Обжимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды Российский патент 2018 года по МПК E02B1/00 E02B17/00 

1. Область техники

1.1. Обжимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды предназначено для применения организациями (юридическими лицами) и/или частными (физическими) лицами, выполняющими в подводной зоне и переменном уровне воды ремонт конструкций гидротехнических сооружений, а именно металлического или бетонного свайного основания гидротехнических сооружений различного сечения.

1.2. Устройство относится к подводно-техническому оборудованию, позволяющее усовершенствовать существующие и предложить новые технологические процессы ремонта гидротехнических сооружений на основе применения современных строительных материалов с учетом требований экологической безопасности.

2. Термины и определения

При разработке «Обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды» применены следующие термины с соответствующими определениями:

2.1. Портовая гидротехника и сооружения

2.1.1. гравитационное сооружение: Сооружение, устойчивость которого на сдвиг и опрокидывание обеспечивается его собственной массой.

2.1.2. портовые гидротехнические сооружения: Инженерно-технические сооружения (причалы, рейдовые перегрузочные комплексы, оградительные, берегоукрепительные и судоподъемные сооружения).

2.1.3. свайное сооружение: Сооружение с основанием из свай, прочность и устойчивость которого обеспечивается несущей способностью свай и сопротивлением грунта.

2.1.4. сооружение типа больверк: Стенка из погруженных сплошным рядом в грунт основания вертикальных свайных элементов, воспринимающая давление грунта засыпки.

2.1.5. сооружение мостового типа: Сооружение с верхним строением пролетного типа, устойчивость которого обеспечивается сопротивлением отдельных опор и грунта основания.

2.2. Причальные сооружения

2.2.1. набережная: Причальное сооружение, примыкающее к берегу и расположенное вдоль уреза воды.

2.2.2. набережная-стенка (шпунтовая стенка): Причальное сооружение, включающее в свою конструкцию сплошную стенку и воспринимающее боковое давление грунта со стороны берега.

2.2.3. набережная-эстакада: Причальное сооружение, возводимое на откосе берега так, что боковое давление грунта на конструкцию практически исключается.

2.2.4. плавучий причал: Причал из системы плавучих элементов.

2.2.5. эстакада: Сооружение свайного типа, соединяющее береговые площадки с причалами.

2.2.6. причал: Устройство или сооружение, предназначенное для стоянки, обработки и обслуживания судов.

2.2.7. нуль глубин: Уровень воды, к которому приводятся глубины.

2.2.8. проектная глубина: Глубина от отсчетного уровня воды, определенная для расчетного судна с учетом всех необходимых нормативных запасов.

2.3. Элементы портовых гидротехнических сооружений

2.3.1. анкерная плита: Анкерная опора в виде вертикальной или наклонной панели.

2.3.2. анкерная тяга: Устройство для передачи горизонтального усилия от лицевой стенки на анкерную опору или для связи взаимозаанкеренных конструкций.

2.3.3. массив: Бетонный блок для окаймления наброски по подошве откоса.

2.3.4. верхнее строение: Верхняя надводная часть сооружения, служащая для распределения и передачи нагрузок на сооружение.

2.3.5. массив-гигант: Железобетонный ящик с днищем, разделенный внутренними перегородками на отсеки и заполняемый бетоном или камнем и другими сыпучими естественными материалами.

2.3.6. надстройка причала: Конструкция верхней части сооружения для ограждения засыпки и облицовки стенки причала.

2.3.7. обыкновенный массив: Блок в виде призмы из бетона или бутобетона.

2.3.8. оголовок: Продольная соединительная балка по головам свай и свай-оболочек лицевой стенки больверка или анкерной стенки.

2.3.9. отбойная свая: Отбойное устройство из одиночной сваи, погруженной перед причальным сооружением и опирающейся на его надстройку.

2.3.10. отбойная стенка: Отбойное устройство в виде свайной стенки с оголовком, использующее упругую податливость свай.

2.3.11. ростверк: Верхнее строение, опирающееся на сваи, трубошпунт, шпунт или сваи-оболочки.

2.3.12. свая-оболочка: Железобетонные конструкции цилиндрической формы, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и незаполняемые, заполняемые частично или полностью бетонной смесью.

2.3.13. трубошпунтовая стенка: металлическая конструкция, образованная рядом свай, заглубленных в грунт под водой и связанных между собой замковыми соединениями.

2.3.14. шпунтовая стенка: металлическая конструкция, образованная рядом шпунтов типа Ларсен, заглубленных в грунт под водой и связанных между собой замковыми соединениями.

2.4. Эксплуатация сооружений

2.4.1. ввод в эксплуатацию: Событие, фиксирующее готовность сооружения к использованию по назначению и документально оформленное в установленном порядке.

2.4.2. вывод из эксплуатации: Событие, фиксирующее невозможность или нерациональность дальнейшего использования по назначению и ремонта сооружения и документально оформленное в установленном порядке.

2.4.3. нормальная эксплуатация: Эксплуатация сооружения в соответствии с его паспортными параметрами.

2.5. Техническое обслуживание сооружений

2.5.1. капитальный ремонт: Ремонт, выполняемый для восстановления ресурса сооружения с заменой или восстановлением любых его частей.

2.5.2. ремонт: Комплекс операций по восстановлению работоспособности и ресурса сооружения или его составных частей (видами ремонта являются текущий ремонт и капитальный ремонт).

2.5.3. текущий ремонт: Комплекс операций, предусматривающих замену или восстановление отдельных элементов конструкции сооружения.

3. Сокращения

В настоящем документе применены следующие сокращения:

ГТС - гидротехническое сооружение;

КР - капитальный ремонт;

ОУ - отбойное устройство;

УО - Обжимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды;

ПВП - планово-высотное положение;

ТОР - техническое обслуживание и ремонт;

TP - текущий ремонт.

4. Уровень техники

4.1. Известно устройство для ремонта подводных частей гидротехнических сооружений, включающее плавучий затвор-присос, выполненный в виде открытого сверху и с лицевой стороны водонепроницаемого короба с балластными отсеками и уплотнительным контурам, крепежные детали для присоединения короба к анкерным элементам сооружения, плавучее средства с установкой для откачки воды из короба и узел соединения плавучего средства с задней стенкой короба, при этом узел соединения плавсредства с задней стенкой короба выполнен в виде вертикальной направляющей, прикрепленной к задней стенке короба, и смонтированных на плавучем средстве кронштейнов с анкерными и прижимными катками, взаимодействующими с направляющей короба, кронштейны опорных катков жестко прикреплены к плавучему средству, а кронштейны прижимных катков присоединены к плавучему средству с возможностью поворачиваться горизонтальной плоскостью (SU, авторское свидетельство N 1511310, Е02В 1/00, Опубл. 30.09.89).

Недостатком такого устройства является необходимость использования дополнительного плавучего средства для перемещения затвора-присоса, выполненного в виде, обеспечивающего герметизацию и плавучесть, каркаса с требующей ремонта поверхности гидротехнического сооружения. Установка затвора-присоса на гидротехническое сооружение и последующего отвода от него после завершения работ затрудняет эксплуатацию гидротехнического сооружения (причала) во время проведения ремонтных работ, а также не позволяет производить ремонтные работы на сложных угловых участках гидротехнических сооружений.

Эксплуатация такого устройства затруднена еще и тем, что узел соединения плавучего средства с задней стенкой каркаса и балластные отсеки обеспечивает только перемещение каркаса по вертикали при его установке на стенке гидротехнического сооружения. При этом исключается возможность изменения положения каркаса как при его подводе к требующей ремонта поверхности стенки гидротехнического сооружения, так и при его установке в рабочее положение в зависимости от индивидуальных особенностей стенки гидротехнического сооружения.

4.2. Наиболее близким является устройство (Патент RU 2133313) для ремонта свайных конструкций гидротехнических сооружений, включающее открытый сверху каркас с балластными отсеками и уплотнительным контуром и установку для откачки воды из каркаса, отличающееся тем, что каркас выполнен из раскрывающихся, герметично соединяемых между собой секций, и разделен рабочей площадкой на верхний, представляющий собой рабочую камеру, и нижний отсеки, уплотнительный контур каркаса выполнен в виде расположенного в нижней части каркаса ниже его рабочей площадки съемного герметизирующего воротника, соответствующего форме ремонтируемых свай, установка для откачки воды расположена непосредственно в каркасе в его нижнем отсеке, балластные отсеки расположены по периметру каркаса, при этом над балластными отсеками расположены обеспечивающие плавучесть каркаса воздушные отсеки, в верхней части каркаса установлены фиксаторы статического положения, а рабочая площадка выполнена с отверстиями для пропуска воды в нижний отсек каркаса.

Недостатком такого устройства является невозможность его установки на свайное основание гидротехнических сооружений ниже уровня воды. Недостатком в эксплуатации данного устройства является невозможность многократного его перемещения в водном пространстве в вертикальной плоскости по причине отсутствия постоянно подключенного компрессора. Приведение устройства в рабочее положение осуществляется под средством накачки воздуха под давлением в воздушный отсек и его спуск в балластный отсек путем вытеснения воды. Подкачка воздуха в воздушный отсек не предусмотрена. Таким образом, в случае излишней перекачки воздуха в балластный отсек при эксплуатации возможна только одна операция по погружению устройства. Наполненную воду в балластном отсеке вытеснить будет уже невозможно.

5. Раскрытие изобретения

Изобретение относится к гидротехнике и может быть использовано в составе механического оборудования для ремонта оснований гидротехнических сооружений. Цель изобретения - выполнение «насухо» строительно-монтажных работ в переменном поясе воды и в подводных зонах на гидротехнических сооружениях, имеющих бетонное или металлическое свайное основание различного сечения.

Устройство состоит из сборно-разборных металлических сегментов, которые включают в себя съемно-вертикальные балластные камеры, стационарные герметичные соединения, вертикальный лаз, раскосы, компрессор, проушины для крепления раскосов, водяной насос для откачки воды, размещенный в верхней части устройства, при этом управление вертикальными балластными камерами, вынесено на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги.

Собранные сегменты образуют устройство, при этом оно включает в себя вертикальные балластные камеры, которые обеспечивают само устройство положительной плавучестью.

Техническим результатом изобретения является возможность производства работ в подводной зоне и переменном уровне воды с помощью устройства без вывода гидротехнического сооружения из эксплуатации.

В основу изобретения положена задача разработать устройство, обладающее возможностью вертикального перемещения в водном пространстве, для выполнения работ в подводных зонах и в переменном поясе воды на гидротехнических сооружениях, имеющих бетонное или металлическое свайное основание различного сечения.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что устройство для производства работ в подводной зоне и в переменном поясе воды на свайных основаниях гидротехнических сооружений образовано сборно-разборными металлическими сегментами, отличающиеся тем, что оно состоит из сборно-разборных металлических сегментов (каркас), каждый из которых оснащен съемными вертикальными балластными камерами, подключенными к компрессору и обеспечивающими плавучесть и возможность перемещения устройства вертикально в водном пространстве, центральными сегментами, имеющими паз, повторяющий зеркально контур свайного основания гидротехнического сооружения и позволяющий обеспечить герметизацию в месте сопряжения устройства с конструкцией гидротехнического сооружения, при этом в боковых частях сборно-разборных металлических сегментов смонтированы проушины для крепления раскосов, водяной насос для откачки воды размещен в верхней части устройства или вынесен на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги.

Центральные сегменты, имеющие паз, повторяющий зеркально контур свайного основания гидротехнического сооружения, обеспечивают герметизацию обжимного сегментного устройства в месте соприкосновения со свайным основанием ГТС. Балластные камеры обеспечивают вертикальное перемещение обжимного сегментного устройства относительно основания ГТС. Наличие вертикальных балластных камер, смонтированных в боковых частях устройства, обеспечивают его положительную плавучесть, что позволяет без использования дополнительных плавучих средств перемещать устройство в водном пространстве.

Устройство для производства работ на свайных основаниях гидротехнических сооружений, имеющих бетонное или металлическое свайное основание различного сечения, в подводной зоне и переменном уровне воды включает устанавливаемое на основании ГТС сборно-разборные секции со съемно-вертикальными балластными камерами, а также со стационарными герметичными соединениями, водяными насосами для откачки воды.

Для производства работ на свайном основании ГТС устройство может быть собрано и в дальнейшем использовано как в полностью закрытом, так и открытом исполнении. При ремонте подводной части основания ГТС используется устройство в закрытом исполнении, в случае выполнения работ в переменном уровне воды, то может быть использовано как закрытое, так и открытое исполнение устройства. Устройство обхватывает свайное основание ГТС и состоит из сегментов, образованных боковыми сторонами и днищем. На стационарные герметичные соединения крепится резиновая прокладка (толщиной от 2 до 20 см). По бокам устанавливаются раскосы для крепления устройства в статическое положение. Присоединение устройства к основанию гидротехнического сооружения осуществляется через раскосы. Раскосы выполнены в виде натяжных штанг.

Балластные камеры, обеспечивающие положительную плавучесть устройства, располагаются по бокам сегментов устройства. В случае недостаточности или отсутствия положительной плавучести у устройства количество балластных камер может быть увеличено, путем их монтажа на сегменты устройства.

Центральные сегменты, имеющие паз, повторяющий зеркально контур свайного основания гидротехнического сооружения, обеспечивают герметизацию в месте соприкосновения устройства с данным основанием ГТС. Сверху устройство закрыто съемной секцией. Обеспечение доступа рабочего персонала в устройство осуществляется через вертикальный лаз. В местах соединения стационарных герметичных соединений крепится резиновая прокладка. В качестве материала прокладки может быть использовано прорезиненное покрытие. Крепление прокладки осуществляется на специальный влагостойкий клей. Толщина прокладки подбирается отдельно в зависимости от размеров основания ГТС и может составлять от 2 до 20 см. Внутри центральной секции устройства в нижней части выполнен паз для обеспечения крепления к свайному основанию ГТС.

Для обеспечения производства работ внутри устройства крепятся на разных уровнях подмости.

Устройство работает следующим образом.

5.1. Устройство позволяет вести ремонтные работы как в подводной зоне, так и переменном уровне воды на основаниях гидротехнического сооружения насухо до отметки минус 15,0 м (относительно уровня воды).

Установка устройства на основание ГТС осуществляется сразу с центральной секцией, обеспечивающей герметизацию и ограничивающей попадание воды в рабочую зону устройства после его установки в рабочее положение и откачки воды. Установка собранного устройства осуществляется сразу в рабочее положение. При этом балластные камеры обеспечивают положительную плавучесть для его перемещения в воде, а также регулировку вертикального положения устройства. Устройство устанавливается на основание ГТС с помощью раскосов, воспринимающих выталкивающую силу.

Для равномерного подведения и осуществления монтажа устройства к основанию ГТС используются раскосы и вспомогательные лебедки, установленные с боков сегментов устройства. Раскосы крепятся с одной стороны через проушину устройства, с другой к смонтированным проушинам на основание ГТС, прикрепленных с помощью подводной электросварки к металлическому основанию или с помощью анкеров, смонтированных в тело бетонного основания ГТС. В период производства работ устройство удерживается на основании гидротехнического сооружения при помощи раскосов.

После установки устройства на свайное основание гидротехнического сооружения, производится герметизация паклей периметра узлов соприкосновения с основанием ГТС водолазами и последующая откачка воды из рабочего пространства водяными насосами. После откачки воды УО гидростатическое давление усиливает силу обжатия к основанию ГТС.

5.2. Рабочие специалисты после откачки воды приступают к производству работ насухо в подводной зоне или зоне переменного уровня воды. После завершения производства работ на одном свае гидротехнического сооружения устройство может быть заполнено водой, демонтировано с основания ГТС для дальнейшего производства работ на другом участке или захватке.

6. Краткое описание чертежей

Сущность изобретения поясняется фигурами на графических материалах (чертежах). Фигуры 1-5 и 6-15 показывают сегменты разборного вида обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды, необходимые для сбора устройства требуемого размера. Фигура 1 и 2 показывают вид сбоку сегментов устройства, фигура 3 разрез в вертикальной плоскости и фигуры 4, 5 разрезы в горизонтальной плоскости боковых секций устройства. Фигуры 6, 7 и 8 показывают фасадный вид средних сегментов устройства, фигура 9 разрез в вертикальной плоскости и фигуры 10, 11, 12, 13, 14, 15 разрезы в горизонтальной плоскости средних секций устройства.

На фигурах с 16 по 31 показаны виды центральных секций обжимного сегментного устройства, обеспечивающие герметичное соприкосновение с участками ремонтируемой конструкции ГТС. Фигуры 16, 17, 20, 21, 24, 25, 28, 29 и 18, 19, 22, 23, 26, 27, 30, 31 центральных секций служат для ремонта свай квадратного и круглого сечения соответственно. Размеры грани паза под сваю квадратного сечения в фигурах 16, 17, 20, 21, 24, 25, 28, 29 от 300 мм до 1220 мм. Диаметр паза под сваю круглого сечения в фигурах 18, 19, 22, 23, 26, 27, 30, 31 от 300 мм до 1220 мм. Центральные секции выполняют задачи ремонта как при монтаже устройства на металлические сваи, так и на бетонные.

На фигурах 32, 33 показано сборное состояние обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне при вертикальной рабочей зоне до 4,40 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 34 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 35 и 36 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 37 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), вертикальный лаз (4), приямок (5), секция К-1 (защитная, сборно-разборная) (6), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10).

На фигурах 38, 39 показано сборное состояние обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне при вертикальной рабочей зоне до 7,20 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 40 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 41 и 42 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 43 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), вертикальный лаз (4), приямок (5), секция К-1 (защитная, сборно-разборная) (6), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10).

На фигурах 44, 45 показано сборное состояние обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в переменном уровне воды при вертикальной рабочей зоне до 4,40 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 46 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 47 и 48 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 49 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), защитный борт секции К-2 (11).

На фигурах 50, 51 показано сборное состояние обжимного сегментного устройства для ремонта металлических и бетонных оснований гидротехнических сооружений в переменном уровне воды при вертикальной рабочей зоне до 7,20 м, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Фигура 52 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 53 и 54 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 55 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), секция В-1 (верхняя, сборно-разборная) (9), секция Н-1 (нижняя, сборно-разборная) (10), защитный борт секции К-2 (11).

На фигурах 56, 57, 58 показана съемная балластная камера, состоящая из следующих деталей: болтовое соединение (13), впускной воздушный кран (14), выпускной воздушно-водяной кран (15), металлическая труба (16), шаровый кран (17), кингстон (18).

Съемно-вертикальная балластная камера является съемной. Крепление балластной камеры к сегменту осуществляется при помощи болтовых соединений M16 с уплотнительной резиновой шайбой, обеспечивающей герметизацию. Через балластную камеру (транзитно) проходит кингстон, позволяющий заполнять водой сегментное устройство при демонтаже с ГТС. Кингстон представляет из себя шаровый кран с пропускным сечением 80 мм. В балластной камере располагаются впускной воздушный кран, служащий для подачи воздуха из компрессора через гибкие резиновые шланги, и выпускной воздушно-водяной кран, позволяющий стравливать балластную камеру и осушать ее. В теле балластной камеры располагается труба (диаметром 50 мм, стенка 2,5 мм), позволяющая откачивать воду из камеры (с днища) и стравливать воздух. В нижней части балластной камеры ниже условной ватерлинии располагается водяной кран, позволяющий выполнять заполнение водой балластной камеры.

На фигуре 59 показано стационарное герметичное соединение устройства с детализацией следующих деталей: болтовое соединение (19), уплотнительная резиновая прокладка толщиной от 5 мм до 20 мм (на чертеже показана условно) (20), уголок 160×160×4 мм (21).

Фигуры с 60 по 64 показывают модернизированные сегменты разборного вида обжимного сегментного устройства, обеспечивающие возможность постановки устройства на металлические или бетонные сваи в стесненных условиях, а именно с частым расположением свай. Фигура 60 и 61 показывают вид сбоку сегментов устройства, фигура 62 разрез в вертикальной плоскости и фигуры 63, 64 разрезы в горизонтальной плоскости боковых секций устройства. Вид средних сегментов устройства совпадают с видами, показанными на фигурах с 6 по 15.

На фигурах 65 и 66 показано сборное состояние обжимного устройства с модернизированными боковыми сегментами при вертикальной рабочей зоне ремонта до 4,40 м в переменном уровне воды, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Собранный вид устройства показан без средних и центральных секций. Фигура 67 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 68 и 69 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 70 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), Защитный борт секции КУ-2 (22), секция ВУ-1 (верхняя, сборно-разборная) (24), секция НУ-1 (нижняя, сборно-разборная) (25).

На фигурах 71 и 72 показано сборное состояние обжимного устройства с модернизированными сегментами при вертикальной рабочей зоне ремонта до 4,40 м в переменном уровне воды, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Собранный вид устройства показан со средними и центральными секциями. Фигура 73 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 74 и 75 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 76 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), защитный борт секции КУ-2 (22), секция ВУ-1 (верхняя, сборно-разборная) (24), секция НУ-1 (нижняя, сборно-разборная) (25).

На фигурах 77 и 78 показано сборное состояние обжимного устройства с модернизированными боковыми сегментами при вертикальной рабочей зоне ремонта до 4,40 м в подводной зоне воды, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Собранный вид устройства показан без средних и центральных секций. Фигура 79 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 80 и 81 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 82 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), вертикальный лаз (4), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), защитная секции КУ-3 (23), секция ВУ-1 (верхняя, сборно-разборная) (24), секция НУ-1 (нижняя, сборно-разборная) (25).

На фигурах 83 и 84 показано сборное состояние обжимного устройства с модернизированными сегментами при вертикальной рабочей зоне ремонта до 4,40 м в подводной зоне воды, а именно вид сбоку и фасадный вид соответственно. Собранный вид устройства показан со средними и центральными секциями. Фигура 85 показывает разрез по вертикальной плоскости фасадного вида собранного устройства, фигуры 86 и 87 разрезы в горизонтальной плоскости собранного устройства. На фигуре 88 показан состав устройства применительно на разрезе устройства в вертикальной плоскости, а именно цифрам соответствуют: съемно-вертикальная балластная камера (1), стационарное герметичное соединение (2), свайное основание ГТС (3), вертикальный лаз (4), приямок (5), раскос (7), водяной насос (8), Секция КМ-1 (защитная, сборно-разборная) (12), защитная секции КУ-3 (23), секция ВУ-1 (верхняя, сборно-разборная) (24), секция НУ-1 (нижняя, сборно-разборная) (25).

На фигурах 89, 90, 91, 92 показано крепление обжимного сегментного устройства на металлических и бетонных основаниях (сваях) гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды. Крепления обжимного сегментного устройства на металлическое или бетонное основания ГТС различного сечения идентичны.

Устройство в собранном состоянии имеет следующие размеры: 4,80 м в дину, 8,56 м в высоту, 4,80 м в ширину. Размеры устройства могут меняться в зависимости от количества собранных секций и задачи выполнения работ.

7 Осуществление изобретения

7.1 «Обжимное сегментное устройство для ремонта металлических и бетонных свайных оснований гидротехнических сооружений в подводной зоне и переменном уровне воды» (далее - УО) предназначено для ремонта конструкций гидротехнических сооружений (в том числе причалов, пирсов, опор мостов, эстакад) различного сечения (круглого или квадратного) в подводной зоне и переменном уровне воды.

7.2 Работы по ремонту свайных оснований гидротехнических сооружений на металлических и бетонных поверхностях в зоне переменного уровня воды и/или подводной зоне выполняются насухо с использованием специального технического оборудования, позволяющего выполнять работы по текущему или капитальному ремонту. УО для ремонта металлических и бетонных свайных оснований гидротехнических сооружений состоит как минимум из четырех плавучих частей, которые собираются и образуют единое устройство, позволяющее после монтажа на свайное основание ГТС ремонтировать конструкцию и полностью изолировать рабочую зону от воды. Выполнение работ с помощью УО обеспечивается возможностью постоянного контроля всех операций и создает условия для обеспечения высокого качества ремонта. Работы выполняются без вывода сооружений из эксплуатации.

7.3. Изменяя сечения пазов центральных секций УО возможно монтировать как на вертикальное свайное основание, так и на свайное основание находящиеся под углом к вертикальной плоскости, при этом наклон сваи относительно вертикали не должен превышать угла 3:1.

7.4. Транспортировка УО осуществляется по воде цельной или связкой сегментами, закрепленными на шарнирах. Разбивка УО на сегменты (не менее четырех) позволяет его завести на требуемое сооружение через сложные конструкции, имеющие частое расположение конструкций ГТС (сваи и т.п.).

7.5. УО представляет собой плавучую металлическую конструкцию, состоящую как минимум из четырех сегментных частей, балластных камер, уплотнительных узлов, позволяющих выполнить монтаж данного УО в процессе установки на свайное основание ГТС. УО позволяет создать рабочую зону, изолированную от водного бассейна в зоне переменного горизонта воды или подводной зоне.

7.6. УО позволяет создать рабочую зону, изолированную от водного бассейна в зоне переменного уровня воды или в подводной зоне.

7.7. В конструкции УО предусмотрены детали, обеспечивающие его плавучесть при буксировке и монтаже, герметизацию и раскрепление в рабочем положении. Для защиты УО от ветра, волнения и осадков, используются верхние защитные секции.

7.8. Плавучесть и балластировка УО с заданной осадкой обеспечиваются герметичными балластными камерами. Балластные камеры оборудованы кранами и кингстонами, обеспечивающие прием (удаление) забортной воды при заполнении (осушении) УО.

7.9. Герметизация рабочей зоны УО обеспечивается уплотнителем, расположенным по периметру контура примыкания УО к конструкции ГТС.

7.10. По контуру герметизации центральной секции, с наружной стороны, водолазом выполняется конопатка и уплотнение зазоров льняной паклей. После технологического перерыва, необходимого для набухания пакли, водолаз проводит дополнительную конопатку и уплотнение контура герметизации.

7.11. В нижней части УО в приямке подсоединяются шланги, ведущие к водяному насосу, расположенному в верхней части УО, для откачки забортной воды из рабочей зоны УО. Производительность водяных насосов подбирается в зависимости от устройства, собранного для ремонта свайного основания ГТС. Учитывая, что возможны места не плотно загерметизированные по периметру контура УО, после откачки воды из УО подсоединяется насос, работающий (включающийся автоматически) при наполнении приямка нижней части и откачивающий вновь поступившую воду.

7.12. На участке производства работ обеспечивается резервный водяной насос для оперативной установки в случае выхода из строя штатного.

7.13. Система раскрепления УО, включает раскосы с винтовыми натяжителями, лебедки, кронштейны, предназначенные для фиксации и удержания УО на заданной отметке ремонтируемого свайного основания ГТС.

7.14. УО оборудуется внутренней стремянкой для доступа работников в рабочую зону через лаз или открытую часть. Стремянка размещается таким образом, чтобы обеспечить оперативное покидание работниками УО при возникновении аварийных ситуаций.

7.15. Насосами полностью откачивается вода из УО. Устраняются выявленные в процессе откачки неплотности контура герметизации, после чего устанавливается насос в автоматический режим, при котором данный насос включается при заполнении приямка водой.

7.16. Габариты рабочего пространства обжимной сегментной камеры определяются отдельной задачей выполнения работ и зависят от вида ремонтируемой сваи ГТС.

7.17. Изменяя количество сегментов устройства и монтируя различные центральные секции, возможно, устанавливать его на конструкции различного сечения при этом производить работы «насухо» в переменном уровне воды до отметки минус 15 м и более от уровня воды (принимая за «0» уровень воды) и обеспечивая высокое качество выполняемых работ.

7.18. Работы по ремонту свайных оснований гидротехнических сооружений производятся с помощью УО в водных условиях в период «открытой» (свободной ото льда) воды.

7.19. В зависимости от вида ремонтируемой сваи гидротехнического сооружения в нижнюю часть сегментной камеры устанавливается центральная секция, обеспечивающая герметичное соприкосновение с участками ремонтируемой конструкции ГТС. Центральная секция, имеющая паз, повторяющий зеркально контур свайного основания гидротехнического сооружения, обеспечивает герметизацию обжимного сегментного устройства в месте соприкосновения со свайным основанием ГТС. Центральная секция является съемной и изготавливается отдельно для каждого конкретного свайного основания ГТС, имеющее различные наклонны относительно вертикали. При изготовлении центральной секции необходимо учитывать наклон свай ГТС относительно вертикальной плоскости.

7.20. Ремонт свайных оснований ГТС производится УО, при этом увеличивая или уменьшая количество сегментов возможно выполнение работ в отметках от - 15,00 м до низа ростверка соответствующего сооружения. Высотные отметки устанавливаются отдельной задачей при ремонте ГТС.

7.21. Целями работ по ремонту свайных оснований гидротехнических сооружений с использованием УО могут быть следующие работы (перечень не является исчерпывающимся):

- восстановление или устройство антикоррозионного покрытия на металлических конструкциях;

- восстановление бетонных конструкций железобетонных свай, опор, одиночных массивов гигантов;

- монтаж металлических и бетонных муфт.

Работы по ремонту конструкций гидротехнических сооружений производятся в условиях как открытой, так и закрытой акватории.

Изобретение предназначено для применения организациями (юридическими лицами) и/или частными (физическими) лицами, выполняющими в подводной зоне и переменном уровне воды ремонт конструкций гидротехнических сооружений, а именно металлического или бетонного свайного основания гидротехнических сооружений различного сечения. Обжимное сегментное устройство состоит из сборно-разборных металлических сегментов, позволяющих собрать необходимое по составу устройство для выполнения работ в подводных зонах или в переменном поясе воды на вертикальных или наклонных сваях гидротехнических сооружений, имеющих различное сечение и состоящих из металла или бетона. Каждый из сборно-разборных металлических сегментов образован металлической оболочкой, съемными вертикальными балластными камерами 1, подключенными к компрессору и обеспечивающими положительную плавучесть и возможность многократного перемещения устройства вертикально в водном пространстве, стационарными герметичными соединениями 2, съемно-передвижными герметичными узлами, обеспечивающими герметизацию в месте сопряжения секций, центральными секциями, позволяющими обеспечить герметизацию в месте сопряжения устройства со сваей гидротехнического сооружения. На сборно-разборных металлических сегментах смонтированы проушины для крепления раскосов 7. Водяной насос 8 для откачки воды размещен в верхней части устройства. Управление балластными камерами 1 сегментов вынесено на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги. Техническим результатом изобретения является возможность производства работ в подводной зоне и переменном уровне воды с помощью устройства без вывода гидротехнического сооружения из эксплуатации. 92 ил.

Обжимное сегментное устройство, состоящее из сборно-разборных металлических сегментов, позволяющих собрать необходимое по составу устройство для выполнения работ в подводных зонах или в переменном поясе воды на вертикальных или наклонных сваях гидротехнических сооружений, имеющих различное сечение и состоящих из металла или бетона, каждый из сборно-разборных металлических сегментов образован металлической оболочкой, съемными вертикальными балластными камерами, стационарными герметичными соединениями, отличающееся тем, что оно состоит из сборно-разборных металлических сегментов, каждый из которых оснащен съемными вертикальными балластными камерами, подключенными к компрессору и обеспечивающими положительную плавучесть и возможность многократного перемещения устройства вертикально в водном пространстве, съемно-передвижными герметичными узлами, обеспечивающими герметизацию в месте сопряжения секций, центральными секциями, позволяющими обеспечить герметизацию в месте сопряжения устройства со сваей гидротехнического сооружения, при этом на сборно-разборных металлических сегментах смонтированы проушины для крепления раскосов, водяной насос для откачки воды размещен в верхней части устройства, а управление балластными камерами сегментов вынесено на вспомогательное плавсредство через воздушно-водяные шланги.