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.

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)

	от перегрузки и		Нагрузка от складируемых грузов, т/м2
	транспортировки средств
				Прикордонная		Переходная
	перегружа		транспорт
				А (0,5q1 )	Б(q1 )	В (q2 )	Г(q3 )

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.

, q2 , q3 , расположенная на призме обрушения АВС увеличивает вес призмы, а следовательно и величину активного давления грунта Е, потому что Е зависит от веса призмы обрушения. При этом интенсивность активного давления грунта от действия равномерно распределенной нагрузки определяется по формуле:

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

			Коэффициент

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.

ПОРТОВЫЕ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

Классификация портовых причальных сооружений.

Причальными называются сооружения, служащие для швартовки судов при грузовых опера­циях, снабжении, отстое и т. д., а также для швартовки служебно-вспомогательного и технического флота.

Существуют различные признаки, по которым классифицируются причальные сооружения.

Расположение в плане.

Набережными называются сооружения, устроенные вдоль береговой полосы. Если сопряжение берега с акваторией осуществлено в виде сплошной стенки, то подобные сооружения называются набережными-стенками.

Часто встречаются и сооружения сквозной конструкции (с опорами из свай или колонн), подобные причальные сооружения называются набережными-эстакадами.

Для приема судов с большой осадкой впереди набережных стенок иногда устраивают сквозные сооружения, получившие название ото­рочек. Оторочка верхним строением примыкает к набережным или со­единяется с ними эстакадами.

Пирсы - сооружения, выступающие в акваторию и имеющие дву­сторонний доступ. Широкие пирсы, так же как и набережные, могут быть выполнены либо в виде сплошных стенок с обеих сторон, либо в виде сквозной конструкции. Узкие пирсы обычно имеют форму эста­кад.

Плавучие причалы применяются при значительных колебаниях уров­ня моря и при отсутствии достаточных глубин для доступа судов к ста­ционарным причалам в порту.

Рейдовые причалы устраиваются на открытых и закрытых рейдах, и благодаря значительным глубинам к ним могут швартоваться круп­нотоннажные суда.

Конструктивные признаки. Несмотря на разнооб­разие конструкций причальных сооружений, имеются, однако, общие признаки, в известной мере объединяющие их.

Гравитационные причальные сооружения (рис. 20 а) отличаются массивностью. Их устойчивость сдвигу от боковых нагрузок (давление грунта) и от натяжения швартовов судна обеспечивается силой трения. Устойчивость на опрокидывание вокруг ребра обеспечи­вается весом сооружения. Кроме того, благодаря значительной ши­рине напряжение на постель снижается, чем обеспечивается проч­ность основания.

Сквозные сооружения (рис. 20 б) устраиваются на отдельных опо­рах (на сваях, колоннах и т. д.). В экономическом отношении они ста­новятся выгодными с увеличением глубин, особенно при слабых грунтах основания, когда применение гравитационных сооружений удорожает строительство. Их масса при прочих равных условиях значительно мень­ше, чем гравитационных. Устойчивость подобных сооружений обеспе­чивается сопротивлением грунта. Так, сдвигу под действием силы препятствуют силы бокового сопротивления грунта, а несущая спо­собность обеспечивается силами трения по боковой поверхности опор.

Сплошные тонкостенные конструкции (больверки) имеют, так же как и гравитационные, сплошную лицевую грань (рис.20 б). Однако из-за сравнительно небольшой массы их устойчивость на сдвиг и опро­кидывание при действии силы обеспечивается сопротивлением грун­та.

Комбинированные причальные сооружения (рис. 20 г, д, е) со­четают в себе свойства как гравитационных, так и сквозных, и тонких стенок. При больших диаметрах опор (например, в виде железобетонных оболочек-колодцев) устойчивость их сдвигу обеспечи­вается совместным действием силы трения и отпора. Соответст­венно, для набережных с передним и задним шпунтом появляются до­полнительные силы сопротивления и др.

Специализация причалов.

Была рассмотрена клас­сификация причальных сооружений по расположению в плане и по кон­структивным признакам. Однако для эксплуатационной деятельности портов существенное значение имеет специализация причалов.

В зависимости от рода груза, направления грузопотока, размера судов и других факторов Нормами технологического проектирования морских портов (НТПМП) предусмотрена специализация (классифика­ция) причалов по грузовым районам:

Причалы для штучных грузов, металлоизделий и оборудования;

Причалы для навалочных грузов;

Причалы для зерновых грузов;

Причалы для лесных грузов;

Причалы для наливных грузов и др.

Только при сравнительно малом грузообороте допускается совмест­ная переработка грузов разного рода, если это не противоречит сани­тарным и противопожарным требованиям и условиям сохранности гру­зов.

Специализация причалов по родам грузов имеет первостепенное значение не только для эксплуатации, но и для проектирования самих причалов. Родом грузов и другими перечисленными факторами во мно­гом предопределяются действующие на причальные сооружения нагрузки от складируемых грузов, судов, перегрузочного и складского обору­дования.

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

Рис. 20 Основные типы причальных сооружений

а) гравитационный б) на свайном основании в) тонкая стенка г,д,е) смешанная конструкция

Типы гравитационных сооружений.

Гравитационные причальные соо­ружения возводят из монолитного бетона, бетонных массивов, ряжей, массивов-гигантов, уголковых стенок, оболочек большого диаметра. Они могут быть выполнены в виде сооружений на отдельных массив­ных опорах.

В наших портах, построенных в прошлом столетии и в начале века, причальные сооружения возводили в основном в виде стенки из массивовой кладки. Эти стенки являются типичными примерами сборной гравитационной конструкции, способной воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки

Рис. 21 Набережная из бетонных массивов Рис.22 Набережная из бетонных массивов облегченного профиля

На рис. 21 изобра­жена причальная стенка из правильной массивовой кладки трапецеи­дального профиля. Она выполнена из пяти рядов (курсов) бетонных массивов массой 30-50 т каждый. Основанием стенок из массивовой клад­ки является каменная постель, выравниваемая водолазами. С тыло­вой стороны стенки для уменьшения горизонтального давления засы­пают каменную призму с фильтром из гравия для предотвращения вымывания песчаной засыпки через швы массивовой кладки.

Рис. 23 Набережная из ряжей Основным недостатком причалов подобной конструкции является их значительная ширина понизу (70-80% высоты), что приводит к удорожанию строительства.

Рациональная конструкция причальных сооружений из правильной массивовой кладки облегченного профиля была со­здана в СССР. Благодаря ступенчатой форме достигается более равно­мерное распределение напряжений у основания при обеспеченной ус­тойчивости сооружения в целом (рис. 22). Для предотвращения размыва песка через поры каменной призмы и вертикальные швы между массивами предусмотрена защита откоса щебеночной засыпкой, называемой обратным фильтром. Существенным преимуществом кон­струкции из массивовой кладки является ее полная сборность. Масси­вы и верхнюю надстройку в виде уголка доставляют на место установ­ки и укладывают при помощи плавкрана. Кроме указанных основных монтажных работ, на месте приходился выполнять только некоторые подготовительные работы (ровнение постели) и работу по оборудова­нию причала (навеска отбойных приспособлений и пр.). Установлено, что по сравнению со старыми эта конструкция позволяет сократить объем бетона на 1 пог. м на 25%. Причальные стенки из массивовой кладки рационального профиля применяют и за рубежом.

Иногда для экономии бетона массивы изготовляют пустотелыми при этом форма стенки может быть несколько изменена.

Причальные сооружения ряжевой конст­рукции (рис. 23) строили у нас главным образом в портах Севера и Балтики в XIX и первой половине XX вв. Применение ряжа в виде деревянного сруба из бревен оп­равдывается при наличии местных запасов леса. Дерево под водой при отсутствии древоточцев сохраняется долго. В зоне же переменного горизонта устраивают бетонную надстройку. Для экономии древесины иногда внутренние стенки ряжа делают сквозной рубки, т. е. рубят их через бревно.

Массивы-гиганты для набережных из массивов-гигантов (рис. 24) изготовляют в виде тонкостенных железобетонных плавучих ящиков, которые буксируют на место, затап­ливают и затем заполняют песком или камнем. Массивы-гиганты могут быть симметричного или несиммет­ричного профиля.

Стенки набережной, показанной на рис. 24 б, имеют несиммет­ричный профиль из-за выступа ты­ловой части плиты днища. Эта кон­соль усилена железобетонными реб­рами жесткости и способствует бо­лее равномерному распределению напряжений под стенкой. Кроме то­го, за счет массы дополнительного столба грунта над выступом увеличи­вается устойчивость стенки на сдвиг и опрокидывание.

Стремление уменьшить объем бетона и железобетона при сборном строи­тельстве, привело к созданию причальных сооружений в виде сборных уголковых стен(рис. 25). В настоящее время разработаны три типа таких кон­струкций: с внешней анкеровкой, с анкеровкой за фундаментную пли­ту и в виде уголков с контрфорсами.

На рис. 25а показан поперечный разрез глубоководной набереж­ной сборной уголковой конструкции с внешней анкеровкой. На за­ранее выровненную водолазами каменную постель плавкраном устанав­ливают фундаментные плиты. Затем собирают лицевые плиты, а также тыловые анкерные плиты, закрепляющие лицевые при помощи анкер­ных тяг. С лицевой стороны причала подвешивают отбойное устройст­виз резиновых труб для амортизации ударных усилий, возникающих при подходе судов к причалу. Рис. 27 Деревянная незаанкерованная шпунтовая стенка 1-шапочный брус, 2-парные схватки По длине (в плане) фундаментных и лицевых плит образуются вер­тикальные и горизонтальные швы, создающие опасность размыва пес­чаной засыпки. Для устранения этого крайне нежелательного при нор­мальной эксплуатации причала явления швы под водой заклеивают специальной пластмассой - гидрорерином. Существуют также другие способы уплотнения швов. Кроме того, для предотвращения размыва с тыловой и лицевой сторон фундаментных плит предусмотрен щебе­ночный контрфильтр. По окончании сборки засыпают песок до проект­ной отметки.

Преимуществом этой конструкции является то, что благодаря за­креплению лицевой стенки к тыловой опоре напряжение под фунда­ментной плитой распределяется почти равномерно, недостаток - сравнительно сложная технология монтажа при креплении анкер­ных тяг.

Уголковые стенки с внутренней анкеровкой (рис. 25 б) отличаются от стенок с внешней анкеровкой тем, что в дан­ном случае анкерные тяги крепят непосредственно к фундаментным плитам. Благодаря этому сокращаются длины анкерных тяг и отпадает необходимость в тыловых опорных плитах.

Рис. 26 Набережные из оболочек большого диаметра

Расчеты показывают, что в ряде случаев описываемая конструкция обходится на 10 - 12% дешевле, чем уголковые стенки с внешней анкеровкой, однако сооружения этого типа требуют несколько лучших грунтов основания.

Недостатком причальных сооружений с внешней и с внутренней анкеровкой является довольно сложная технология подводного мон­тажа анкерных тяг. Этот недостаток в существенной мере устраняется применением контрфорсных стенок (рис. 25 в), состоящих из трех сборных элементов: лицевой и фундаментной плит и контрфорсной плиты, позволяющей создавать жесткий уголок. Указанные сборные элементы соединяют на строительной площадке с последующей уста­новкой готовой конструкции при помощи плавкрана на выровненную водолазами каменную постель. Данная конструкция значительно ус­коряет строительство и снижает его стоимость.

Все три вида уголковых стен относятся к гравитационным конструк­циям, у которых, в отличие от массивовых стенок, силы, придающие сооружению устойчивость, образуются в основном за счет пригрузки грунтовым столбом фундаментной плиты. Ведутся работы по дальней­шему совершенствованию уголковых стенок (двойная анкеровка и пр.).

К гравитационным сооружениям или сооружениям смешанного типа относятся и набережные из оболочек большого диаметра.

На рис. 26 показана набережная из оболочек колодцев диаметром 5,5 м при толщине стенки 0,15 м, возведенная в одном из наших портов. Оболочки массой 76 т при помощи плавучего крана устанавливают вплотную друг к другу. Щели между ними заделывают подводным бето­ном. Подобные конструкции применяют также и в зарубежной прак­тике.

При увеличении глубины у причала и общей высоты набережной диаметр оболочек приходится увеличивать. На рис. 26 б, в приведе­ны примеры сооружений, у которых диаметр оболочек составляет 11 и 19 м.

Использование оболочек таких больших диаметров вызывает значи­тельные затруднения при их установке. В связи с этим на одном из но­вейших французских причалов, где высота набережной достигала 23 м, были использованы элементы, имеющие в плане форму восьмерки (рис. 26 г).

Для возможности использования кранов при монтаже оболочки иногда предлагают разрезать по высоте на кольца (рис.26д).

Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах

Причальные сооружения в виде тонкой стенки широко применяются в портовом гидротехническом строительстве, особенно в тех случаях, когда в основании сооружений залегают грунты, допускающие погружение свай на требуемую глубину.

Выполняют их из шпунтовых свай или свай специальных профилей.

Основные достоинства этих кон­струкций - их экономичность и мень­шая чувствительность (по сравнению с другими типами причальных соору­жений) к возможным перегрузкам. По конструктивному признаку они могут быть подразделены на незаанкерованные стенки и заанкерованные стенки.

Рис. 28 Профили шпунтовых свай а – деревянных, б - стальных Незаанкерованные стенки являют­ся наиболее простыми по конструкции причальными сооружениями. Выпол­няют их преимущественно из дерева, а также из металла или железобетона. Незаанкерованные деревянные шпунтовые стенки применяют для воз­ведения причалов с небольшими глу­бинами перед ними. Свободная высота (возвышение над уровнем дна) деревянных стен не превышает 2 - 3 м. Стенки представляют собой за­битые в грунт сплошные шпунтовые ряды, верх которых оставлен неза­крепленным (рис. 27). В верхней части свайные ряды зажимают пар­ными схватками из бревен или пластин, устанавливаемыми на болтах. Поверх стен укладывают шапочные брусья прямоугольного или кругло­го сечения, которые крепят с помощью уголков, накладок или хомутов.

Верх стен располагают на отметках, не превышающих границу гние­ния дерева, которая для рек средней полосы может быть принята на 0,2 - 0,3 м выше меженного горизонта. Для безливных морей эта грани­ца принимается на уровне ординара, а для ливных морей на среднем уровне приливно-отливных колебаний.

Рис. 29 Заанкерованная стенка из железобетонных свай Шпунтовые сваи, используемые для возведения стен, выполняют из досок, брусьев или клееными. Форма сечения шпунтовых свай приведе­на на рис. 28. Для дощатых свай толщиной до 10 см чаще всего применяют треугольную форму шпунта, а для брусчатых и клееных - пря­моугольную. При возведении незаанкерованных стенок из металлических или же­лезобетонных шпунтовых свай конструктивная схема стенок остается такой же, как и для деревянных свай. Однако парные схватки в этом случае не используют. Прямолинейности верха стенки в продольном направлении достигают за счет некоторого уширения шапочных брусьев (рис. 29), которые в стенах из металлических свай выполняют из металла или железобетона, а для стен из железобетонных свай - из железобетона. Свободную высоту стен из стальных или железобетонных шпунто­вых свай принимают до 4-5 м.

Стены из деревянных шпунтовых свай при плотной забивке, а также стены из металлического шпунта являются грунтонепроницаемыми, т. е. вынос грунта из-за стены отсутствует. При тяжелых грунтах, когда плотной забивки деревянных свай добиться не удается, а также при использовании железобетонных свай для обеспечения грунтонепроницаемости стен приходится прибегать к специальным меро­приятиям: установке нащельников; укладке за стенкой хворостяных фашин; отсыпке за стенкой каменной призмы; устройству замков или уплотнений специальных конструкций.

В последнее время для обеспечения грунтонепроницаемости стен из железобетонного шпунта в некоторых случаях применяют навеску ма­тов из армированного асфальта, регенерата резины (гидрорерина), стеклопластика и т. п. Однако опыт эксплуатации этих сооружений еще невелик.

Рис. 30 Набережная козлового типа По мере увеличения свободной высоты незаанкерованных стен в них резко возрастают изгибающие моменты в месте заделки и перемещение свободного конца. Это приводит к тому, что стенка становится либо технически невыполнимой, либо экономически нецелесообразной. В этих случаях осуществляют закрепление верхних концов стен к спе­циальным анкерным устройствам.

Стенки, верхний конец которых закреплен анкерными устройствами, носят название заанкерованных шпунтовых стенок.

Заанкерованные тонкие стенки из целой древесины, исходя из макси­мальной длины строительного леса (12 - 13 м), применяют для строи­тельства причалов глубиной до 4 - 5 м.

Типовой проект стенки из железобетонных предварительно напря­женных свай прямоугольного сечения 50Х30 см, разработанный Гипроречтрансом, приведен на рис. 29. Верх стенки прикреплен анкерными тяжами d = 65 мм к железобетонным анкерным плитам. Шаг анкерных тяг в продольном направлении 1,5 м. Анкерные тяги шарнирно прикреп­лены к анкерному поясу, установленному на лицевой грани стенки. По­верх железобетонных свай уложен шапочный брус сечением 90х50 см из монолитного железобетона. Интересным в рассматриваемой конст­рукции стенки является решение по обеспечению ее грунтонепроницаемости. Обычно в конструкциях стенок из прямоугольных железобетонных свай грунтонепроницаемость стен обеспечивают либо путем отсыпки за стенку каменных призм (при плотных грунтах в основании сооруже­ния), либо устройством в сваях выше отметки дна пазов. При погружении таких свай между ними, выше отметки дна, образуются колодцы, в которые в последующем укладывают бетон в мешочках или забивают деревянные брусья.

В приведенной конструкции грунтонепроницаемость стены обеспечи­вается за счет отсыпки слоя гравия между шпунтовой стенкой и дере­вянными щитами, установленными на расстоянии 40 см от нее. Щиты выполнены из досок толщиной 2,5 см и опираются на сваи d = 17 см, за­биваемые с шагом 1,5 м. Для обеспечения потопляемости щитов к ним подвешены бетонные грузы.

В последние годы в строительст­ве подобных причальных сооруже­ний все большее распространение находят сваи сложных профилей (таврового, цилиндрического, дву­таврового и т. д.), обеспечивающее более целесообразное распределение бетона по сечению. Более целесо­образное распределение бетона по сечению ведет к уменьшению веса свай на 1 пог. м сооружения и, сле­довательно, к возможности увеличе­ния ширины свай, что позволяет снизить сроки строительства при­чальных сооружений и уменьшить число вертикальных щелей. Кроме того, сваи фасонных профилей об­ладают большей погонной жестко­стью, что позволяет возводить соо­ружения с большей свободной вы­сотой стен.

На рис. 30 приведен пример набережной козлового типа, возведен­ной на опытном участке в Санкт-Петербургском речном порту. Набережная состоит из шпунта таврового сечения и наклонных свай из предвари­тельно напряженного железобетона. Верх шпунта и

головы наклонных свай связаны монолитной железобетонной кордонной балкой, поверх которой установлена сборная надстройка. Грунтонепроницаемость стенки обеспечивается в зоне уреза воды гравийным фильтром, ниже- навеской армированных асфальтовых матов.

В современном портостроении в связи с наличием оборудования, позволяющего погружать металлические и железобетонные сваи с укло­ном до 1:1, набережные этого типа получают значительное распрост­ранение. Особенно целесообразны они в условиях стесненной кордонной полосы.

Когда по экономическим, геологическим или гидрологическим усло­виям применение железобетонных свай затруднено или невыгодно, причальные стенки возводят из металлических шпунтовых свай зетового и корытного профиля. Плоский шпунт, имеющий малый момент сопро­тивления, почти не применяют.

Замковые соединения стальных шпунтовых свай являются доста­точно прочными и плотными, что обеспечивает необходимую грунтонепроницаемость стен, а в ряде случаев и водонепроницаемость. Послед­нее для причальных сооружений нежелательно, так как может приве­сти к подпору грунтовых вод и следовательно, к повышению давления на сооружение. Для предотвращения этого в конструкциях стен из ме­таллического шпунта предусматривают специальные дренажные от­верстия. Стенки из металлических шпунтовых свай с одним анкерным за­креплением по высоте могут быть возведены на глубинах до 10 - 12 м, а с двойным анкерным закреплением - практически на любых глубинах.

На рис. 29 приведена типовая схема причальной стенки из метал­лического шпунта. В приведенной схеме причальная стенка выше уреза воды имеет железобетонную надстройку. Анкерный пояс из двух швел­леров установлен с внутренней стороны стенки, а анкерный тяж выпол­нен по бесшарнирной схеме. Надстройки обычно возводят в тех случаях, когда необходимо нарастить шпунт, или для защиты его от коррозии в зоне переменного уровня и выше его. В тех случаях, когда такой не­обходимости нет, шпунт доводят до верха стенки. Оголовок шпунта, вы­полненный из металла или железобетона, увеличивает сопротивление возможному взаимному сдвигу шпунтин.

Анкерные пояса устанавливают с внутренней или внешней стороны стенки. В том случае, когда пояса установлены с внутренней стороны, устраняется опасность удара судов о выступающие пояса и, кроме то­го, они меньше подвергаются коррозии.

Во избежание перенапряжения в материале анкеров в местах их за­крепления от изгибающих моментов, возникающих вследствие зависа­ния грунта на анкерных тяжах, в конструкцию анкеров нередко вклю­чают шарниры.

Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях

Причальные сооружения на сваях и колоннах характеризуются срав­нительно небольшим весом верхнего строения, малым, а в ряде случаев и полным отсутствием давления грунта на них, что значительно умень­шает объем работ и снижает стоимость сооружений. Некоторые из них, в частности сооружения эстакадного типа, почти не отражают набегающие на них волны, поэтому их возведение благо­приятно сказывается на волновом режиме в районе причалов и аквато­рии порта.

Сооружения на сваях и колоннах могут быть возведены на всех грун­тах, допускающих погружение свай и колонн на требуемую глубину, а при слабых грунтах основания являются почти единственными конструк­циями, возможными к возведению в этих условиях.

По конструктивным особенностям причальные сооружения на сваях и колоннах могут быть подразделены на две группы: сквозные сооруже­ния, или эстакады, и набережные-стенки.

Основное различие этих конструкций заключается в том, что в систе­ме свайных оснований сквозных сооружений отсутствуют сплошные стен­ки, это приводит к тому, что сквозные сооружения практически не испы­тывают распорного давления грунта, в связи с чем их часто называют безраспорными сооружениями.

Набережные-стенки, воспринимающие распорное давление грунта, называют распорными сооружениями.

Сквозные причальные сооружения в зависимости от их расположения относительно берега подразделяют на две группы:

Продольные эстакады, или эстакады, расположенные параллельно урезу воды;

Поперечные эстакады, расположенные под углом к берегу.

К первой группе относятся эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении, эстакады со съездами и оторочки. Ко второй группе относят­ся узкие пирсы (рис. 31).

Эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении (рис 31а), представляют собой причальные сооружения, расположенные над есте­ственным береговым склоном или искусственным откосом.

Переднюю грань этих сооружений обычно располагают на линии есте­ственных глубин, равных требуемым глубинам у причалов, в связи с чем ширина эстакад оказывается тем больше, чем положе береговой склон или подпричальный откос.

При очень пологих берегах требуемая ширина эстакад оказывается чрезмерно большой, поэтому возведение их становится экономически не­целесообразным. Более выгодными в этих условиях являются эстакады со съездами.

Эстакады со съездами (рис. 31 б) состоят из продольных эстакад, расположенных в некотором удалении от уреза воды, и съездов, соединя­ющих их с берегом. Съезды располагают обычно на расстоянии 30 - 50 м один от другого, принимая, однако, это расстояние не более длины цилиндрической вставки судна.

В некоторых случаях продольную эстакаду связывают с берегом од­ним съездом, расположенным либо в конце, либо в середине эстакады (рис. 31 г-д).

В первом случае такие эстакады иногда называют Г-образными, а во втором - Т-образными пирсами. Нередко к Г-образным причалам воз­можна швартовка судов с двух сторон: больших - с морской стороны и более мелких - с береговой стороны эстакады.

Продольные эстакады, примыкающие на всем протяжении к суще­ствующим мелководным набережным, называют оторочками (рис. 31е). Возводят оторочки для увеличения глубины мелководных причалов, а также когда необходима установка перегрузочных механизмов, нагруз­ка от которых превосходит допустимую для существующих сооружений.

Основным элементом эстакад является верхнее строение плитного или балочного типа, опирающееся на сваи или колонны и связывающее всю конструкцию в жесткую рамную или балочную систему и основание.

Верхнее строение предназначено для восприятия всех внешних нагру­зок на сооружение и распределение их между сваями или колоннами. Последние передают их на грунт.

Рис. 32 Схемы набережных-стенок а,б-набережные стенки с передним шпунтом; 1-надстройка, 2-ростверк, 3-шпунт По конструкции основания эстакады можно подразделить на эстака­ды на сваях и эстакады на колоннах.

Набережные-стенки состоят из следующих основных элементов: верх­него строения, свайного основания и стенки из сплошного ряда свай (ча­ще всего шпунтовых), назначением которой является удержание от обру­шения грунта, расположенного в пределах свободной высоты стенки (от отметки дна водоема до отметки нижней грани ростверка).

В зависимости от характера сопряжения шпунтовой стенки с роствер­ком она может быть ненесущей или несущей. В первом случае стенка на­гружена лишь распорным давлением грунта и не участвует в передаче давления от ростверка на грунт основания. Во втором случае кроме распорного давления грунта сваи стенки воспринимают и продольные уси­лия, передаваемые ростверком. Стенки из железобетонных свай обычно выполняют несущими, так как передача на них продольных усилий поз­воляет более рационально использовать материал железобетонных свай. Стенки из металлических или деревянных свай выполняют как несущи­ми, так и ненесущими.

Свайное основание набережных-сте­нок состоит обычно из вертикальных и наклонных свай (рис. 32).

Набережные-стенки на сваях по кон­структивным особенностям подразделя­ют на две подгруппы: набережные-стен­ки с передним шпунтом и набереж­ные-стенки с задним шпунтом.

В первой из этих конструкций сплош­ная свайная стенка расположена впере­ди свайного основания сооружения, во второй - позади него. Расположение сплошной стенки в систе­ме свайного основания во многих случа­ях предопределяет возможность и целе­сообразность применения той или иной конструкции набережной.

Основание сооружений на сваях с высоким свайным ростверком вы­полняют из деревянных или железобетонных забивных свай и реже - из свай металлических.

В последнее время широкое распространение, особенно для сквозных сооружений, получили трубчатые железобетонные сваи.

Деревянные сваи обладают рядом преимуществ по сравнению со сваями из других материалов: они кислото- и морозоустойчивы, долго­вечны под водой, одинаково хорошо сопротивляются сжатию и растяже­нию. Деревянные сваи легко переносят сотрясения как в процессе произ­водства работ по возведению сооружения, так и при ударе судов при под­ходе их к причалу. Кроме того, они относительно дешевы.

Основанием для отказа от применения деревянных свай служит на­личие древоточцев, ограниченность длины свай (до 12 -14 м), а также большие нагрузки на сооружение.

Область распространения деревянных свай расширяется по мере внедрения в практику строительства клееных свай, размеры которых мо­гут быть самыми разнообразными.

Минимальный шаг перекрещивающихся деревянных свай в продоль­ном направлении (вдоль линии кордона) принимают равным 1 м, в по­перечном - 0,8 м.

Железобетонные сваи значительно расширяют область применения сооружений с высоким свайным ростверком. Длина железобетонных свай может достигать 30 м и более (известны случаи применения труб­чатых свай из предварительно напряженного железобетона длиной до 60 м), а поперечный размер: призматических свай 0,5 м, трубчатых 1 м (опоры диаметром более 1 м относят к колоннам).

Значительно возрастает и несущая способность железобетонных свай: для призматических она составляет 60 - 80 т, а для трубчатых достигает нескольких сот тонн.

В условиях больших колебаний уровня воды в конструкциях верхнего строения предусматривают специальные эксплуатационные площадки или ниши. Для некоторых сооружений в этом случае четкого разделения верхнего строения на ростверк и надстройку провести не­возможно.

В зависимости от способности ростверков подвергаться деформации совместно с поддерживающими их сваями ростверки подразделяют: жесткие, гибкие и нежесткие.

К жестким ростверкам относятся ростверки из бетона или малоарми­рованного железобетона, сильно развитые в высоту. Жесткость таких ростверков велика и их деформации ничтожно малы по сравнению с де­формациями опор.

К гибким ростверкам относятся ростверки из нормально армирован­ного железобетона, которые имеют малоразвитое в высоту сечение, в свя­зи с чем деформации ростверков влияют на деформацию свай основания и наоборот.

По исследованиям Н. А. Смородинского, для призматических свай подразделение ростверков на жесткие или гибкие может быть произведе­но на основании соотношения сторон сечения, приведенного к прямо­угольнику. Если отношение полной ширины сечения ростверка к его приведенной высоте не превышает 4,3 ростверк считается жестким. При отношении более 7 ростверк считается гибким.

Ростверк сооружений на полых сваях большого диаметра, а также со­оружений на колоннах в подавляющем большинстве случаев относится к категории гибких.

К нежестким ростверкам относят все ростверки, выполненные из де­рева, даже в том случае, если на них имеется надстройка из ряжа по всей ширине ростверка.

Приведенная классификация причальных сооружений с высоким свай­ным ростверком по степени жесткости последнего относится в первую очередь к набережным-стенкам. К сквозным сооружениям она не всегда применима, так как верхнее строение этих сооружений может иметь весьма разнообразные схемы.

Классификация особых типов причалов

К особым типам причалов прежде всего относятся причалы для танкеров. Причал для танкера может состоять из легких мостков, по которым прокладываются трубопроводы, и опорной части, на которой установлены стационарные шлангоподъемники. Такой причал должен быть рассчитан на вертикальные нагрузки от трубопроводов и шлангоподъемников, а также на временные нагрузки от людей и автома­шин. Кроме того, причал испытывает и значительные горизонтальные или наклонные нагрузки, передающиеся от судна (натяжение швар­товых, ветровой навал, удар судна при подходе). Для восприятия этих усилий устраивают быки или палы. Эти устройства могут быть изоли­рованы от конструкций, воспринимающих вертикальные нагрузки. Чаще всего средняя опорная часть совпадает с площадкой, на кото­рой расположены шлангоподъемники, а отдельно стоящие палы, слу­жащие для закрепления швартовых, соединяются со средней частью при помощи легких пешеходных мостков.

Одним из первых причалов для танкеров в виде отдельных опор является построенный в 20-е годы нефтяной причал в датском порту Фредерика. В 1927 - 1929 гг. в Батумском порту были построе­ны пять глубоководных причалов, вынесенных в сторону акватории и состоящих из отдельных «быков», сложенных из массивовой кладки и соединенных с берегом легкими мостами. Под мостами были подвеше­ны нефтяные трубы. Эти причалы успешно эксплуатируются и в на­стоящее время.

Однако одновременно для танкеров строились и причалы в виде узких пирсов. Например, в 1920-1930 гг. в Туапсе был построен нефтяной свайный железобетонный пирс на четыре причала. Увеличе­ние размеров и грузоподъемности танкеров, особенно в последнее де­сятилетие, когда их грузоподъемность с 10-16 тыс. т поднялась до 40-60 и даже 200 тыс. г, потребовало переустройства существующих и постройки новых нефтяных причалов. Все это отразилось не только на расположении нефтяных причалов, но и на их типах и конструкци­ях. Значительное увеличение глубины у причалов и на подходах к ним заставило в ряде случаев выносить нефтяные причалы за пределы су­ществующих портовых акваторий и располагать их на естественных глубинах, отвечающих осадкам современных супертанкеров (15-18 м и более).

Такие причалы, если это возможно, следует располагать в естест­венных заливах или устьях рек, где волнение не может сильно влиять на производство грузовых операций. В некоторых случаях эти прича­лы требуют специальных оградительных сооружений. По конструктив­ным особенностям причалы для супертанкеров чаще всего относятся к типу причалов на отдельных опорах. Следует отметить, что причалы примерно такого же типа могут сооружаться и для больших углерудовозов, которые оборудованы специальными транспортерными установ­ками, не требующими большой ширины причала. В некоторых случа­ях причалы для супертанкеров и углерудовозов могут иметь островной характер, причем для подачи нефтегрузов с берега в этом случае при­меняют уложенные по дну трубопроводы, а для подачи сыпучих гру­зов - канатные дороги.

К причалам особых типов могут быть отнесены и пассажирские при­чалы, расположенные на открытых морских побережьях, так называе­мые пристани на открытых морских побережьях.

Рейдовые и островные причалы

Рейдовые и островные причалы, так же как и плавучие, предназначены для погрузочно-разгрузочных операций. Остров­ной причал в Хорэль-Амайя (рис. 33), расположенный в Пер­сидском заливе на расстоянии 51 км от берега, построен в 1961 г. и предназначен для приема крупных танкеров дедвейтом до

65000 т, экспортирующих сырую нефть из Южного Ирака. При­чал связан с берегом двумя подводными нефтепроводами. При общей протяженности 369 м причал состоит из центральной рабо­чей платформы, к кото­рой швартуется судно, и двух концевых платформ, служащих для крепле­ния швартовных кон­цов. Все три платфор­мы соединены переходны­ми мостиками длиной по 45 м с двумя дополни­тельными опорами.

В качестве основания причала использованы стальные сваи, а верхнее строение выполнено из металлических ферм и понтонов, буксируемых на место в готовом виде.

Оригинальная конст­рукция нефтяного рейдо­вого причала (рис. 34) построена в 1961 г. причала вблизи порта Брега (Ливия) в виде неподвижной башни, вокруг которой судно может дрейфовать на 360°, что позволяет ему занять положение наименьшего сопротивления волнению и ветру. Подводный нефтепровод длиной около 2 км из труб диаметром 106,7 см подведен к башне, глубина воды у которой составляет 30,5 м, что обеспечивает подход к ней крупнейших современных танкеров.

Описываемый рейдовый причал состоит из трех основных элементов. Сама башня высотой 43,6 м опирается на четыре наклонные опоры из забитых в грунт стальных колонн (2), сходящихся у вершины. Башня по периметру окружена двадцатью четырьмя вертикальными трубчатыми сваями (3) с резиновыми отбойными устройствами (4), позволяющими осуществить швар­товку танкера с любой стороны.

Вторым элементом является шарнирно соединенная с верхом башни консольная балка длиной 41,7 м. К последней подвешива­ется подводная ферма (6) длиной 170,7 м, поддерживаемая лебед­ками. Плавучесть этой фермы, выполненной из стальных труб, регулируется при помощи цистерн (7), наполняемых сжатым воз­духом. Нефть подается по двум гибким шлангам (8) диаметром по 71 см путем подключения к моннфолду (приемному нефте­проводу) танкера. Горизонтальная часть фермы заглублена настолько, чтобы ее не могли задеть суда, проходящие между платформой и башней. Описываемый тип рейдового причала позволяет осуществить прием нефти в любую погоду.

Островные причалы получили широкое распространение в морских нефтепромыслах Каспия. Через эти при­чалы, отдаленные от берега на значительные расстояния, добы­тая нефть отправляется на берег либо подводным трубопро­водом, либо наливается в танкеры, швартующиеся непосредст­венно к причалу.

Рис. 34. Рейдовый причал: общий вид и стоянка танкера у рейдового причала

Причальные сооружения на опорах повышенной несущей способности.

С увеличением глубин и нагрузок при слабых грунтах ос­нования применение свайных конструкций заметно удорожает стоимость строительства. Резко увеличивается количество свай, усложняется монтаж верхнего строения. В подобных условиях прибегают к конструкциям с повышенной несущей способностью. Такие опоры могут быть устроены в виде железобетонных

или металлических колонн, цилиндров с винтовой лопастью, оболо­чек-колодцев.

Конструкция причала на полых железобетонных колоннах диаметром 1,6 м при толщине стенки 0,15 м показана на рис. 35. После погружения колонн при помощи специальных вибраторов до проектной отметки на них устанавливаются железобетонные Т -образные продольные ригели.

Рис. 35. Поперечный разрез причала на колоннах-оболочках.

1-портовая балка; 2-отбойное устройство из резиновых трубок (d-40 см L=200 см); 3-швартовная тумба; 4 - соединительная диафрагма; 5 - цементно-бетонные покрытия; 6- панель; 7-ригель; 8 - щебеночный контрфильтр

Последние, в свою очередь, подпирают поперечные тавровые панели, положенные вплотную друг к другу. Образующееся при этом сплошное верхнее строение покрывается цементно-бетонным раствором. Омоноличивание (закрепление) ригелей и пане­лей к колоннам производят бетонированием заранее оставлен­ных полостей. Затем к соединительным диафрагмам под­вешиваются бортовые балки с резиновыми трубами (для смягчения удара судна) и совместно с тумбой, омоноличиваются с ригелями путем заполнения полостей между соединительными диафрагмами бетоном.

Для защиты подпричального откоса от размыва при волне­нии предусмотрена каменная отсыпка с уклоном 1: 1,7. Сопря­жение сооружения с территорией осуществлено при помощи же­лезобетонной уголковой стенки и каменной призмы с контр­фильтром.

На рис. 36 изображен глубоководный причал из оболочек диаметром 11 м, возведенный недавно в Тулонском порту (Франция).

В данном случае сплошной причальный фронт образуется оболочками диаметром 11 м при толщине стенки 0,76 м.

Наряду с увеличением поперечных размеров опор увеличе­ния несущей способности в слабых грунтах можно достичь так­же применением винтовых свай (рис. 37).

Рис. 36. Глубоководный причал из обо­лочек

Винтовые сваи можно применять для любых грунтов, допус­кающих завинчивание, за исключением глинистых грунтов теку­чей консистенции, слабых илов и заторфованных грунтов. Свая состоит из цилиндрического железобетонного или металлического ствола и башмака с винтовой лопастью. Сплошной или полый ствол (рис. 37 а) железобетонной вин­товой сваи соединен при помощи закладных частей с башмаком (рис. 37 б), состоящим из наконечника и винтовой лопасти. Ствол металлической винтовой сваи (рис. 37 в) из бесшовных горяче­катаных стальных труб при необходимости заполняют бетоном. Винтовая часть лопасти может быть литой из стали или чугуна, сварной из листовой стали сплошного или полого сечения (рис. 37 г), а также из стеклопластиков. Стремление сократить стоимость и сроки строительства при­чальных сооружений привело к созданию новых методов их воз­ведения. В качестве примера обратимся к рис. 38. Верхнее стро­ение в виде металлического понтона заранее изготавливается на верфи и буксируется на место. После установки их в створе сооружения на якорях в заранее оставленные отверстия опуска­ются колонны из металлических труб до опирания на грунт основания. Затем при помощи домкратов понтон поднимают в проектное положение и начинается забивка колонн свайным молотом,

Рис 37. Винтовые сваи.

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.

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