КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ФУНДАМЕНТА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ОПОРЫ ПО ТИПУ «ВЫСОКИЙ СВАЙНЫЙ РОСТВЕРК», СООРУЖАЕМОГО ВО ВРЕМЕННОМ ОГРАЖДАЮЩЕМ СООРУЖЕНИИ Российский патент 2023 года по МПК E02D27/52 E01D19/14 E02B17/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при строительстве и реконструкции опор мостовых и гидротехнических сооружений, возводимых в акватории рек, озер, морей и водохранилищ.

Уровень техники

В уровне техники известны различные конструктивно-технологические решения опор мостовых и гидротехнических сооружений, возводимых в акватории водоемов, характеризующихся значительной глубиной в зоне устройства опор, а также способов возведения таких опор. В том числе, при возведении опор в акватории водоёмов значительной глубины могут использоваться различные временные ограждающие конструкции, выполненные с возможностью, в частности, исключения водопритока в котлован, в котором сооружается опора. В общем, в научно-технической литературе и нормативно-технической документации описаны следующие основные типы временных ограждающих конструкций для возведения опор на акватории:

- шпунтовое ограждение;

- бездонный ящик;

- ящик с днищем.

При том, что шпунтовые ограждения широко применяются в практике мостостроения, им свойственны следующие недостатки.

Во-первых, шпунтовым ограждениям присуща большая металлоемкость. Это объясняется тем, что шпунтовое ограждение, как правило, имеет прямоугольное в плане очертание, ввиду чего конструкция ограждения испытывает усилия преимущественно от изгибающих моментов, что влечет за собой увеличение профилей шпунтовых свай и необходимость устройства нескольких ярусов распорного крепления.

Выполнение шпунтового ограждения цилиндрическим в плане не уменьшает проблему материалоемкости, так как не обеспечивается соосная передача сжимающего кольцевого усилия в замке. Известно много примеров цилиндрических шпунтовых ограждений (цилиндрические коффердамы, отбойные палы и т.д.), но они представляют собой цилиндр, заполненный инертным материалом, и замки шпунтовых свай воспринимают растягивающие напряжения. При этом для создания цилиндрического шпунтового ограждения необходима высокая культура производства работ, обеспечивающая необходимую точность погружения отдельных шпунтовых свай.

Наличие скальных или полускальных грунтов на небольших глубинах залегания от уровня дна приводит к необходимости дополнительных работ, таких как лидерное бурение (предварительное или производимое при погружении). Увеличенные профили шпунтовых свай при значительной длине свайного элемента приводят к необходимости применения более мощного, а значит - более тяжёлого оборудования, что, в свою очередь, приводит к необходимости применения подъемных сооружений большой грузоподъемности и усиленных оснований под них.

С другой стороны, конструкции типа «бездонный ящик» или «ящиков с днищем» также характеризуются большой металлоемкостью и требуют значительных ресурсов (в том числе временных) для их сборки. Кроме того, такие конструкции необходимо доставлять на плаву и устанавливать в проектное положение, что добавляет сложности возведения таких конструкций и повышает затраты материальных средств на их сооружение.

В патенте РФ №2303674 раскрыт способ сооружения свайных фундаментов мостовых опор, который включает в себя образование по меньшей мере одной вертикальной опоры и наклонных опор с уклоном их осей относительно вертикальной оси, равным 1:(10-12); скважин, которые выполняют наклонным бурением на всю глубину в погружаемой в грунт обсадной трубе с последующей установкой в размещенную в скважине обсадную трубу арматурного каркаса и подачей бетонной смеси при извлечении обсадной трубы. В известном способе первоначально сооружают вертикально расположенную по центру контура ростверка сваю или сваю, смещенную от центра контура ростверка в плане по центральной оси к одной стороне ростверка. Затем сооружают крайние наклонные сваи, каждая из которых смещена от нее в плане по диагонали к противоположной стороне ростверка, который сооружают в шпунтовом ограждении. После сооружения ростверка пазухи между шпунтовым ограждением и телом ростверка засыпают грунтом, а шпунтовое ограждение демонтируют после монтажа на данных мостовых опорах пролетного строения. Известное решение обеспечивает возможность создания свайных фундаментов мостовых опор высокой несущей способности и надежности посредством технологии, обеспечивающей снижение расхода бетона и металла на 20-30%.

К недостаткам данного известного решения можно отнести ограниченность применения технологии, связанную с невозможностью её применения при наличии в основании грунтов, не позволяющих погружение шпунтовых свай без дополнительных мероприятий, а также значительный рост расхода металла на шпунтовое ограждение при глубинах котлована более 6-7 метров, при этом данное решение уменьшает количество оборотов шпунта на строительной площадке, что приводит к существенным дополнительным затратам при возведении фундамента опоры.

Раскрытие изобретения

Техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, состоит в высокой сложности и ресурсоёмкости (в частности, материалоёмкости) возведения фундаментов промежуточных опор мостов и гидротехнических сооружений способами, известными из уровня техники.

Задача, решаемая изобретением, состоит в создании способа возведения фундамента промежуточной опоры и, соответственно, фундамента промежуточной опоры, в которых конструкция фундамента увязана с организационно-технологической схемой ее сооружения и применяемой временной ограждающей конструкцией.

Технический результат, достигаемый при использовании заявляемого изобретения, состоит в уменьшении материалоёмкости процесса возведения фундамента промежуточной опоры. В частности, обеспечивается уменьшение материалоемкости временного ограждающего сооружения, которое необходимо для сооружения фундамента и подводной части тела опоры мостового или гидротехнического сооружения, и оптимизация подъемного оборудования, необходимого для монтажа фундамента промежуточной опоры, а также сокращение трудозатрат и сроков на монтаж и демонтаж конструкции временного ограждающего сооружения котлована при сооружении фундамента промежуточной опоры. Кроме того, улучшается работа конструкции фундамента промежуточной опоры на эксплуатационной стадии против действия волновых и ледовых нагрузок.

Поставленная задача решается тем, что конструкция фундаментной и подводной части тела опоры, а также конструкция временного ограждающего сооружения имеют по существу цилиндрическую форму.

В одном аспекте поставленная задача решается фундаментом промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений, содержащим: тело опоры, имеющее фундаментную и подводную части; по меньшей мере одну сваю; ростверк, опирающийся на по меньшей мере одну сваю и выполненный с возможностью распределения нагрузки от свай. При этом фундамент отличается тем, что при сооружении фундамента промежуточной опоры предусмотрена конструкция временного ограждающего сооружения, содержащего временную цилиндрическую оболочку, собранную из металлических сегментных щитов; сегментный щит временной цилиндрической оболочки состоит из по меньшей мере одного загнутого листа палубы, причём с внешней стороны лист палубы усилен системой продольных и поперечных ребер, и по контуру палубы предусмотрен фланец с отверстиями для болтового соединения; временная цилиндрическая оболочка погружена в грунт на величину, перекрывающую значение местного размыва; фундамент дополнительно содержит тампонажную подушку, причём пространство между низом тампонажной подушки и уровнем дна водоема внутри временной цилиндрической оболочки при необходимости может быть заполнено инертным материалом.

Ростверк может иметь форму, выбранную из группы, содержащей цилиндр или квадрат или прямоугольника, вписанный в окружность необходимого радиуса. В одном или более вариантах выполнения для возможности извлечения оболочки между листом палубы временной цилиндрической оболочки и бетоном тампонажной подушки на сегментный щит наклеен слой оклеечной гидроизоляции. Сегментный щит нижнего яруса временного ограждающего сооружения может иметь ножевую часть, которая представляет собой лист палубы, продленный ниже нижнего фланца с дополнительным усилением накладными листами и вертикальными ребрами треугольной формы. В одном или более вариантах выполнения конструкция фундаментной и подводной части тела опоры имеют цилиндрическую форму. В одном или более вариантах выполнения металлические щиты выполнены из стали. В одном или более вариантах выполнения нижняя часть временной цилиндрической оболочки обсыпана каменным материалом или обложена мешками с песком. Инертный материал выбран из группы, содержащей песок, щебень. В стык нижней секции листа палубы, попадающий в зону укладки тампонажной подушки, может быть встроена гидрошпонка.

Во втором аспекте поставленная задача решается способом возведения фундамента промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений, содержащим этапы, на которых: устанавливают одну или более свай, проходящих ниже отметки дна и предпочтительно в грунт; монтируют конструкцию временного ограждающего сооружения, содержащую временную цилиндрическую оболочку, из сегментных щитов, таким образом, что временная цилиндрическая оболочка погружается в грунт ниже отметки дна на величину, перекрывающую значение местного размыва; осуществляют укладку тампонажной подушки в пределах временной цилиндрической оболочки; создают ростверк, опирающийся на упомянутые одну или более свай, объединяющий оголовки одной или более свай, поверх тампонажной подушки в пределах временной цилиндрической оболочки; устанавливают тело опоры поверх ростверка; и демонтируют конструкцию временного ограждающего сооружения.

В одном или более вариантах выполнения из пространства, окружённого собранной временной цилиндрической оболочкой, откачивают воду. При необходимости, выполняют обсыпку каменным материалом или обкладку мешками с песком нижней части временной цилиндрической оболочки. При необходимости, встраивают гидрошпонку в стык нижней секции временной цилиндрической оболочки, попадающий в зону укладки тампонажной подушки. В одном или более вариантах выполнения на лист палубы сегментного щита временной цилиндрической оболочкой перед укладкой тампонажной подушки наклеивают слой оклеечной гидроизоляции.

Краткое описание чертежей

Чертежи приведены в настоящем документе для облегчения понимания сущности настоящего изобретения. Они являются схематичными и выполнены не в масштабе. Чертежи предназначены исключительно для целей иллюстрации сущности предлагаемого изобретения, а не для определения или ограничения объёма его правовой охраны.

На Фиг. 1 приведена принципиальная схема конструкции фундамента промежуточной опоры согласно изобретению;

На Фиг. 2 приведена принципиальная схема сегментного щита конструкции временной цилиндрической оболочки.

Осуществление изобретения

В общем случае, устройство фундамента по типу «высокий свайный ростверк» включает в себя свайные элементы (буронабивные, бурозабивные, забивные и т.д.), объединенные ростверком, расположенным ниже уровня воды, а также конструкцию временного ограждающего сооружения для производства работ по сооружению ростверка. В одном или более вариантах выполнения изобретения конструкция временного ограждающего сооружения и конструкция фундаментной и подводной части тела опоры выполняются в цилиндрической форме (в других вариантах выполнения изобретения также возможно устройство ростверка опоры в виде квадрата или прямоугольника, вписанного в окружность необходимого радиуса).

Согласно изобретению, фундамент промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений содержит следующие основные элементы: тело опоры, имеющее фундаментную и подводную части; по меньшей мере одну сваю; ростверк, опирающийся на по меньшей мере одну сваю и выполненный с возможностью распределения нагрузки от свай.

На Фиг. 1 схематично проиллюстрирована конструкция фундамента промежуточной опоры. Позицией 1 показан ростверк. Позицией 2 показано тело опоры. Позицией 3 в общем показаны сваи. Позицией 4 показана тампонажная подушка. Позицией 5 в общем показана конструкция временного ограждающего сооружения. Позицией 6 показан расчётный уровень воды в месте возведения фундамента промежуточной опоры. Позицией 8 показана отметка дна в месте возведения фундамента промежуточной опоры. Позицией 9 показана толща грунта под слоем мягкого грунта на дне водоема в месте возведения фундамента промежуточной опоры. Следует отметить, что на Фиг. 1 в качестве иллюстративного практического примера проиллюстрированы фундаменты двух промежуточных опор, однако такое количество элементов не является обязательным, и следует понимать, что в различных вариантах выполнения может быть возведена по меньшей мере одна опора. Количество опор не ограничивает объём правовой охраны заявляемого изобретения.

К отличительным признакам заявляемого изобретения относится, в частности, то, что при сооружении фундамента промежуточной опоры предусмотрена конструкция 5 временного ограждающего сооружения, содержащего временную цилиндрическую оболочку, собранную из сегментных щитов. Временная цилиндрическая оболочка погружена в грунт ниже отметки 8 дна на величину, перекрывающую значение местного размыва.

Кроме того, к отличительным признакам заявляемого изобретения относится то, что фундамент промежуточной опоры содержит тампонажную подушку 4 под ростверком 1, которая предназначена для исключения водопритока в котлован, образованный опущенной на дно временной цилиндрической оболочкой конструкции 5 временного ограждающего сооружения под сооружаемым ростверком, причём тампонажная подушка 4 имеет толщину, определённую расчетным путем, исходя из глубины котлована и адгезии тампонажной подушки к сваям. Пространство между нижней частью тампонажной подушки 4 и отметкой 8 дна водоема внутри временной цилиндрической оболочки предпочтительно заполнено инертным материалом (таким как, в качестве неограничивающего примера, песок, щебень и тому подобное). Наличие или отсутствие инертного материала под тампонажной подушкой 4 определяется индивидуально при проектировании опоры.

Для уменьшения адгезии (например, для возможности извлечения временной цилиндрической оболочки при помощи домкратов) между листом палубы временной цилиндрической оболочки и бетоном тампонажной подушки 4 на лист палубы может быть наклеен слой гидроизоляции. Для обеспечения исключения прорыва воды через тампонажную подушку 4 по границе контакта «временная цилиндрическая оболочка - тампонаж» в стык нижней секции временной цилиндрической оболочки, попадающий в зону укладки тампонажной подушки 4, в одном или более вариантах выполнения изобретения встроена гидрошпонка. В качестве неограничивающего примера, гидрошпонка может быть выполнена в виде резинового уплотняющего профиля, два конца которого жестко заделаны в стыкуемые конструкции, например один конец может быть заделан в стык сегментных щитов при сборке оболочки, а другой конец может быть заделан в тампонажную подушку 4 при ее бетонировании.

Для предотвращения выноса бетона тампонажной подушки 4 из-под ножевой нижней секции временной цилиндрической оболочки, образованной вокруг нижней части временной цилиндрической оболочки, местным размывом при бетонировании тампонажной подушки 4 предусмотрены следующие технологические мероприятия:

- погружение временной цилиндрической оболочки конструкции временного ограждающего сооружения в грунт ниже отметки 8 дна на величину, перекрывающую значение местного размыва, рассчитанное заранее по гидрологическим параметрам водоема в период производства работ;

- обсыпка каменным материалом или обкладка мешками с песком нижней части временной цилиндрической оболочки для предотвращения местного размыва непосредственно у конструкции временной цилиндрической оболочки.

На Фиг. 2 схематично проиллюстрирован сегментный щит конструкции временной цилиндрической оболочки. Позицией 11 обозначен лист палубы, позицией 12 обозначены продольные рёбра, позицией 13 обозначены поперечные рёбра, позицией 14 обозначены фланцы с отверстиями для болтового соединения сегментных щитов. Позицией 10 обозначена внутренняя сторона сегментного щита. Лист 11 палубы загнут по радиусу. Конкретные параметры листа 11 палубы выбираются из условий производства работ по сооружению ростверка (таких как диаметр ростверка или описанной вокруг ростверка окружности и необходимый технологический зазор на установку опалубки и подмостей). С внешней стороны лист 11 палубы усилен системой продольных рёбер 12 и поперечных рёбер 13, которые прикреплены к листу 11 палубы на сварке. По контуру листа 11 палубы, образующего сегментный щит, предусмотрены фланцы 14 с отверстиями для болтового соединения сегментных щитов между собой. Сегментный щит может быть выполнен из металла, например - из стали. Подходящие марки стали определяются при проектировании временной цилиндрической оболочки и назначаются на основании расчета временной цилиндрической оболочки и климатического района возведения опоры по предлагаемой технологии.

Конструкция 5 временного ограждающего сооружения при указанных формах ростверка 1 выполняется по принципу «бездонного ящика», но с существенными отличиями.

Во-первых, существенным отличием конструкции временного ограждающего сооружения является её цилиндрическая форма в плане, благодаря которой конструкция испытывает усилия преимущественно от сжимающих усилий, которые передаются через фланцевые стыки между сегментными щитами конструкции временного ограждающего сооружения. Предпочтительно сегментные щиты изготавливаются заранее в заводских условиях перед возведением конструкции временного ограждающего сооружения.

Заводское изготовление сегментных щитов позволяет обеспечить передачу усилия на фланцах 14 по осям продольных рёбер 12 и поперечных рёбер 13, а также листа 11 палубы временной цилиндрической оболочки, что, в свою очередь, приводит к значительной экономии материала. Так, например в уровне техники в случае использования в качестве конструкции временного ограждающего сооружения шпунтового ограждения из шпунта Л5-УМ по ТУ 24107-008-00186269-2021 расход металла на шпунтовую стенку составит 225 кг на квадратный метр периметра шпунтового ограждения (при применении трубчатого шпунта ШТС-1020х10-ЗСГ1 по ТУ 5264-014-01393674-2012 – 241,4 кг/м²) без учета массы распорного крепления.

В то же время, при применении временной цилиндрической оболочки аналогичных размеров из сегментных щитов в соответствии с изобретением расход составит 140~160 кг на квадратный метр периметра ограждения. При этом, учитывая минимальное заглубление защитной оболочки в грунт ниже отметки 8 дна водоёма, которое не зависит от расчета глубины минимальной заделки в грунт, экономия на общем расходе металла будет еще больше.

Уменьшение металлоемкости конструкции 5 временного ограждающего сооружения приводит к минимизации подъемного оборудования, а отсутствие заделки в грунт (например, в грунт 9) исключает необходимость в оборудовании для погружения (вибропогружатели, гидромолоты и т.д.).

При производстве работ по возведению фундамента промежуточной опоры в соответствии с изобретением важной задачей является исключение овальности временной цилиндрической оболочки. Это достигается путем точного изготовления сегментных щитов и контролем качества сборки до опускания всей временной цилиндрической оболочки в проектное положение на площадке.

Использование сегментных щитов с фланцами 14 с отверстиями для болтового соединения позволяет производить укрупнительную сборку в произвольном месте, в качестве неограничивающего примера - в непосредственной близости от места возведения фундамента промежуточной опоры или заблаговременно на временной рабочей площадке или на палубе баржи. Монтаж временной цилиндрической оболочки возможен либо целиком, при условии наличия подъемного сооружения необходимой грузоподъемности и с необходимой высотой подъема, либо путём посекционной установки укрупненных колец защитной оболочки с последующим опусканием методом “heavy-lifting” (с использованием гидравлических домкратов).

В одном или более вариантах выполнения сегментный щит нижнего яруса временной цилиндрической оболочки имеет ножевую часть, которая представляет собой лист 11 палубы, продленный ниже нижнего фланца 14, с дополнительным усилением накладными листами и вертикальными ребрами треугольной формы. Это способствует заглублению нижнего яруса временной цилиндрической оболочки в слой грунта ниже отметки 8 дна для исключения водопритока в котлован, образованный опущенной на дно временной цилиндрической оболочкой конструкции 5 временного ограждающего сооружения под сооружаемым ростверком.

Во втором аспекте настоящего изобретения предложен способ возведения фундамента промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений, результатом осуществления которого является фундамент промежуточной опоры по вышеописанному первому аспекту. Способ возведения фундамента промежуточной опоры в одном или более вариантах выполнения изобретения содержит по меньшей мере следующие этапы.

Для каждой промежуточной опоры устанавливают одну или более свай (предпочтительно - в виде «свайного куста» из нескольких свай). Это может быть выполнено различными способами, широко известными в данной области техники. В частности, сваи могут быть, не ограничиваясь, буровыми (железобетонными), буронабивными, буроинъекционными, буроопускными, забивными, вдавливаемыми, с обсадкой или без обсадки скважин и т.п. Сваи могут устанавливаться как по существу вертикально, так и под различными углами, отличными от вертикали. Сваи проходят ниже отметки 8 дна и на некоторую глубину в грунт 9.

Конструкцию 5 временного ограждающего сооружения, в основе которой лежит временная цилиндрическая оболочка, монтируют из сегментных щитов, предпочтительно изготовленных заранее, таким образом, что временная цилиндрическая оболочка погружается в грунт ниже отметки 8 дна на величину, перекрывающую значение местного размыва, рассчитанное заранее по гидрологическим параметрам водоема в период производства работ. Монтаж конструкции 5 временного ограждающего сооружения из сегментных щитов может осуществляться путём сборки конструкции непосредственно на месте возведения фундамента промежуточной опоры либо путём по меньшей мере частичной предварительной сборки конструкции в другом месте, например на временной рабочей площадке или на палубе баржи. Соединение сегментных щитов друг с другом осуществляется посредством болтового соединения фланцев 14 с отверстиями для болтового соединения. В результате соединения всех сегментных щитов по меньшей мере одного яруса конструкции 5 временного ограждающего сооружения обеспечивается цилиндрическая форма в плане. Для заглубления нижнего яруса временной цилиндрической оболочки в слой грунта ниже отметки 8 дна на величину, перекрывающую значение местного размыва, сегментный щит нижнего яруса временной цилиндрической оболочки предпочтительно имеет ножевую часть, описанную выше, которая облегчает погружение нижнего яруса в слой грунта.

При необходимости, далее из пространства, окружённого собранной временной цилиндрической оболочкой, откачивают воду. Также, при необходимости, выполняют обсыпку каменным материалом или обкладку мешками с песком нижней части временной цилиндрической оболочки для предотвращения местного размыва непосредственно у конструкции временной цилиндрической оболочки.

Укладку тампонажной подушки 4 осуществляют, в качестве неограничивающего примера, путём заливки бетоном нижней части конструкции временного ограждающего сооружения, до уровня низа фундаментной плиты. Объём правовой охраны изобретения не ограничен данным способом укладки тампонажной подушки 4, и специалистам в данной области техники очевидна возможность использования других способов создания тампонажной подушки. Например, в качестве тампонажной подушки 4 может быть применена противофильтрационная завеса, устраиваемая методом струйной цементации грунта.

В одном или более вариантах выполнения изобретения для обеспечения исключения прорыва воды через тампонажную подушку 4 по границе контакта «временная цилиндрическая оболочка - тампонаж» дополнительно встраивают гидрошпонку в стык нижней секции временной цилиндрической оболочки, попадающий в зону укладки тампонажной подушки 4. При необходимости, для уменьшения адгезии между листом 11 палубы временной цилиндрической оболочки и бетоном тампонажной подушки 4, например, для обеспечения возможности последующего извлечения временной цилиндрической оболочки, в некоторых вариантах выполнения способа на лист 11 палубы перед укладкой тампонажной подушки 4 наклеивают слой оклеечной гидроизоляции. Между ростверком 1 и внутренней поверхностью временной цилиндрической оболочки предусмотрено пространство для опалубки и прохода.

По завершении укладки тампонажной подушки 4 создают ростверк 1, опирающийся на упомянутые одну или более свай (или на «свайный куст»), объединяющий оголовки свай и выполненный с возможностью распределения нагрузки от несущих элементов возводимой промежуточной опоры. В качестве неограничивающего примера, ростверк создают путём заливки бетона (при необходимости - с использованием арматуры) внутрь временной цилиндрической оболочки на некоторую высоту над тампонажной подушкой 4, причём указанная высота может, в качестве неограничивающего примера, не превышать расчётный уровень 6 воды.

На ростверк 1 устанавливают тело 2 опоры. В одном или более неограничивающих вариантах выполнения изобретения тело 2 опоры может иметь толщину (диаметр) менее толщины (диаметра) тампонажной подушки 4. Тело 2 опоры может быть выполнено монолитным (заливается бетон в опалубку) или сборно-монолитным. В последнем случае в качестве опалубки служат контурные (облицовочные) железобетонные блоки, входящие в конструкцию опоры.

По завершении вышеприведённых этапов конструкцию временного ограждающего сооружения демонтируют. Данный этап может содержать подъём конструкции временного ограждающего сооружения целиком или частично, разборку временной цилиндрической оболочки на сегментные щиты и т.п. При этом после разборки временная цилиндрическая оболочка может быть вновь собрана и повторно использована при сооружении следующего фундамента промежуточной опоры или иной конструкции моста или другого гидротехнического сооружения.

Следует отметить, что перечисленные выше этапы способа не обязательно должны выполняться именно и только в указанном выше порядке. Некоторые из вышеперечисленных этапов способа согласно изобретению могут выполняться одновременно, либо в порядке, отличном от порядка, в котором они описаны выше.

Новым в предлагаемом изобретении является то, что конструкция фундамента промежуточной опоры и временная цилиндрическая оболочка изначально проектируются как единое организационно-технологическое решение, что позволяет достичь максимального эффекта при строительстве (уменьшение сроков возведения, уменьшение металлоёмкости конструкции, и экономическая эффективность). Круглое в плане очертание фундамента (и, при необходимости, тела опоры мостового или гидротехнического сооружения) и конструкции временного ограждающего сооружения, в основе которой лежит временная цилиндрическая оболочка, позволяет минимизировать затраты (физические и временные) на конструкцию временного ограждающего сооружения ограждения на стадии строительства, а также улучшить работу основной конструкции фундамента промежуточной опоры на эксплуатационной стадии на действия волновых и ледовых нагрузок. Цилиндрическая форма в плане фундамента промежуточной опоры является оптимальной с точки зрения восприятия ледовых и волновых нагрузок, поскольку при изменении направления воздействия ледовых и волновых нагрузок сечение опоры, подверженное данному воздействию не изменяется, в отличие от других возможных форм (прямоугольной, квадратной и т.д.).

Следует отметить, что, как описано выше, временная цилиндрическая оболочка устанавливается вокруг фундамента опоры и служит для защиты котлована от воды. Чем ближе форма (в плане) оболочки будет к форме фундамента, тем рациональнее будет вся система временной ограждающей конструкции, что обуславливает снижение материалоёмкости конструкции (в частности, за счёт минимизации расхода бетона на тампонажную подушку и металла на сооружение временной цилиндрической оболочки). Также вследствие приближения формы в плане (и, как следствие, габаритов) временной цилиндрической оболочки к форме в плане фундамента промежуточной опоры минимизируется сужение русла водоема на период производства работ (что на практике случается, например, на реках при одновременном производстве работ на большом количестве опор) или сужение судоходного габарита.

Из вышеуказанного следует, что фундамент опоры, который сооружается под защитой временной цилиндрической оболочки, должен рационально вписываться в окружность (в идеальном случае - это форма круга, но может быть также квадрат или многоугольник, вписанный в окружность).

Специалистам в данной области техники будут очевидны возможные частные варианты выполнения, отличные от описанных выше, которые также находятся в пределах объёма правовой охраны настоящего изобретения. Приведённые выше подробности реализации фундамента промежуточной опоры и способа его возведения не ограничивают объём правовой охраны изобретения, который определяется лишь нижеприведённой формулой изобретения и её эквивалентами.

Изобретение относится к мостостроению, в частности к строительству опор мостовых и гидротехнических сооружений, возводимых в акватории рек, озер, морей и водохранилищ. Фундамент промежуточной опоры содержит тело опоры 2, имеющее фундаментную и подводную части; по меньшей мере одну сваю 3; ростверк 1, опирающийся на по меньшей мере одну сваю 3 и выполненный с возможностью распределения нагрузки от свай 3. При сооружении фундамента промежуточной опоры предусмотрена конструкция временного ограждающего сооружения 5, содержащая временную цилиндрическую оболочку, собранную из металлических сегментных щитов. Сегментный щит временной цилиндрической оболочки 5 состоит из по меньшей мере одного загнутого листа палубы, причём с внешней стороны лист палубы усилен системой продольных и поперечных ребер и по контуру палубы предусмотрен фланец с отверстиями для болтового соединения. Временная цилиндрическая оболочка 5 погружена в грунт на величину, перекрывающую значение местного размыва. Фундамент содержит тампонажную подушку 4, причём пространство между низом тампонажной подушки 4 и отметкой 8 дна водоема внутри временной цилиндрической оболочки 5 заполнено инертным материалом. Также предложен способ возведения фундамента промежуточной опоры. Технический результат состоит в уменьшении материалоёмкости процесса возведения фундамента промежуточной опоры. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Фундамент промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений, содержащий:

тело опоры, имеющее фундаментную и подводную части;

по меньшей мере одну сваю;

ростверк, опирающийся на по меньшей мере одну сваю и выполненный с возможностью распределения нагрузки от свай;

отличающийся тем, что:

конструкция фундаментной и подводной части тела опоры имеют цилиндрическую форму;

при сооружении фундамента промежуточной опоры предусмотрена конструкция временного ограждающего сооружения, содержащая временную цилиндрическую оболочку, собранную из металлических сегментных щитов;

сегментный щит временной цилиндрической оболочки состоит из по меньшей мере одного загнутого листа палубы, причём с внешней стороны лист палубы усилен системой продольных и поперечных ребер, и по контуру палубы предусмотрен фланец с отверстиями для болтового соединения;

временная цилиндрическая оболочка погружена в грунт на величину, перекрывающую значение местного размыва;

фундамент дополнительно содержит тампонажную подушку, причём пространство между низом тампонажной подушки и уровнем дна водоема внутри временной цилиндрической оболочки заполнено инертным материалом.

2. Фундамент по п. 1, в котором ростверк имеет форму, выбранную из группы, содержащей цилиндр, или квадрат, или прямоугольник, вписанный в окружность необходимого радиуса.

3. Фундамент по п. 1, в котором для возможности извлечения оболочки между листом палубы временной цилиндрической оболочки и бетоном тампонажной подушки на сегментный щит наклеен слой оклеечной гидроизоляции.

4. Фундамент по п. 1, в котором сегментный щит нижнего яруса временного ограждающего сооружения имеет ножевую часть, которая представляет собой лист палубы, продленный ниже нижнего фланца, с дополнительным усилением накладными листами и вертикальными ребрами треугольной формы.

5. Фундамент по п. 1, в котором металлические щиты выполнены из стали.

6. Фундамент по п. 1, в котором нижняя часть временной цилиндрической оболочки обсыпана каменным материалом или обложена мешками с песком.

7. Фундамент по п. 1, в котором инертный материал выбран из группы, содержащей песок, щебень.

8. Фундамент по п. 1, в котором в стык нижней секции листа палубы, попадающий в зону укладки тампонажной подушки, встроена гидрошпонка.

9. Способ возведения фундамента промежуточной опоры мостовых и гидротехнических сооружений, содержащий этапы, на которых:

устанавливают одну или более свай, проходящих ниже отметки дна и предпочтительно в грунт;

монтируют конструкцию временного ограждающего сооружения, содержащую временную цилиндрическую оболочку, из сегментных щитов, таким образом, что временная цилиндрическая оболочка погружается в грунт ниже отметки дна на величину, перекрывающую значение местного размыва;

осуществляют укладку тампонажной подушки в пределах временной цилиндрической оболочки;

создают ростверк, опирающийся на упомянутые одну или более свай, объединяющий оголовки одной или более свай, поверх тампонажной подушки в пределах временной цилиндрической оболочки;

устанавливают тело опоры поверх ростверка, причём конструкция фундаментной и подводной части тела опоры имеют цилиндрическую форму; и

демонтируют конструкцию временного ограждающего сооружения.

10. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором из пространства, окружённого собранной временной цилиндрической оболочкой, откачивают воду.

11. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором выполняют обсыпку каменным материалом или обкладку мешками с песком нижней части временной цилиндрической оболочки.

12. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором встраивают гидрошпонку в стык нижней секции временной цилиндрической оболочки, попадающий в зону укладки тампонажной подушки.

13. Способ по п. 9, дополнительно содержащий этап, на котором на лист палубы сегментного щита временной цилиндрической оболочки перед укладкой тампонажной подушки наклеивают слой оклеечной гидроизоляции.