубоководных причалов (глубина до 20-25 м и более) в мировой практике получают распространение набережные и пирсы с использованием металла – стальных труб диаметром 1 – 3 м, мощного шпунта и т.п.
Срок службы.

По срокам службы причальные сооружения подразделяются на постоянные и временные. Постоянные сооружения рассчитаны на длительный период эксплуатации, т.е. обычно до физического или морального износа. Временные сооружения предназначены для кратковременного периода эксплуатации, например на период строительства или ремонта основного сооружения.
Класс капитальности.

В зависимости от размеров действующих нагрузок и последствий от нарушения нормальной работы причальные сооружения подразделяются на классы капитальности. Причальные сооружения высотой более 25 м относятся к 1 классу капитальности, высотой 20 – 25 м - ко 11 классу капитальности, менее 20 м - к 111 классу капитальности.

Род перерабатываемого груза.

Учитывая конструктивные особенности причалов для обслуживания нефтетанкеров, рудовозов и др. подобных судов, эти причалы иногда выделяют в группу специализированных, которые обычно представляют собой узкие пирсы или рейдовые причалы.

Гравитационные причальные сооружения

Гравитационные причальные сооружения состоят из трех основных частей:

1. 
   Искусственное основание (постель) выполняется из наброски камня и устраивается для выравнивания поверхности грунтового основания, уменьшения поверхностной нагрузки на него, передаваемой от сооружения, а также для защиты сооружения от подмыва волнением, течением и от воздействия работы винтов.
2. 
   Подводная часть сооружения устраивается различными методами (из кладки массивов, ряжевые конструкции, массивы-гиганты и т.д.).
3. 
   Надстройка – возводится, как правило, насухо, конструктивно может быть выполнена более легкой, а иногда из материалов, используемых для подводной части сооружения.

Гравитационные причальные сооружения можно возводить на любых грунтах, в том числе и на слабых грунтах, специально закрепленных для восприятия расчетных нагрузок, что вызывает дополнительные затраты.

Некоторые типы этих сооружений успешно эксплуатируются в тяжелых гидрометеорологических условиях, в частности ледовых, и в агрессивной морской среде. Гравитационные причальные сооружения в зависимости от конструкции можно применять практически при любых глубинах, необходимых для эксплуатации современных крупнотоннажных судов.
Причальные сооружения из кладки массивов.

Выполняются из правильной кладки массивов массой 25-100 т, которые укладываются горизонтальными рядами – курсами с перевязкой швов. Наибольшее распространение получили набережные трапецеидального профиля из правильной массивной кладки. (пять рядов бетонных массивов массой по 30-50 т каждый). Основанием является каменная постель, выравниваемая водолазами или подводными планировщиками.

С тыловой стороны стенки для уменьшения горизонтального усилия засыпают каменную призму с фильтром из гравия для предотвращения вымывания песчаной засыпки через швы массивной кладки.
Рациональный профиль сооружений из кладки массивов массой около 100 т был предложен Союзморниипроектом, В нем были разработаны типовые проекты набережных для глубин 4,5 – 11,5 м. Благодаря ступенчатой форме кладки достигается более равномерное распределение поверхностной нагрузки у основания при обеспечении устойчивости сооружения в целом.

Н

абережная трапециидальной формы

Набережная конструкции Союзморниипроект
Набережная инженера Равье выполнена из трех курсов массивов по 45 т каждый. Массивы снабжены гребнями и пазами, увеличивающими их устойчивость на сдвиг один относительно другого. Массивы верхнего курса имеют двутавровую форму, остальные тавровую.

Набережная Равье

Пустотелые массивы изготавливаются для уменьшения массы сооружения и заполняются песком. Поверх песка для предотвращения его вымывания через швы между массивами был насыпан слой гравия толщиной 25 см. Масса массивов двух нижних курсов (с заполнителем) составляет около 50 т, верхнего курса 60 т.

Набережная из пустотелых массивов в порту Клайпеда

Причальные сооружения ряжевой конструкции.

Изготавливаются из дерева, сравнительно широко применялись в северных районах. В настоящее время практически не применяются. Ряжевые причальные сооружения целесообразно применять при наличии на месте строительства леса, местного камня, пригодного для гидротехнического строительства, и если в воде отсутствуют древоточцы. Дерево под водой сохраняется долго, а в зоне переменного горизонта устраивают бетонную надстройку.

При строительстве ряжевых сооружений не требуется дорогостоящего оборудования, дефицитных материалов, можно ограничиться грубым выравниванием постели. В причальных сооружениях из ряжей глубина у кордона, как правило, не превышает 10 м. Максимальная высота ряжей зависит от прочности древесины и не может превышать 17 м.

В практике портового строительства делались попытки создания ряжевых набережных из железобетонных элементов, однако распространения они не получили из-за высокой трудоемкости монтажных работ.

Причальные сооружения из массивов – гигантов.

М

ассивы-гиганты для набережных изготавливают в виде тонкостенных плавучих ящиков, которые буксируют на место, затапливают и затем заполняют песком или камнем. Массивы-гиганты могут быть в поперечном разрезе симметричной или несимметричной формы. Устанавливаются на глубинах 25 м и более. Из-за высокой стоимости сооружения из массивов-гигантов целесообразно лишь при большом объеме работ.

Сборные уголковые набережные.

По виду эти сооружения различаются:

1. 
   С внешней анкеровкой . На заранее выровненную водолазами каменную постель плавучим краном устанавливаются фундаментные плиты 1. Затем собирают лицевые плиты 2, а также тыловые анкерные плиты 4, закрепляющие лицевые при помощи анкерных тяг 3. С лицевой стороны причала подвешивают отбойное устройство из резиновых труб для амортизации ударных усилий, возникающих при подходе судов к причалу. По окончании сборки засыпают песок до проектной отметки.
2. 
   С внутренней анкеровкой . Отличаются от стенок с внешней анкеровкой тем, что в данном случае анкерные тяги 3 крепят непосредственно к фундаментным плитам 1. Благодаря этому значительно сокращаются длины анкерных тяг и отпадает необходимость в тыловых опорных плитах.

а – с внешней анкеровкой; б – с внутренней анкеровкой; в - контрфорсная
Набережные из оболочек большого диаметра.

Оболочки диаметром от 5 до 19 м, Масса 76 т. с толщиной стенок 0,15 м. При помощи плавкрана устанавливают вплотную одна к другой. Щели между оболочками заделывают подводным бетоном. Для возможности использования крана при монтаже иногда оболочки разрезают по высоте на кольца.

Конструкции свайных набережных в виде тонких стенок (больверков)

В прошлом тонкостенные причалы, строившиеся из деревянных свай, служили для приема мелкосидящих судов. В дальнейшем в связи с внедрением железобетона и проката длинных металлических шпунтовых свай большое распространение в портовом строении получили тонкие стенки из железобетона и металла.

Широкое применение стального шпунта в морском гидротехническом строительстве началось у нас в основном в послевоенное время. Опыт строительства показал, что применяя стальной шпунт, можно в короткие сроки с наименьшими затратами труда возводить причальные сооружения, удовлетворяющие современным требованиям. Больверки в ряде случаев оказываются и в экономическом отношении целесообразнее других конструкций.
Н

абережные из металлического шпунта и железобетонных элементов
а, б – больверки из металлического шпунта; в – ячеистые конструкции; г,д,е – больверки из железобетонных элементов
На рисунке а) показан больверк из металлического шпунта с одноярусной анкеровкой, возведенной в 1955 г. в одном из отечественных портов. Учитывая значительную свободную высоту, шпунт анкеруют металлическими тягами к тыловому анкерному ряду, выполненному из обрезков шпунта. При отсутствии обрезков анкерный ряд заменяют железобетонными плитами.

Коррозия шпунтов в подводной зоне значительно меньше, чем в зоне переменных уровней, поэтому для обеспечения защиты в верхней части устроена шапочная балка из сборных железобетонных плит-оболочек. При небольшой высоте стенки анкеровка больверка не требуется. Однако подобные конструкции в причальных сооружениях встречаются редко.

В больверках с анкером весьма ответственным узлом являются анкерные устройства, сохранность и правильная работа которых во многом определяют долговечность сооружения. Поэтому предусматривается их защита специальным антикоррозийным составом, а для равномерного натяжения тяг, расположенных через 1,5-4 м, применяются специальные муфты – талрепы.

Следует отметить, что в тонкостенных конструкциях под воздействием бокового давления засыпки (распора), усиленного эксплуатационными нагрузками (от веса складируемого груза, подвижного состава, перегрузочных машин и т.д.), образуются значительные изгибающие моменты. Для уменьшения изгибающих моментов используется двухъярусная анкеровка шпунтовых стенок (рис. б). При небольших глубинах иногда применяют ячеистые конструкции (рис. в). Из плоских шпунтовых свай образуют отдельно замкнутые ячейки, заполняемые грунтом.

Недостаток металлических больверков – значительный расход стали длинномерного проката. Поэтому сталь часто заменяют железобетоном, требующим значительно меньшего расхода металла и обладающим к тому же повышенной коррозийной стойкостью. Применение свай из обычного железобетона в глубоководных больверках нецелесообразно из-за его малой трещиностойкости.

С внедрением предварительно напряженного железобетона в портовом строении появились новые возможности широкого применения

больверков рациональной конструкции. В этом отношении заслуживает внимания разработанный в 1957 г. в Ленморниипроекте типовой проект больверка из плоского железобетонного предварительно напряженного шпунта (рис. г).

При больших высотах стенок обычно целесообразно переходить от плоского шпунта к тавровому (рис. д) или сваям-оболочкам диаметром 1,2 – 1,6 м (рис. е).

В настоящее время считается рациональным возводить больверки из железобетона на глубинах до 13 м, а свыше 13 м - из мощных металлических свай.
Конструкции сквозных причальных сооружений
Отличительной особенностью сквозных причальных сооружений является отсутствие у них сплошной стенки в подводной части. Верхнее строение таких сооружений опирается на отдельно стоящие сваи или бычковые опоры, погружаемые в грунт на определенную глубину. В связи с отсутствием сплошной стенки сквозные причалы воспринимают меньше по сравнению с причальными сооружениями сплошной конструкции и обычно являются более легкими сооружениями.

Сквозные причальные сооружения в зависимости от расположения свай подразделяются на две группы:

1. 
   Эстакады.

1. 
   Мостового типа .