СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ПИРСА НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ И ПИРС НА СКАЛЬНОМ ОСНОВАНИИ, ПОЛУЧЕННЫЙ ДАННЫМ СПОСОБОМ Российский патент 2021 года по МПК E02B3/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к строительству причальных и волнозащитных сооружений типа пирсов, и может быть использовано для обеспечения устойчивости пирсов из стальных шпунтовых свай при наличии скального основания.

Известен пирс, включающий массив-гигант, две взаимосвязанные стены-надстройки и обратную засыпку (В.Б. Гуревича, В.Э. Даревского, В.Ф. Самарина, Ю.М. Федорова "Портовые гидротехнические сооружения". М. Транспорт, 1992, с. 42-43). Стены-надстройки монтируют на массивах-гигантах после их установки на подводную каменную постель.

Недостатком пирса и способа его строительства являются большая материалоемкость массивов-гигантов, сложность их изготовления и установки на подводное основание.

Известно решение RU 2034951, опубл.: 1995.05.10, в котором отражен пирс, включающий две стены, соединяющие их анкерные тяги, обратную засыпку, стены образованы ригелями и плитами, размещенными между ригелями, анкерные тяги, шарнирно закрепленные на ригелях двух стен, и направлены параллельно друг другу, при этом в способе строительства пирса, включающем установку двух стен, соединение их анкерными тягами и устройство обратной засыпки, каждую из стен устанавливают на предварительно погруженные в грунт свайные опоры, причем сначала ригели двух стен попарно объединяют в единые блоки путем шарнирного закрепления на них параллельных анкерных тяг, затем блоки размещают между свайными опорами и подвешивают их за верх ригелей на опорах, между ригелями сверху вставляют плиты, плиты опирают на ригели.

Такой же сущностью обладает решение на способ строительства гидротехнического сооружения (RU 2656399, опубл.: 05.06.2018.), состоящего из двух взаимно заанкеренных стен и обратной засыпки между ними, включающий установку двух монтажных свайных эстакад, навешивание на эти эстакады ригелей, попарно соединенных между собой связями, установку между смежными ригелями каждой эстакады стеновых панелей, устройство поверх стеновых панелей и ригелей объединяющего их оголовка, отличающийся тем, что навешиваемые на эстакады ригели и соединяющие их связи выполняют в виде единой жесткой геометрически не изменяемой рамной конструкции, причем опорные элементы ригелей снабжены фиксаторами, закрепляющими расстояние между монтажными свайными эстакадами, а стеновые панели, устанавливаемые между смежными ригелями каждой эстакады, снизу опирают на грунтовое основание.

Аналогичным по сущности является также и решение по патенту RU 2032789, опубл.: 10.04.1995., в котором описана причальная набережная, включающая шапочный брус, монтажные анкерные устройства, состоящие из выполненного с пазами ригеля, низ которого расположен ниже отметки проектного дна, анкерной плиты и соединяющих ригель и анкерную плиту анкерных тяг, а также включающая вертикальные элементы лицевой стены, расположенные между ригелями соседних анкерных устройств, отличающаяся тем, что ригель и анкерная плита анкерных устройств частично расположены в подводной и надводной зонах, а анкерные тяги направлены параллельно одна другой и шарнирно закреплены на ригеле и анкерной плите.

Указанные выше аналоги можно использовать на скальных грунтах.

Их общей технической проблемой является конструктивная сложность возведения пирса, требующая установки двух стен из ригелей и плит, а также крепления анкерных тяг шарнирно на ригелях двух стен, а перед стенами пирса должны быть размещены свайные опоры.

Наиболее близким аналогом является пирс, включающий две стены, соединяющие их анкерные тяги и обратную засыпку (книга В.Б. Гуревича, В.Э. Даревского, В.Ф. Самарина, Ю.М. Федорова "Портовые гидротехнические сооружения". М. Транспорт, 1992, с. 88-90). Обе стены выполнены из шпунтовых свай, погруженных в относительно слабый грунт, и соединены между собой анкерными тягами, каждая из которых частично или полностью расположены выше уровня воды. Горизонтальная нагрузка от грунта, действующая на каждую из стен, частично уравновешивается такой же нагрузкой, действующей на другую стену, и частично воспринимается отпором грунта основания. Глубина погружения шпунтовых свай в грунт обычно превышает половину высоты пирса.

В прототипе также описан способ строительства пирса, включающий установку двух стен, соединение их анкерными тягами и устройство обратной засыпки (источник информации тот же). Стены выполняют из шпунтовых свай методом их погружения в грунт на заданную глубину.

Технической проблемой прототипа является большая его материалоемкость и потребность погружения шпунтовых свай более чем на половину высоты пирса, что приводит к большой трудоемкости и длительности строительства, обусловленных процессом погружения шпунтовых свай в грунт.

Кроме того, технической проблемой прототипа является невозможность использования на скальных грунтах из-за большого заглубления шпунтовых стен.

Задачей изобретения является устранение указанных технических проблем и упрощение обеспечения устойчивости пирсов из стальных шпунтовых свай на тяжелых грунтах (скальном основании, вулканические породы, мерзлотные грунты и т.п.), а также снижение продолжительности периода проведения работ.

Техническим результатом является обеспечение устойчивости пирсов из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом, а также при снижении материалоемкости. Кроме того, исключается потребность в водолазных работах при монтаже, что позволяет сократить сроки выполнения работ.

Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен способ строительства пирса на скальном основании, включающий установку двух стен, соединение их анкерными тягами по меньшей мере на двух ярусах и устройство обратной засыпки, причем стены выполняют из шпунтовых свай методом их погружения в относительно слабый грунт на заданную глубину, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляют погружение рядов шпунтовых стен в грунт не доходя до скального основания, после чего проводят первую очередь обратной засыпки до уровня предполагаемой установки нижнего яруса анкерных тяг; затем осуществляют монтаж временных распорок с делением на захватки по длине сооружения, после чего осуществляют откачку воды из межшпунтового пространства с последующим монтажом по меньшей мере двух ярусов анкерных тяг насухо, затем выполняют вторую очередь обратной засыпки до яруса временных распорок, демонтируют временные распорки, доводят вторую очередь обратной засыпки выше верхнего яруса анкерных тяг с последующим устройством верхнего строения.

Предпочтительно, анкерные тяги изготавливают из стали круглого сечения и устанавливают на двух и более ярусах, определяемых расчетом исходя из оптимального распределения эпюры изгибающих моментов по высоте сооружения.

Предпочтительно, временные распорки изготавливают из труб и/или двутавровых балок, и устанавливают по длине сооружения с разбивкой на захватки для монтажа нижних ярусов анкерных тяг насухо.

Также заявлен пирс на скальном основании, включающий две стены, соединяющие их анкерные тяги и обратную засыпку, где обе стены выполнены из шпунтовых свай, погруженных в относительно слабый грунт, и соединены между собой верхним и нижним ярусами анкерных тяг, где верхний ярус полностью или частично расположен выше уровня воды, отличающийся тем, что шпунтовые сваи погружены в относительно слабый грунт на глубину, меньшую, чем глубина залегания скального основания, причем верхний и нижний ярус анкерных тяг смонтированы насухо, а анкерные тяги выполнены из стали круглого сечения.

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 показан этап погружения шпунтовых рядов.

На Фиг. 2 показан этап первой очереди обратной засыпки.

На Фиг. 3 показан этап монтажа временных распорок.

На Фиг. 4 показан этап откачки воды из межшпунтового пространства.

На Фиг. 5 показано состояние откачанной воды из межшпунтового пространства.

На Фиг. 6 показан этап монтажа двух или более ярусов анкерных тяг.

На Фиг. 7 показан этап второй очереди обратной засыпки до яруса временных распорок.

На Фиг. 8 показан этап демонтажа временных распорок.

На Фиг. 9 показан этап доведения второй очереди обратной засыпки выше верхнего яруса анкерных тяг.

На чертежах: 1 - шпунтовая стенка, 2 - обратная засыпка, 3 - временная распорка, 4 - нижний ярус анкерной распорки, 5 - верхний ярус анкерной распорки, 6 - насос, 7 - слабый грунт, 8 - скальное основание, 9 - уровень воды, 10 - сухой участок межшпунтового пространства.

Осуществление изобретения

Способ строительства пирса на скальном основании включает установку двух стен, соединение их анкерными тягами по меньшей мере на двух ярусах и устройство обратной засыпки. Стены выполняют из шпунтовых свай методом их погружения в относительно слабый грунт на заданную глубину.

Новым является то, что на первом этапе (см. Фиг. 1) осуществляют погружение рядов шпунтовых стен 1 в относительно слабый грунт 7 не доходя до скального основания 8, после чего проводят первую очередь обратной засыпки 2 до уровня предполагаемой установки нижнего яруса 4 анкерных тяг.

Затем осуществляют монтаж временных распорок 3 с делением на захватки по длине сооружения.

После чего с помощью насосов 6 осуществляют откачку воды из межшпунтового пространства с последующим монтажом в образовавшимся сухом участке 11 межшпунтового пространства по меньшей мере двух ярусов 4 и 5 анкерных тяг. Затем выполняют вторую очередь обратной засыпки 2 до яруса временных распорок 3.

Далее демонтируют временные распорки 3, доводят вторую очередь обратной засыпки 2 выше верхнего яруса 5 анкерных тяг с последующим устройством верхнего строения.

Возведение строения указанным выше способом позволяет получить устройство пирса на скальном основании 8, который имеет две стены, соединяющие их анкерные тяги 4 и 5 и обратную засыпку 2, где обе стены выполнены из шпунтовых свай 1, погруженных в относительно слабый грунт 7, и соединены между собой верхним 5 и нижним 4 ярусами анкерных тяг. Причем верхний ярус 5 полностью или частично расположен выше уровня воды 9.

Новым в пирсе согласно изобретению является то, что шпунтовые сваи 1 погружены в относительно слабый грунт 7 на глубину, меньшую, чем глубина залегания скального основания 8, причем верхний 5 и нижний 4 ярус анкерных тяг смонтированы насухо, а анкерные тяги 4 и 5 выполнены из стали круглого сечения.

Сооружение причальных сооружений в виде пирсов согласно заявленного изобретения из стальных шпунтовых свай 1 на скальном основании 8 с многоярусной анкерно-распорной системой имеет устойчивую и надежную конструкцию.

Анкерные тяги 4 и 5 могут быть изготовлены из стали круглого сечения, двутавра или иных сварных конструкций и устанавливаются на двух и более ярусах, определяемых расчетом исходя из оптимального распределения эпюры изгибающих моментов по высоте сооружения.

Временные распорки 3 могут изготавливаться из труб и двутавровых балок, и устанавливаются по длине сооружения с разбивкой на захватки (на чертежах не показано) для монтажа нижних ярусов анкерных тяг насухо.

Сооружение пирса разбивают по высоте на ярусы, а в плане - на захватки с целью организации поточного производства работ.

Пирс представляет собой распорное сооружение. Горизонтальная нагрузка от грунта обратной засыпки 2, действующая на одну из стен, воспринимается шпунтовыми стенами 1 и передается на анкерные тяги нижнего 4 и верхнего 5 ярусов.

Благодаря тому, что по всей высоте (сверху и снизу) монтаж верхних 5 и нижних 4 ярусов анкерных тяг осуществляют насухо после откачки воды из межшпунтового пространства, что в свою очередь удается сделать благодаря установленным временным распоркам 3 и грунта первой очереди обратной засыпки 2, обеспечивается уравновешивание горизонтальных нагрузок, действующих на взаимозаанкерованные стены.

То, что шпунтовые стенки 1 заглубляют до уровня скального основания 8, существенно упрощает и ускоряет процесс сооружения пирса. Также, это обстоятельство исключает потребность в водолазных работах при монтаже, что тоже позволяет сократить сроки выполнения работ. Потребность в водолазных работах исключена, поскольку нет необходимости забуриваться в скальные грунты.

Таким образом, указанные выше обстоятельства в целом обеспечивают устойчивость пирсов из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом.

Количество анкетных тяг определяется расчетом.

Вертикальная нагрузка от сооружения воспринимается грунтовым основанием от обратной засыпки 2.

Заявленное изобретение при возведении пирса не требует какого-либо обеспечения грунтонепроницаемости вертикальных швов между ригелями и плитами (как в известных аналогах), и, соответственно, не требует установку специальных замков или обратных фильтров (как в известных аналогах). Это, а также то, что шпунтовые стенки 1 заглубляют до уровня скального основания 8 (что дает уровень заглубления менее половины высоты пирса), обеспечивает снижение материалоемкости.

Пример выполнения последовательности работ по возведению пирса согласно изобретения характеризуется следующими этапами:

1. Погружение шпунтовых рядов (см. Фиг. 1).

2. Первая очередь обратной засыпки 2 до уровня предполагаемой установки нижнего яруса 4 анкерных тяг (см. Фиг. 2).

3. Монтаж временных распорок 3 с делением на захватки по длине сооружения (см. Фиг. 3).

4. Откачка воды из межшпунтового пространства (см. Фиг. 4) до образования сухого межшпунтового пространства 11 (см. Фиг. 5).

5. Монтаж двух или более ярусов анкерных тяг 4 и 5 (см. Фиг. 6).

6. Вторая очередь обратной засыпки 2 до яруса временных распорок 3 (см. Фиг. 7).

7. Демонтаж временных распорок 3 (см. Фиг. 8).

8. Доведение второй очереди обратной засыпки 2 выше верхнего яруса 5 анкерных тяг (см. Фиг. 9).

9. Устройство верхнего строения (на чертежах не показано), которое возводят согласно плана.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к строительству причальных и волнозащитных сооружений типа пирсов, и может быть использовано для обеспечения устойчивости пирсов из стальных шпунтовых свай при наличии скального основания. В заявленном способе строительства пирса на скальном основании на первом этапе осуществляют погружение рядов шпунтовых стен 1 в грунт 7, не доходя до скального основания 8, после чего проводят первую очередь обратной засыпки 2 до уровня предполагаемой установки нижнего яруса 4 анкерных тяг; затем осуществляют монтаж временных распорок с делением на захватки по длине сооружения, после чего осуществляют откачку воды из межшпунтового пространства с последующим монтажом по меньшей мере двух ярусов 4 и 5 анкерных тяг насухо, затем выполняют вторую очередь обратной засыпки 2 до яруса временных распорок, демонтируют временные распорки, доводят вторую очередь обратной засыпки 2 выше верхнего яруса 5 анкерных тяг с последующим устройством верхнего строения. Также заявлен пирс на скальном основании 8, включающий две стены 1, соединяющие их анкерные тяги 4 и 5 и обратную засыпку 2, где обе стены выполнены из шпунтовых свай, погруженных в относительно слабый грунт 7, и соединены между собой верхним 5 и нижним 4 ярусами анкерных тяг, где верхний ярус 5 полностью или частично расположен выше уровня воды 9, при этом шпунтовые сваи 1 погружены в относительно слабый грунт 7 на глубину, меньшую, чем глубина залегания скального основания 8, причем верхний 5 и нижний 4 ярус анкерных тяг смонтированы насухо. Техническим результатом является обеспечение устойчивости пирсов из стальных шпунтовых свай на скальном основании более простым и менее трудоемким способом, а также при снижении материалоемкости. Кроме того, исключается потребность в водолазных работах при монтаже, что позволяет сократить сроки выполнения работ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ строительства пирса на скальном основании, включающий установку двух стен, соединение их анкерными тягами по меньшей мере на двух ярусах и устройство обратной засыпки, причем стены выполняют из шпунтовых свай методом их погружения в относительно слабый грунт на заданную глубину, отличающийся тем, что на первом этапе осуществляют погружение рядов шпунтовых стен в грунт не доходя до скального основания, после чего проводят первую очередь обратной засыпки до уровня предполагаемой установки нижнего яруса анкерных тяг; затем осуществляют монтаж временных распорок с делением на захватки по длине сооружения, после чего осуществляют откачку воды из межшпунтового пространства с последующим монтажом по меньшей мере двух ярусов анкерных тяг насухо, затем выполняют вторую очередь обратной засыпки до яруса временных распорок, демонтируют временные распорки, доводят вторую очередь обратной засыпки выше верхнего яруса анкерных тяг с последующим устройством верхнего строения.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что анкерные тяги изготавливают из стали круглого сечения и устанавливают на двух и более ярусах, определяемых расчетом исходя из оптимального распределения эпюры изгибающих моментов по высоте сооружения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что временные распорки изготавливают из труб и/или двутавровых балок и устанавливают по длине сооружения с разбивкой на захватки для монтажа нижних ярусов анкерных тяг насухо.

4. Пирс на скальном основании, включающий две стены, соединяющие их анкерные тяги и обратную засыпку, где обе стены выполнены из шпунтовых свай, погруженных в относительно слабый грунт, и соединены между собой верхним и нижним ярусами анкерных тяг, где верхний ярус полностью или частично расположен выше уровня воды, отличающийся тем, что шпунтовые сваи погружены в относительно слабый грунт на глубину, меньшую, чем глубина залегания скального основания, причем верхний и нижний ярус анкерных тяг смонтированы насухо.