ГИДРОТЕХНИЧЕСКОЕ СООРУЖЕНИЕ ВЕРТИКАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ НА СВАЙНОМ ОСНОВАНИИ И СПОСОБ ЕГО ВОЗВЕДЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E02B3/06 E02B17/02 

Изобретение относится к области гидротехнического строительства, а именно к гидротехническому сооружению вертикального профиля на свайном основании, возведение которого осуществимо на различных грунтах, в том числе на легкоразмываемом несвязном грунте в условиях открытого побережья, и предназначено для ограждения акватории от волнений и наносов, а также может быть использовано в условиях замерзающих морей, где возможны значительные ледовые воздействия на сооружение.

Известен способ возведения гидротехнического сооружения на мелководном участке акватории по патенту №2224843, кл. Е02В 17/00, опубл. 27.11.2003 г., в котором плавучий железобетонный матричный понтон, оснащенный растворобетонным узлом и оснасткой для литья и монтажа свай, а также груженный сваями в виде труб, буксируют к месту возведения гидротехнического сооружения, трубы устанавливают вертикально вдоль двух бортов железобетонного матричного понтона симметрично относительно его продольной оси, в полость труб заливают бетонную смесь, после чего матричный понтон перемещают в новую позицию и монтируют следующую группу свай вдоль его бортов до завершения формирования свайного поля, затем базовые понтоны поочередно заводят в промежутки между сваями и жестко крепят каждый из понтонов к примыкающим к нему сваям, внутрь каждого из базовых понтонов загружают утяжеляющий балласт.

Однако известным аналогом невозможно осуществить строительство сооружения с суши, а также невозможно вести строительство корневых участков гидротехнических сооружений, примыкающих непосредственно к берегу. Кроме того, в условиях значительного волнения моря вести строительство известного сооружения сложно, трудоемко, что влечет большие капитальные затраты, обусловленные обязательным применением плавсредств.

Известен оградительный мол, преимущественно для яхтенных портов по патенту №2406799, кл. Е02В 3/06, опубл. 2010.12.20, который включает отдельные секции, вертикальные стены, анкерные тяги и призму из каменной наброски; каждая опорная секция снабжена удерживающим металлическим каркасом с каменной наброской; каждая промежуточная сборно-монолитная секция выполнена из вертикальной наружной стены и вертикальной внутренней стены, внутреннее пространство между стенами омоноличено бетоном. Наружная и внутренние вертикальные стены выполнены из установленных друг на друга вертикальных наружных и внутренних панелей, которые соединены анкерными тягами; верх опорных и промежуточных секций, а также продольные железобетонные соединительные элементы омоноличены бетоном и образуют сборно-монолитную железобетонную плиту, на которую установлена железобетонная надстройка. Строительство сооружения ведется с суши (от берега) сначала первого корневого отдельного сборно-монолитного участка оградительного мола, от него последующих отдельных сборно-монолитных участков до возведения последнего головного участка, по окончанию возведения мола заданной протяженности, начиная с последнего головного участка по направлению к берегу устанавливают железобетонную надстройку.

Однако известный оградительный мол воздвигается (устраивается) из большого количества сборных железобетонных конструкций (плит, стен и т.п.), изготовление и доставка которых увеличивает сроки строительства сооружения, кроме того, строительство данного мола невозможно при наличии на подводном и береговом склоне гравийного или песчаного слоя грунта.

Известен пирс и способ его возведения по патенту №2034951, кл. Е02В 3/06, опубл. 10.05.1995 г., в котором пирс включает две стены из ригелей и плит, расположенных между ригелями анкерные тяги, шарнирно закрепленные на ригелях двух стен, обратную засыпку, при возведении пирса каждую из стен устанавливают на предварительно погруженные в грунт свайные опоры, ригели двух стен попарно объединяют между собой в единые блоки системой анкерных тяг, затем блоки размещают между свайными опорами и свободно подвешивают на них.

Недостатком известного аналога является, прежде всего, неустойчивость сооружения, так как несущие свайные опоры, которые представляют собой колонны, загруженные сосредоточенной нагрузкой в головной части, не обладают устойчивостью на изгиб в плоскости причальной линии и во время эксплуатации будут изгибаться, кроме того, во время эксплуатации свайные опоры будут истираться влекомыми наносами при волнении моря.

Известен способ возведения свайных мостовых оснований на акватории по патенту №2447226, по кл. E01D 21/00, опубл. 10.04.2012, который предназначен для возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории. Для этого используют двухъярусный кондуктор, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, верхний ярус выполнен с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор в проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности конструктивных признаков и по способу строительства является способ возведения моста на акватории по патенту №2483153, кл. E01D 21/00, опубл. 20.12.2011 г., по которому возведение моста на акватории осуществляется поэтапно, сначала погружением постоянных свай опор моста в грунт дна сваебойным оборудованием с использованием временных опор, монтажом пролетных строений и сооружением полотна проезжей части, при этом сваи с опорами размещены в съемных кондукторах с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем в проектное положение на требуемую глубину, на следующем этапе технологический комплекс вместе с кондукторами перемещают по опорным балкам, осуществляют армирование и бетонирование по верхнему пролетному строению, последовательно возводят фундамент и ступенчатое тело опоры моста до заданной высоты под пролетным строением моста, на завершающем этапе работ верхнее пролетное строение моста окончательно устанавливают в проектное положение.

Сходными признаками с заявляемым на устройство и способ являются наличие несущих опорных конструкций на свайном основании, металлических кондукторов, свай, которые нижней своей частью вертикально погружены в грунт дна акватории, подача бетонной смеси для образования несущей опорной конструкции для возможности проезда и работы на ней подъемного края и механизмов для установки свай.

Однако ближайший аналог, так же, как и предыдущий (одного и того же патентообладателя), является громоздким, дорогостоящим и трудоемким в связи с тем, что для строительства моста на акватории необходимо применение большого количества оборудования, механизмов, временных опор и плавсредств.

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков, а также возможность возведения сооружения пионерным способом в направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне, сложенном из различных грунтов, в том числе из легкоразмываемых несвязных грунтов, например гравийно-песчаных или гравийно-галечных грунтов, а также повышение несущей способности сооружения, повышение его прочности, надежности и устойчивости к размыву грунта основания, а также к штормовым воздействиям.

Задача решается новой совокупностью существенных признаков, обеспечивающих повышенную несущую способность сооружения, повышенную его прочность, надежность и устойчивость к размыву легкоразмываемых несвязных грунтов, а также к штормовым воздействиям, это достигается за счет того, что в гидротехническом сооружении, включающем несущие опорные конструкции на свайном основании, металлические кондукторы, вертикальные сваи, которые нижней своей частью погружены в грунт дна акватории (признаки, сходные с ближайшим аналогом), каждый металлический кондуктор снабжен вертикальными металлическими трубами, жестко соединенными между собой подкосами и распорками с образованием неразъемной конструкции сооружения, при этом каждый металлический кондуктор стационарно установлен на подводном береговом склоне на дне акватории и является несъемным на весь период строительства и эксплуатации сооружения. Сваи выполнены анкерующими и установлены через внутренние полости вертикальных металлических труб каждого кондуктора, причем анкерующие сваи пропущены сквозь тело каждой несущей опорной конструкции после ее возведения, которая выполнена в виде монолитного бетонного блока с образованием под ним анкерующего свайного основания для фиксации монолитного бетонного блока от перемещения при волновом воздействии после его возведения, а своей верхней головной частью анкерующие сваи равнопрочно и жестко закреплены во внутренней полости вертикальных металлических труб с их внутренней поверхностью с помощью металлических вставок типа пластин. По внешнему периметру каждого металлического кондуктора расположено внешнее металлическое ограждение, выполненное в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, ограничивающего каждый металлический кондуктор со всех боковых сторон с образованием внутри каждого металлического кондуктора внутреннего пространства для размещения и удержания в нем крупных камней или фигурных бетонных элементов, а на расстоянии 0,4-0,6 мм от внешнего периметра металлического кондуктора установлены внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки для возможности омоноличивания каждого металлического кондуктора с его внутренним пространством и образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока. Между внутренней поверхностью вертикальных металлических труб каждого металлического кондуктора и размещенной во внутренней полости анкерующей сваи выполнены зазоры, заполненные мелкозернистым бетоном для придания повышенной устойчивости установленных на анкерующем свайном основании монолитных бетонных блоков, которые являются составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля. Анкерующие сваи могут быть выполнены металлическими и железобетонными, как предварительно изготовленными, так и буронабивными. Каждый зазор задан в диапазоне 40-60 мм. Способ возведения гидротехнического сооружения, включающий установку металлических кондукторов и вертикальных свай с последующим погружением их в грунт дна акватории, подачу бетонной смеси для образования несущей опорной конструкции и для возможности проезда и работы по ней подъемного крана и механизмов для установки свай (признаки, сходные с ближайшим аналогом), характеризуется наличием новых признаков, заключающихся в том, что в направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне на дно акватории по оси сооружения стационарно устанавливают последовательно один за другим металлические кондукторы, которые на весь период строительства и эксплуатации сооружения являются несъемными. Сначала стационарно устанавливают первый металлический кондуктор с внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, образующего внутреннее пространство металлического кондуктора, заполняют его крупным камнем или бетонными фигурными элементами, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего его периметра устанавливают внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки, после чего подают бетонную смесь во внутреннее пространство, огороженное опалубкой, и омоноличивают первый металлический кондуктор, кроме внутренней полости его вертикальных металлических труб, выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности во внутреннем пространстве, огороженном опалубкой, образуют несущую опорную конструкцию в виде первого монолитного бетонного блока с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который является составной частью сооружения, затем с поверхности первого монолитного бетонного блока, через внутренние полости вертикальных металлических труб последовательно устанавливают анкерующие сваи, перемещая их сквозь тело первого монолитного бетонного блока после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание, фиксирующее монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения, при этом анкерующие сваи верхней головной частью равнопрочно и жестко закрепляют во внутренней полости вертикальных металлических труб с внутренней поверхностью этих труб с помощью металлических вставок типа пластин. Зазоры в диапазоне 40-60 мм между сваями и внутренней поверхностью металлических труб, а также верхние головные части анкерующих свай в местах их закрепления во внутренней полости вертикальных металлических труб заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости монолитному бетонному блоку, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от первого монолитного бетонного блока на анкерующем свайном основании по продольной оси сооружения краном устанавливают на дно акватории второй металлический кондуктор с внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства и в той же технологической последовательности осуществляют укладку крупного камня или бетонных фигурных элементов во внутреннее пространство второго кондуктора, затем устанавливают внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки, после чего подают бетонную смесь во внутреннее пространство, огороженное опалубкой, кроме внутренней полости вертикальных металлических труб второго кондуктора, выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности образуют следующую опорную конструкцию в виде второго монолитного бетонного блока с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который является составной частью сооружения, затем с поверхности второго монолитного бетонного блока через внутренние полости вертикальных металлических труб так же последовательно устанавливают анкерующие сваи, перемещая их сквозь тело второго монолитного бетонного блока после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание, фиксирующее монолитный второй монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения, а анкерующие сваи верхней головной частью равнопрочно и жестко закрепляют с внутренней поверхностью вертикальных металлических труб с помощью металлических вставок типа пластин, при этом, зазоры в диапазоне 40-60 мм между анкерующими сваями и внутренними поверхностями металлических труб, а также верхние головные части анкерующих свай в местах их закрепления во внутренних полостях вертикальных металлических труб заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости второму монолитному бетонному блоку и в той же технологической последовательности осуществляют строительство следующей опорной несущей конструкции в виде следующего монолитного бетонного блока и так до образования целого ряда монолитных бетонных блоков, являющихся составной частью гидротехнического сооружения вертикального профиля, установленного на анкерующем свайном основании, которое фиксирует целый ряд монолитных бетонных блоков от перемещения при волновом воздействии после их возведения, а в обратной последовательности, начиная с последнего в ряду монолитного бетонного блока, установленного на анкерующем свайном основании, по направлению к берегу возводят бетонную или железобетонную надстройку, на которой при необходимости устанавливают волноотбойную стенку.

Устройство поясняется чертежом, где

на фиг. 1 изображено сооружение, общий вид в аксонометрии;

на фиг. 2 изображен металлический кондуктор, общий вид в аксонометрии;

на фиг. 3 показан кондуктор перед омоноличиванием, вид спереди;

на фиг. 4 показан кондуктор, вид сверху;

на фиг. 5 показан узел закрепления головной части железобетонных свай в металлической трубе кондуктора, вид сбоку в разрезе;

на фиг. 6 - то же, вид сверху.

На фиг. 7 показано сооружение на анкерующем свайном основании.

Сооружение включает металлические кондукторы 1 (на чертеже условно обозначены одной цифрой), предварительно изготовленные прямоугольной формы и каждый стационарно жестко установлен на дне акватории, начиная с берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне, причем все металлические кондукторы являются несъемными на весь период строительства и эксплуатации сооружения.

Каждый металлический кондуктор 1 снабжен вертикальными металлическими трубами 2 с внутренними полостями 3 и внутренними поверхностями 4, при этом вертикальные трубы 2 жестко соединены между собой подкосами 5 и распорками 6 с образованием неразъемной конструкции сооружения.

В настоящем изобретении сваи 7 (на чертеже условно обозначены одной цифрой) выполнены анкерующими и установлены через внутренние полости 3 вертикальных металлических труб 2 каждого кондуктора 1, при этом анкерующие сваи пропущены сквозь тело каждой несущей опорной конструкции, после ее возведения, которая выполнена в виде монолитного бетонного блока 8 с образованием под ним анкерирующего свайного основания 9, фиксирующего монолитный бетонный блок от перемещения от волнового воздействия после его возведения, своей нижней частью анкерующие сваи 7 установлены в грунт 10 дна акватории 11 на заданную глубину для обеспечения наиболее устойчивого расположения на них монолитных бетонных блоков 8 вертикального профиля. Своей верхней головной частью 12 анкерующие сваи 7 равнопрочно и жестко закреплены во внутренней полости 3 вертикальных металлических труб 2 с их внутренней поверхностью 4 с помощью металлических вставок, типа пластин 13. Анкерующие сваи 7 могут быть выполнены металлическими и железобетонными, причем как предварительно изготовленными, так и буронабивными. По внешнему периметру каждого металлического кондуктора 1 расположено внешнее металлическое ограждение, выполненное в виде гибкого стержневого удерживающего устройства 14, ограничивающего каждый металлический кондуктор 1 со всех боковых сторон с образованием внутри каждого металлического кондуктора 1 его внутреннего пространства 15 для размещения и удержания крупных камней или фигурных бетонных элементов 16 внутри каждого металлического кондуктора 1. На расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего периметра металлического кондуктора 1 установлены внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки 17 для возможности омоноличивания каждого металлического кондуктора 1 с его внутренним пространством 15 и образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока 8.

Между внутренней поверхностью 4 вертикальных металлических труб 2 каждого металлического кондуктора 1 и размещенной во внутренней полости 3 анкерующей сваи 7 выполнены зазоры 18, заданные в диапазоне 40-60 мм, которые заполнены мелкозернистым бетоном. Причем зазор, заданный в диапазоне 40-60 мм, является оптимальным и достаточным для обеспечения улучшенной заполняемости мелкозернистым бетоном пространства между внутренней поверхностью 4 вертикальных металлических труб 2 каждого металлического кондуктора 1 и размещенной во внутренней полости 3 анкерующей сваи 7 и для придания повышенной устойчивости установленных на анкерующем свайном основании 9 монолитных бетонных блоков 8, которые после омоноличивания являются составной частью всего гидротехнического сооружения. Если зазор задать менее 40 мм, это приведет к ухудшению условий заполнения зазора мелкозернистым бетоном и к нарушению его сплошности, а если зазор задать более 60 мм, это приведет к снижению прочности и устойчивости конструкции.

По верхней части монолитных бетонных блоков 8 установлена бетонная или железобетонная надстройка 19, которая при необходимости может быть выполнена с волноотбойной стенкой 20.

Строительство гидротехнического сооружения осуществляется с применением сухопутных машин и механизмов.

Пионерным способом в направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне из различных грунтов 10 (гравийно-галечного, гравийно-песчаного и т.п.) краном (на чертеже условно не показан) устанавливают стационарно и последовательно один за другим металлические кондукторы 1, предварительно изготовленные прямоугольной формы, которые на весь период строительства и эксплуатации сооружения являются несъемными.

В направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне в грунт 10 дна акватории 11 по оси сооружения устанавливают сначала первый металлический кондуктор 1 с внешним металлическим ограждением 14 в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, образующего внутреннее пространство 15 кондуктора 1, заполняют его крупным камнем или бетонными фигурными элементами 16, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего его периметра устанавливают внешние ограждающие элементы, например, в виде съемной опалубки 17, после чего методом ВПТ (вертикально перемещаемой трубы) подают бетонную смесь во внутреннее пространство 15, огороженное съемной опалубкой 17, и омоноличивают первый металлический кондуктор 1, кроме внутренней полости 3 его вертикальных металлических труб 2, выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности, во внутреннем пространстве 15, огороженном съемной опалубкой 17, образуют несущую опорную конструкцию в виде первого монолитного бетонного блока 8 с верхней отметкой в 0,6-2,0 м относительно уровня моря, что является достаточным для исключения заплеска волн в период строительства сооружения. Полученный первый монолитный бетонный блок 8 является составной частью сооружения, по которому осуществляется проезд и работа сухопутного подъемного крана и механизмов для установки анкерующих свай 7 металлических или железобетонных, предварительно изготовленных или буронабивных (на чертеже условно не показаны).

После набора бетоном прочности в первом бетонном блоке 8 на этот бетонный блок выезжает механизм установки свай (на чертеже условно не показан) и с поверхности первого монолитного бетонного блока 8 через внутренние полости 3 вертикальных металлических труб 2 последовательно устанавливают анкерующие сваи 7, перемещая их сквозь тело первого монолитного бетонного блока 8 после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание 9, фиксирующее монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения. Глубину установки анкерующих свай 7 определяют с учетом расчетного размыва грунта. Анкерующие сваи 7 нижней частью погружают в грунт 10 дна акватории 11 на заданную глубину (например, 5-10 м), являющуюся достаточной для обеспечения повышенной несущей способности анкерующего свайного основания 9 монолитного бетонного блока 8 на дне акватории 11 и гидротехнического сооружения в целом, определяемую по расчетным нагрузкам. Верхнюю головную часть 12 анкерующих свай 7 равнопрочно и жестко закрепляют во внутренней полости 3 вертикальных труб 2 с помощью металлических вставок типа пластин 13. Равнопрочное и жесткое крепление свай 7 придает повышенную устойчивость монолитному бетонному блоку 8 и способствует прочному креплению блока с размещенным под ним анкерующим свайным основанием 9. Между анкерующими сваями 7 и внутренней поверхностью вертикальных металлических труб 2 имеющиеся зазоры 18 в диапазоне 40-60 мм заполняют мелкозернистым бетоном, при этом анкерующие сваи 7 или обсадные трубы буронабивных свай 7 в процессе их установки свободно перемещаются внутри вертикальной трубы 2 металлического кондуктора. Зазоры между анкерующими сваями 7 и внутренними поверхностями 4 вертикальных металлических труб 2, а также верхние головные части 1 анкерующих свай 7 в местах их закрепления во внутренних полостях 3 вертикальных металлических труб 2 заполняют мелкозернистым бетоном высокой марки для придания устойчивости монолитному бетонному блоку 8.

После устройства анкерующего свайного основания 9 под первым бетонным блоком 8 механизм установки анкерующих свай 7 съезжает на берег и на его место заезжает подъемный кран, и на расстоянии 0,4-0,6 м от первого монолитного бетонного блока 8 на анкерующем свайном основании 9 по продольной оси сооружения подъемным краном устанавливают в грунт 10 дна акватории 11 следующий второй предварительно изготовленный прямоугольной формы металлический кондуктор 1 с внешним металлическим ограждением 14 в виде гибкого стержневого удерживающего устройства и в той же технологической последовательности осуществляют укладку крупного камня или бетонных фигурных элементов 16 во внутреннее пространство 15 второго металлического кондуктора 1, затем устанавливают внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки 17, после чего подают бетонную смесь во внутреннее пространство 15, огороженное опалубкой 17, кроме внутренней полости 3 вертикальных металлических труб 2 второго металлического кондуктора 1. Выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности образуют следующую опорную несущую конструкцию в виде второго монолитного бетонного блока 8 с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который также является составной частью сооружения. Затем с поверхности второго монолитного бетонного блока 8 через внутренние полости 3 его вертикальных металлических труб 2 так же последовательно устанавливают анкерующие сваи 7, перемещая их сквозь тело второго монолитного бетонного блока 8, и образуют под ним анкерующее свайное основание 9, фиксирующее монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения, при этом анкерующие сваи 7 своей нижней частью погружают в грунт 10 дна акватории 11 на заданную глубину, а верхнюю головную часть 12 анкерующих свай 7 равнопрочно и жестко закрепляют к внутренней поверхности 4 вертикальных труб 2 с помощью металлических вставок 13 типа пластин, при этом зазоры 18, взятые в диапазоне 40-60 мм между анкерующими сваями 7 и внутренними поверхностями 4 металлических труб 2, а также верхние головные части 12 анкерующих свай 7 в местах их закрепления во внутренней полости 3 вертикальных металлических труб 2 заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости второму монолитному бетонному блоку 8 вертикального профиля.

В той же технологической последовательности осуществляют строительство следующей опорной несущей конструкции в виде следующего монолитного бетонного блока 8, и так до образования целого ряда монолитных бетонных блоков 8, установленных на анкерующем свайном основании 9 и являющихся составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля на анкерующем свайном основании 9.

После чего в обратной последовательности, начиная с последнего в ряду монолитного бетонного блока 8, установленного на анкерующем свайном основании, по направлению к берегу, по верхней части установленного ряда монолитных бетонных блоков 8 на анкерующем свайном основании 9 возводят бетонную или железобетонную надстройку 19, при необходимости с волноотбойной стенкой 20, и образуют на подводном береговом склоне из различных грунтов, в том числе из легкоразмываемых несвязных грунтов 10, стационарное гидротехнического сооружение вертикального профиля на анкерующем свайном основании 9.

В настоящем изобретении в каждом полученном монолитном бетонном блоке 8 нагрузка на каждую анкерующую сваю 7 передается посредством вертикальных труб 2 металлического кондуктора 1, в которых анкерующие сваи 7 жестко защемлены от дна до головы, что повышает несущую способность таких анкерующих свай 7 и обеспечивает повышенную жесткость всей конструкции гидротехнического сооружения.

Возведенная новым способом конструкция гидротехнического сооружения с использованием новой совокупности конструктивных признаков служит непреодолимой преградой на пути движения наносов и пляжевого материала. В случае образования промоины под монолитным бетонным блоком сооружение остается устойчивым благодаря анкерующим сваям, а образовавшиеся промоины легко устраняются или отсыпкой инертных материалов, или подводным бетонированием. Данное сооружение со стороны открытого моря может быть дополнительно защищено призмой из фигурных бетонных блоков или каменных глыб.

Строительство гидротехнического сооружения осуществлено на территории базы отдыха ЗАО фирмы «АГРОКОМПЛЕКС» в пос. Бжид Туапсинского района. Кроме того, планируется его возведение как пляжеудерживающего сооружения на свайном основании в г. Геленджике Краснодарского края.

Заявляемое к патентованию гидротехническое сооружение по сравнению с ближайшим аналогом, а также с известными в науке и техники гидротехническими сооружениями имеет ряд преимуществ:

1. Обеспечивается строительство сооружения пионерным способом, т.е. в направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне из любых, различных грунтов, в том числе из легкоразмываемых несвязных грунтов, причем сухопутными строительными машинами и механизмами, т.е. без использования плавсредств, при этом сооружение может быть возведено как на глубоководной, так и на мелководной акватории, когда дно покрыто значительным слоем грунта, например песчаного, гравийно-галечного и т.п.

2. Гидротехническое сооружение может быть использовано как портовое сооружение (оградительное или причальное) или как пляжеудерживающее сооружение (буна или волнолом). Оградительное или пляжеудерживающее сооружения со стороны защищенной акватории могут использоваться как причальные, так как являются сооружениями вертикального профиля.

3. Сооружение на анкерующем свайном основании, которое выполнено с целью фиксации монолитного бетонного блока от перемещения при волновом воздействии после его возведения (а не наоборот, как в аналоге, где сначала устанавливают сваи, а затем опорную несущую конструкцию) имеет повышенную прочность, надежность и устойчивость к размыву гравийно-песчаного грунта или другого легкоразмываемого грунта, а также к штормовым воздействиям. Благодаря жесткости и прочности конструкции сооружение позволяет удерживать движение влекомых волнобереговых наносов, так как перегораживается поток от дна до поверхности воды всем монолитным корпусом сооружения, при этом обеспечивается несущая способность сооружения.

4. Монолитные бетонные блоки, получаемые путем омоноличивания металлических кондукторов, являются гравитационными и поэтому устойчивы к внешним воздействиям волн и течений и позволяют на период строительства при любых погодных условиях продолжать работы по устройству анкерующих свай требуемого качества.

5. Образованное стационарно установленным металлическим кондуктором и его внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства его внутреннее пространство, заполненное крупным камнем или фигурными бетонными блоками, позволяет на 50% и более сократить расход бетона на устройство несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока.

6. В случае установки в составе бетонной или железобетонной надстройки волноотбойной стенки обеспечивается защита пришвартованных судов от волновых заплесков.

Таким образом, по мнению заявителя, предлагаемое к патентованию гидротехническое сооружение вертикального профиля на свайном основании и способ его возведения, в совокупности новых существенных признаков, отличных от аналогов, отвечают критерям новизны, полезности и промышленной применимости и может быть признано патентоспособным с выдачей на него патента.

Способ возведения сооружения включает установку металлических кондукторов (МК) и вертикальных свай с последующим погружением их в грунт дна акватории, подачу бетонной смеси для образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока (МББ) 8. В направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне в грунт 10 дна акватории 11 по оси сооружения стационарно устанавливают последовательно один за другим МК, которые на весь период строительства и эксплуатации сооружения являются несъемными. Сначала стационарно устанавливают первый МК с внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства (ГСУУ), образующего внутреннее пространство МК, заполняют его крупным камнем или бетонными фигурными элементами 16, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего его периметра устанавливают опалубку. Подают бетонную смесь во внутреннее пространство, огороженное опалубкой, и омоноличивают первый МК, кроме внутренней полости его вертикальных металлических труб (ВМТ) 2. Выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности во внутреннем пространстве, огороженном опалубкой, образуют первый монолитный бетонный блок (МББ) 8 с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который является составной частью сооружения. С поверхности первого МББ 8 через внутренние полости ВМТ 2 последовательно устанавливают анкерующие сваи 7, перемещая их сквозь тело первого МББ 8 после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание, фиксирующее первый МББ 8 от перемещения при волновом воздействии после его возведения. Верхнюю головную часть 12 анкерующих свай 7 равнопрочно и жестко закрепляют во внутренней полости ВМТ 2 с внутренней поверхностью этих труб с помощью металлических вставок типа пластин. Зазор между сваями и внутренней поверхностью металлических труб, а также головные части свай в местах их закрепления во внутренних полостях ВМТ 2 заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости МББ 8. На расстоянии 0,4-0,6 м от первого МББ 8 устанавливают на дно акватории последовательно следующий второй МК с внешним металлическим ограждением в виде ГСУУ. Выполняют вышеприведенные операции способа как при возведении первого МББ 8. Второй МББ 8 образуют с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря. В той же последовательности ведут строительство следующего МББ 8 до образования целого ряда монолитных бетонных блоков 8, установленных на анкерующем свайном основании и являющихся составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля. В обратной последовательности, начиная с последнего в ряду МББ 8, установленного на анкерующем свайном основании, по направлению к берегу возводят бетонную или железобетонную надстройку 19, на которой при необходимости устанавливают волноотбойную стенку 20, и образуют на подводном береговом склоне из различных грунтов, в том числе из легкоразмываемых несвязных грунтов, стационарное гидротехническое сооружение вертикального профиля на анкерующем свайном основании. Повышается несущая способность сооружения, повышается его прочность, надежность и устойчивость к размыву грунта основания, а также к штормовым воздействиям. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Гидротехническое сооружение вертикального профиля на свайном основании, включающее несущие опорные конструкции на свайном основании, металлические кондукторы и вертикальные сваи, которые нижней своей частью погружены в грунт дна акватории, отличающееся тем, что каждый металлический кондуктор снабжен вертикальными металлическими трубами, жестко соединенными между собой подкосами и распорками с образованием неразъемной конструкции сооружения, при этом каждый металлический кондуктор стационарно установлен на подводном береговом склоне на дне акватории и является несъемным на весь период строительства и эксплуатации сооружения, а сваи выполнены анкерующими и установлены через внутренние полости вертикальных металлических труб каждого кондуктора, причем анкерующие сваи пропущены сквозь тело каждой несущей опорной конструкции после ее возведения, которая выполнена в виде монолитного бетонного блока с образованием под ним анкерующего свайного основания для фиксации монолитного бетонного блока от перемещения при волновом воздействии после его возведения, при этом своей верхней головной частью анкерующие сваи равнопрочно и жестко закреплены во внутренней полости вертикальных металлических труб с их внутренней поверхностью с помощью металлических вставок типа пластин, по внешнему периметру каждого металлического кондуктора расположено внешнее металлическое ограждение, выполненное в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, ограничивающего каждый металлический кондуктор со всех боковых сторон с образованием внутри каждого металлического кондуктора внутреннего пространства для размещения и удержания в нем крупных камней или фигурных бетонных элементов, а на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего периметра металлического кондуктора установлены внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки для возможности омоноличивания каждого металлического кондуктора с его внутренним пространством и образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока, причем между внутренней поверхностью вертикальных металлических труб каждого металлического кондуктора и размещенной во внутренней полости анкерующей сваи выполнены зазоры, заполненные мелкозернистым бетоном для придания повышенной устойчивости жестко установленных на анкерующем свайном основании монолитных бетонных блоков, которые являются составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля.

2. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что анкерующие сваи могут быть выполнены металлическими и железобетонными, как предварительно изготовленными, так и буронабивными.

3. Гидротехническое сооружение по п.1, отличающееся тем, что зазоры заданы в диапазоне 40-60 мм.

4. Способ возведения гидротехнического сооружения вертикального профиля на свайном основании, включающий установку металлических кондукторов и вертикальных свай с последующим погружением их в грунт дна акватории, подачу бетонной смеси для образования несущей опорной конструкции и для возможности проезда и работы по ней подъемного крана и механизмов для установки свай, отличающийся тем, что в направлении от берега в сторону открытого моря на подводном береговом склоне на дно акватории по оси сооружения стационарно устанавливают последовательно один за другим металлические кондукторы, которые на весь период строительства и эксплуатации сооружения являются несъемными, причем сначала стационарно устанавливают первый металлический кондуктор с внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства, образующего внутреннее пространство металлического кондуктора, заполняют его крупным камнем или бетонными фигурными элементами, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от внешнего его периметра устанавливают внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки, после чего подают бетонную смесь во внутреннее пространство, огороженное опалубкой, и омоноличивают первый металлический кондуктор, кроме внутренней полости его вертикальных металлических труб, выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности во внутреннем пространстве, огороженном опалубкой, образуют несущую опорную конструкцию в виде первого монолитного бетонного блока с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который является составной частью сооружения, затем с поверхности первого монолитного бетонного блока через внутренние полости вертикальных металлических труб, последовательно устанавливают анкерующие сваи, перемещая их сквозь тело первого монолитного бетонного блока после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание, фиксирующее первый монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения, верхнюю головную часть анкерующих свай равнопрочно и жестко закрепляют во внутренней полости вертикальных металлических труб с внутренней поверхностью этих труб с помощью металлических вставок типа пластин, затем зазоры в диапазоне 40-60 мм между сваями и внутренними поверхностями металлических труб, а также головные части анкерующих свай в местах их закрепления во внутренних полостях вертикальных металлических труб заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости монолитному бетонному блоку, затем на расстоянии 0,4-0,6 м от первого монолитного бетонного блока на анкерующем свайном основании по продольной оси сооружения краном устанавливают на дно акватории второй металлический кондуктор с внешним металлическим ограждением в виде гибкого стержневого удерживающего устройства и в той же технологической последовательности осуществляют укладку крупного камня или бетонных фигурных элементов во внутреннее пространство второго металлического кондуктора, затем устанавливают внешние ограждающие элементы в виде съемной опалубки, после чего подают бетонную смесь во внутреннее пространство, огороженное опалубкой, кроме внутренней полости вертикальных металлических труб второго кондуктора, выдерживают бетонную смесь до отверждения, а после набора бетоном заданной прочности образуют следующую опорную конструкцию в виде второго монолитного бетонного блока с верхней отметкой 0,6-2,0 м относительно уровня моря, который является составной частью сооружения, затем с поверхности второго монолитного бетонного блока через внутренние полости вертикальных металлических труб так же последовательно устанавливают анкерующие сваи, перемещая их сквозь тело второго монолитного бетонного блока после его возведения, и образуют под ним анкерующее свайное основание, фиксирующее второй монолитный бетонный блок от перемещения при волновом воздействии после его возведения, причем верхнюю головную часть этих свай равнопрочно и жестко закрепляют с внутренней поверхностью вертикальных металлических труб с помощью металлических вставок типа пластин, при этом зазоры в диапазоне 40-60 мм между анкерующими сваями и внутренними поверхностями металлических труб, а также верхние головные части анкерующих свай в местах их закрепления во внутренних полостях вертикальных металлических труб заполняют мелкозернистым бетоном для придания устойчивости второму монолитному бетонному блоку, в той же технологической последовательности осуществляют строительство следующей опорной несущей конструкции в виде следующего монолитного бетонного блока и так до образования целого ряда монолитных бетонных блоков на анкерующем свайном основании, фиксирующем целый ряд монолитных бетонных блоков от перемещения при волновом воздействии после его возведения, являющихся составной частью всего гидротехнического сооружения вертикального профиля, жестко установленного на анкерующем свайном основании, а в обратной последовательности, начиная с последнего в ряду монолитного бетонного блока, установленного на анкерующем свайном основании, по направлению к берегу возводят бетонную или железобетонную надстройку, на которой при необходимости устанавливают волноотбойную стенку.