Способ возведения оградительного сооружения Советский патент 1989 года по МПК E02B3/06 

1

Изобретение относится к морской гидротехнике, а именно к способам возведения в прибрежной зоне водоемов оградительных сооружений, пред- назначенных для защиты ограждаемой акватории от волн открытого водоема плавающего льда и занесения наносами.

Цель изобретения - повьшение зф- фективности работ путем обеспечения динамической устойчивости поверхностей откосов сооружения и оголовка в процессе его строительства и эксплуатации при повьшенной волновой нагрузке и при любом отклонении век- тора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега сооружения, а также снижения удельной стоимости сооружения и улучшения условий эксплуа;тации.

На фиг.1 приведен схематический план участка побережья водоема, естественная компоновка которого час то встречается в природе и перепек- 25 тивна для возведения оградительного сооружения заявляемым способом; на фиг;2 - часть схематического плана; на фиг.З - компоновка тел подводной бермы и оградительного сооружения; ,- на фиг.4 - селение А-А на фиг.1; на фиг.З - сечеиие Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - сечение В-В на фиг.З; на фиг.7 - роза волнений (ветров).

Тело коренного берега 1 (фиг.2) является мысом 2, подветренный берег 5

3 которого резко повернут от вершины мыса 2 в глубь территории суши. Контур этого берега ограничивает подветренную акваторию 4, открытую в естественном состоянии действию штормовых волн водоема, плавающего льда и подверженную занесению наносами. Наветренный берег 5 мыса 2 подвержен действию односторонних господствующих по силе и продолжительности волнений, гамма которых характеризуется формой розы волнений (ветров) 6 (фиг.7), а энергетическая равнодействующая 7 ориентирована косо к линии наветренного берега 5. Под действием односторонних господствующих по силе и продолжительности волнений, характеризующихся энергетической равнодействующей 7, вдоль наветренного берега 5 формируется вдольбереговое волновое течение 8, направленное к вершине мыса 2, за которой на подветренной акватории 4 переходит в течение 9. Динамическая струя 10 этого течения, заключенная между свободными его границами 11, направлена в водоем вдоль продольной оси 12 течения, которая отклоняется от продолжения 13 линии наветренного берега 5 в водоем под углом с| и расширяется по мере удаления от вершины мыса 2.

Поверхность подводного берегового, склона 14 наветренного берега 5 мыса 2 соединяется с-поверхностью дна 15

водоема по периметру наветренного берега 5 плоскостью свала 16. Поверхность подводного берегового склона 17 подветренного берега 3 мыса 2 соединяется с поверхностью дна 15 водоема по периметру подветренного берега 3 поверхностью свала 18,Топография подводной части рассматриваемого участка берега 1 отражена изобатами 19.

Тело подводной бермы 20 возведено на поверхности дна 15 водоема и ориентировано вдоль продольной оси 12 течения 9 со свободными границами 11, которая совпадает с динамической струей 10 этого течения.

Впритык к телу подводной бермы 20 с подветренной стороны динамической струи 10 течения 9 со свободными границами 11 возведено тело оградительного сооружения 21. При этом корневая часть 22 подводной бермы 20 сопряжена с поверхностью подводного берегового склона 14 наветренного берега 5, а корневая часть 23 оградительного сооружения 21 пристыкована к вершине мыса 2.

С подветренной стороны оградительного сооружения 21 расположена ограждаемая акватория 24, являющаяся частью подветренной акватории 4, условной границей которой является продолжение 13 линии наветренного берега 5 в водоем.

Наводная территория коренного тела мыса 2 наветренного берега 5 сопрягается с поверхностью подводного берегового склона 14 поверхностью берегового уступа 25 по линии подножия 26 берегового уступа (фиг.4).

Над поверхностью подводного берегового склона 14 в пределах между критической глубиной подножьем берегового уступа 26 находится пространство, в котором формируется и течет вдольбереговое волновое течение 8.

Наводная территория коренного те- ла мыса 2 подветренного берега 3 сопрягается с поверхностью подводного берегового склона 17 плоскостью берегового уступа 27 по линии подножия 28 берегового уступа. На подветрен- ной акватории 4, ограниченной под- ветренньм берегом 3, при штормах возникает течение 9 со свободными .. границами 11, в которое за вершиной

0

5

0

50 55

мыса 2 переходит вдоль береговое волновое течение 8. Спокойная поверхность водоема 29 принимает прл гатор- мах волновой профиль 30, амплитуда волн которого при прохождении пространства, занятого течением 9 со свободными границами 11, уменьшается против исходной.

Тело подводной бермы 20 (фиг.6) возведено в пространстве, занятом течением 9 со свободными границами 11. Гребень 31 тела бермь расположен на критической глубине И цр волны расчетных параметров. и1ирина основания бермы 20 равна ширине (поверху) течения 9 со свободными границами 11, поверхность гребня 31 бермы 20 сопряжена с поверхностью дна 15 водоема, внешним откосом 32. Тело бермы 20 сопряжено с телом оградительного сооружения 21 по линии 33 контакта. Внешний откос 34 оградительного сооружения 21 сопряжен с подветренным 5 краем гребня бермы 20. Гребень 35 оградительного сооружения 21 сопряжен с поверхностью дна 15 водоема внутренним откосом 36.

Строительным работам по возведению оградительного сооружения пред- .. шествуют проектные разработки и работы по перенрсу опорной сети сооружения в натуру и по ее привязке к топооснове.

На этапе проектных разработок определяют расчетную ширину вдольбере гового волнового течения 8 у наветренного берега 5 мыса 2, направление динамической струи 10 течения 9 со свободными границами 11 -(В.)/ коэффициенты откосов профилей оголовка 37, а также внешнего 34 и внутреннего 36 откосов оградительного сооружения 21 (т;), длину оградительного сооружения 21 (L.) и ширину его гребня 35 (В ) .

Расчетную ширину вдольберегового волнового течения 8 (В) у наветренного берега 5 мыса 2 определяют в соответствии с энергетической равнодействующей 7 господствующих по силе и продолжительности однонаправлен- reiix волнений среднего гидрологического года, с учетом розы волнейий (ветров)6 по зависимости

0

35

40

В

9Т

где ш - - коэффициент откоса подводного берегового склона 14

наветренного берега 5 мыса 2.

Угол If между продолжением 13 лини наветренного берега 5 в водоем и продольной осью 12, совпадающей с динамической струей 10 течения 9 со свободными границами 11, в которое за вершиной мыса 2 переходит вдольбере- говое волновое -течение 8, формирующееся при щтормах у наветренного берега 5, определяется по зависимости

- {У-г- - где 9 - угол между направлением динамической струн 10 течения 9 со свободными границами 11 и продолжением I3 линии наветренного берега 5 мыса 2 по направлению вдольбере- гового волнового течения 8 вдоль этого берега, град; 0д - угол между энергетической равнодействующей 7 волнений, действуощих на наветренньгй берег мыса и линией этого берега, град;

Д о - пологость расчетной волны приведенного волнения,

m - осредненный коэффициент

откоса подводного берегового склона 17 подветренного берега 3 мыса 2;

m - коэффициент откоса подводно- го берегового склона по периметру вершины мыса 2. Ширину течения 9 со свободными границами П Ъ(. принимают равной расчетной ширине вдольберегового волнового течения 8 Bg,. у наветренного берега 5 мыса 2.

В

сг

В

ВТ

Коэффициенты откосов профилей оголовка 37 оградительного сооружения 21, а также его внешнего 34 и внутреннего 36 откосов определяют по зависимости

h

та:

« к 0,35 (

o,f

К - коэффициент уположения профилей внешнего откоса 34 оградительного сооружения, . при котором обеспечивается динамическая устойчивость

5

0

5

0

5

0

5

0

5

поверхности откоса при однонаправленном косом подходе волн к линии берега, который увеличивают пропорционально удалению соответствующего профиля откоса от места примьжания к оголовку 37 от К 1,75 до h - высота волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружения 21, м; Лд- пологость волны расчетных

параметров;

TV - длина волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружения 21; d - средневзвешенная крупность

наносов фракций смеси грунта из которого возводят сооружение, м.

Длину Lg оградительного сооружения 21 назначают исходя из текущих и перспективных размеров ограждаемой акватории 24, учитывая габариты и количество единиц флота, базирующихся на ограждаемой акватории 24, принимая во внимание создание удобных подходов и маневра флота, а на основании размещения оборудования и помещений для обработки и ремонта флота,

Минимальная ширина гребня 35 оградительного сооружения 21 В. назначается исходя из обеспечения нормальной работы строительных механизмов и транспортных средств на площади гребня сооружения.

Мероприятия по переносу в натуру опорной сети оградительного сооружения 21 включают известные работы по выносу и закреплению на берегу i и акватории 4 водоема или противоположном берегу бзгхты створными опорными знаками продольной оси 12 течения 9 со свободными границами 11. Работа по переносу в натуру и закреплению на берегу 1 и акватории 4 водоема створными знаками продольных осей: подводной 20-38, которую совмещают с продольной осью 12 тече-- ния 9 со свободными границами 11, и оградительного сооружения 21-39. Работы по ограждению опорными знаками, например, плавучими, на акватории 4 контура подножья 40 подводной бермы

20 и контура подножья 41 оградительного сооружения 21.

Работы по оконтуриванию опорными знаками подножий 40 и 41 соответст- венно подводной бермы 20 и оградитель- ного сооружения 21 выполняют по мере возведения их тел.

Строительные работы по осуществлению способа начинают с возведения те ла подводной бермы 20. Возводят берму известным способом, например, средствами гидромеханизации из местных легких грунтов, например песчаных . .

Тело подводной бермы 20 начинают возводить с корневой части 22 участка 42, расположенного у вершины мыса 2, где происходит переход вдольберегового волнового течения 8 в течение 9 со свободными границами 11. При этом участок 42 расположен на продолжении 13 линии наветренного берега в водоем.

На участке 42 поверхность гребня 31 тела бермы 20 сопрягают с поверхностью подводного берегового склона 14 наветренного берега 5 и продолжают возведение бермы в пространстве, занятом течением 9 со свобод- ными границами 11, в направлении распространения этого течения. При этом поверхность гребняг 31 располагают на критической глубине Н ц

волны расчетных параметров. На этом уровне () располагают поверхност гребня на всю его длину.

Ширину основания тела бермы 20 назначают равной ширине течения 9 со свободными границами 11 В кото руют принимают равной ширине вдоль- берегового течения 8 (Bg).

Тело бермы 20 возводят на естественной поверхности дна 15 водоема, а поверхность гребня 31 сопрягают с дном водоема 15 внешним (наветренным) откосом 32 бермы 20, коэффициент откоса которого

т (2,0-2.,5)m,

где m - коэффициент естественного откоса грунта из которого возводят тело бермы 20, в водонасьщенном состоянии. Поверхность подветренного откоса бермы 20, совпадающую с линией 33 контакта, которой плоскость гребня 31 бермы 20 сопрягают с поверхностью

5

0

5 о

5

Q

.

0

дна водоема 15, выполняют с коэффициентом откоса т„.

После того как корневая часть бермы 20 возведена в направлении течения 9 на длине равной не менее двух длин волны расчетных параметров (минимальная длина волны расчетных параметров равна 10-и высотам волн), начинают возводить корневую часть 23 оградительного сооружения 21, возводят не одновременно, но с сохранением упомянутого опережения в две длины волны расчетных параметров. Поверхность гребня 35 оградительного сооружения 21 располагают над спокойной поверхностью водоема 29 с назначением конструктивного запаса по высоте в зависимости от класса сооружения и с учетом суммарной высоты наката и нагона волн расчетных параметров на внешний откос 34 оградительного сооружения 21.

Тело оградительного сооружения 21 возводят с подветренной стороны тела бермы 20 впритык к нему, по плоскости подветренного откоса бермы 20, совпадающего с линией 33 контакта. Поверхность внешнего откоса 34 оградительного сооружения 21 сопрягают с подветренным краем гребня 31 бермы 20. Поверхность внутреннего откоса 36 оградительного сооружения 21 сопрягают с поверхностью дна I5 водоема. Коэффициенть откосов т профилей поверхностей внешнего 34 и внут- pe iHero 36 откосов оградительного сооружения 21 увеличивают от корневой части 23 к оголовку 37 b соответст- :л ВИИ с увеличением коэффициента К пропорционально удалению соответствующего сечения сооружения от места его примыкания к вершине мыса 2. По периметру оголовка 37 оградительного сооружения 21 значение коэффициента К принимают равным 2,0.

Предлагаемый способ возведения оградительного сооружения обеспечи- вает динамическую устойчивость неукрепленной защитной одеждой поверхности устройства, когда для его возведения в качестве строительных материалов имеются только легкие мест-, ные грунты, например песчаные, а сооружение подвергается воздействию однонаправленных и косо ориентированных к его продольной оси волн высотой более 2 м. Динамическая устойчивость сооружения достигается путем

использования волногасящей способности течения со свободными границами, в которое переходит вдольберего- вого волновое течение,формирующееся у наветренного берега мыса. Волнога- сящая способность течение со свободными границами усиливается благодаря воздействию в пространстве, занимаемом течение, тела подводной бермы (расположение тела оградительного со- 1оружения с подветренной стороны течения со свободными границами (под его защитой) и нарастающему увеличению пологости поверхностей откосов сооружения от корневой части к оголовку по сравнению с динамически устойчивыми для случая фронтального волнения.

Формула изобретения

I .Спосо б возведения оградительного сооружения, включающий определение размеров бермы и тела сооружения на основании расчетных зависимостей и его строительство на акватории которая ограничена подветренным крутоповернутым в глубь суши берегом мыса, а ндветренный коренной берег этого мыса, сложенный неразнывнемыми породами, подвержен действию господствующих по силе и продолжительности волнений, энергетическая равнодействующая которьпс направлена к верщи- не мыса и обуславливает формирование вдол ьбёрегового волнового течения того же направления, переходящего за верщиной мыса в течение со свободными границами, при этом производят вынос и закрепление опорньс-ш знаками на суще и акватории, продольных осей течения со свободными границами и плановых контуров сооруже- его элементов, тело соору

ния и

женин возводят из местного легкого грунта на естественной поверхности дна водоема, стыковку корневой части сооружения производят ее торцом к телу коренного берега мыса путем формирования неукрепленных поверхностей оголовка, внешнего и внутреннего откосов сооружения, планирования поверхности его гребня, о т л к- чающийся тем, что, с целью повьшения эффективности работ, путем обеспечения динамической устойчивости поверхностей откосов сооружения и оголовка в процессе его строитель5

0

5

0

5

0

5

50

ства и эксплуатации при повышенной волновой нагрузке и при любом отклонении вектора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега сооружения, а также снижения удельной стоимости сооружения и улучшения условий эксплуатации, сооружают от створа линии подветренного берега мыса в глубь акватории водоема по длине области, занятой при штормах течением со свободными границами, тело подводной бермы и, одновременно сооружают вдоль подветренного края течения со свободными границами впритык к подветренной стороне тела бермы тело оградительного сооружения и по мере выдвижения его в водоем уполаживают поверхность его внешнего откоса по сравнению с динамически устойчивой при фронтальном волнении и сопрягают поверхность внешнего откоса сооружения с -подветренной бровкой гребня бермы, принимают коэффициент откоса профилей по периметру оголовка сооружения равным величине его внешнего . откоса в конечном головном поперечном сечении.

2. Способ по пЛ, о тлич аю- щ и и с я тем, что, с целью усиле: ния волногасящего действия течения со свободными границами путем увеличения средней скорости его динамической струи за счет уменьшения.площади живого сечения, подводную берму возводят с углом отклонения продольной оси течения от продолжения линии наветренного берега мыса в во.- доем и определяют по формуле

,

(П. 25 J-b- -Sr. sine,

) -AjSИСП

где ц - угол между направлением динамической струи и течения со свободными границами и , продолжением линии наветренного берега мыса по направле - нют вдольберегового волнового течения вдоль этого берега, град 9 - угол между энергетической

равнодействующей волнений, действующих на наветренньй берег мыса, и линией этого берега, град;

пологость расчетной волны приведенного волнения,

Х Л/Ь;

т.. - осредненный коэффициент откоса подводной береговой отмели подветренного берега мыса;

коэффициент откоса подводного берегового склона по периметру вершины мыса, а ширину основания бермы принимают равной ширине течения со свободными границами В , которая равна ширине вдольберегового волнового

СП

™вмтечения В.., формирующегося у на8гветренного

В

берега мыса, т.е.

В,

g, при этом ют по зависимости

В

Вт

определя-

m

ПС

Н,

f

1449626

12

ности в группе прред обнаружением, которую определяют по нормативным докумен- там, м.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что, с целью направленного использования волногасящего действия течения со свободными грани- дами, усиленного подводной бермой, и учета уменьшения средней скорости динамической струи течения по мере удаления ее сечения от вершины мыса, тело оградительного сооруже- ния возводят таким образом, что ограничивают область занимаемую динамической струей течения, поверхностью внешнего откоса сооружения, попереч- ньтм профилям которой по длине соору- жения придают коэффициенты; откоса

in.

определяемые по зависимости

Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Цель изобретения - повыгаение эффективности работ путем обеспечения динамической устойчивости поверхностей откосов сооружения и оголовка в процессе его строительства и эксплуатации при повышенной волновой нагрузке и при любом отклонении вектора равнодействующей потока волновой энергии от нормали к линии берега

коэффициент откоса подводного берегового склона наветренного берега мыса между линией уреза при спокойном горизонте воды и критической глубинной воды расчетных параметров, величину которого определяют по зависимости

0,37 (

h,(,-J

0,5

),

-Ло -Л пологость волны расчетных параметров, До Л/Ь; длина волны расчетных параметров, м.

а бровку внешнего откоса гребня бермы сопрягают с естественной поверхностью дна водоема плоскостью, коэфг фициент откоса профиля которой определяют по зависимости

8 (2-3)то,

где Год - коэффициент естественного откоса грунта, из которого возводят тело бермы, в водо- насьш енном состоянии, при этом поверхность гребня подводной бермы располагают на критической глубине Н| , которую определяют по зависимости

Н,р 0,7

кр

где h

- высота волны расчетных параметров 1% обеспеченm:

к 0,35

( )

0.55

5

0

5 где К - коэффициент уположения

профилей внешнего откоса оградительного сооружения, при котором обеспечивается динамическая устойчивость Q поверхности откоса при одновременном косом подходе волны к линии берега, который увеличивают пропорционально удалению соответствующего профиля откоса от места примыкания к оголовку от К 1,75 до К 2,0; h - высота волны, расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружения, м; АО - пологость волны расчетных

параметров, Лд A/h; Л - длина волны расчетных параметров на акватории водоема с наветренной стороны сооружения, м;

d - средневзвешенная крупность фракций смеси грунта, из которого возводят сооружение, м.

5

ренному берегу,которое расположено с подветренной стороны течения со свободными границами.

на акватории водоема.

внутреннего откоса сооружения коэффициенты откосов профилей этих поверхностей определяют в соответствии с зависимостью, приведенной в п.З.

W

B

фи11

16 026 8

. Li//777777/777.

V 15 а 9 а . АЛ л Л-,

Y Т

л. -у

74 Фиё, У27,

6-6 Щ 29 /7 28.

.s -

X

f////ff///fff

Фиг. 5 52 И 9 31 20 29 1i - JJ 5У

Л

тл4x v

Фиг.г

V

Х/У /ТТТТ/

/Х ХХХ/

21 2ffX fS //

i-i- :

vVx/yx/vv /vV Vx

Физ.б

Фuг,