Портовые гидротехнические сооружения

Классификация портовых причальных сооружений.

Причальными называются сооружения, служащие для швартовки судов при грузовых опера­циях, снабжении, отстое и т. д., а также для швартовки служебно-вспомогательного и технического флота.

Существуют различные признаки, по которым классифицируются причальные сооружения.

Расположение в плане.

Набережными называются сооружения, устроенные вдоль береговой полосы. Если сопряжение берега с акваторией осуществлено в виде сплошной стенки, то подобные сооружения называются набережными-стенками.

Часто встречаются и сооружения сквозной конструкции (с опорами из свай или колонн), подобные причальные сооружения называются набережными-эстакадами.

Для приема судов с большой осадкой впереди набережных стенок иногда устраивают сквозные сооружения, получившие название ото­рочек. Оторочка верхним строением примыкает к набережным или со­единяется с ними эстакадами.

Пирсы - сооружения, выступающие в акваторию и имеющие дву­сторонний доступ. Широкие пирсы, так же как и набережные, могут быть выполнены либо в виде сплошных стенок с обеих сторон, либо в виде сквозной конструкции. Узкие пирсы обычно имеют форму эста­кад.

Плавучие причалы применяются при значительных колебаниях уров­ня моря и при отсутствии достаточных глубин для доступа судов к ста­ционарным причалам в порту.

Рейдовые причалы устраиваются на открытых и закрытых рейдах, и благодаря значительным глубинам к ним могут швартоваться круп­нотоннажные суда.

Конструктивные признаки. Несмотря на разнооб­разие конструкций причальных сооружений, имеются, однако, общие признаки, в известной мере объединяющие их.

Гравитационные причальные сооружения (рис. 20 а) отличаются массивностью. Их устойчивость сдвигу от боковых нагрузок (давление грунта) и от натяжения швартовов судна обеспечивается силой трения. Устойчивость на опрокидывание вокруг ребра обеспечи­вается весом сооружения. Кроме того, благодаря значительной ши­рине напряжение на постель снижается, чем обеспечивается проч­ность основания.

Сквозные сооружения (рис. 20 б) устраиваются на отдельных опо­рах (на сваях, колоннах и т. д.). В экономическом отношении они ста­новятся выгодными с увеличением глубин, особенно при слабых грунтах основания, когда применение гравитационных сооружений удорожает строительство. Их масса при прочих равных условиях значительно мень­ше, чем гравитационных. Устойчивость подобных сооружений обеспе­чивается сопротивлением грунта. Так, сдвигу под действием силы препятствуют силы бокового сопротивления грунта, а несущая спо­собность обеспечивается силами трения по боковой поверхности опор.

Сплошные тонкостенные конструкции (больверки) имеют, так же как и гравитационные, сплошную лицевую грань (рис.20 б). Однако из-за сравнительно небольшой массы их устойчивость на сдвиг и опро­кидывание при действии силы обеспечивается сопротивлением грун­та.

Комбинированные причальные сооружения (рис. 20 г, д, е) со­четают в себе свойства как гравитационных, так и сквозных, и тонких стенок. При больших диаметрах опор (например, в виде железобетонных оболочек-колодцев) устойчивость их сдвигу обеспечи­вается совместным действием силы трения и отпора. Соответст­венно, для набережных с передним и задним шпунтом появляются до­полнительные силы сопротивления и др.

Специализация причалов.

Была рассмотрена клас­сификация причальных сооружений по расположению в плане и по кон­структивным признакам. Однако для эксплуатационной деятельности портов существенное значение имеет специализация причалов.

В зависимости от рода груза, направления грузопотока, размера судов и других факторов Нормами технологического проектирования морских портов (НТПМП) предусмотрена специализация (классифика­ция) причалов по грузовым районам:

-причалы для штучных грузов, металлоизделий и оборудования;

-причалы для навалочных грузов;

-причалы для зерновых грузов;

-причалы для лесных грузов;

-причалы для наливных грузов и др.

Только при сравнительно малом грузообороте допускается совмест­ная переработка грузов разного рода, если это не противоречит сани­тарным и противопожарным требованиям и условиям сохранности гру­зов.

Специализация причалов по родам грузов имеет первостепенное значение не только для эксплуатации, но и для проектирования самих причалов. Родом грузов и другими перечисленными факторами во мно­гом предопределяются действующие на причальные сооружения нагрузки от складируемых грузов, судов, перегрузочного и складского обору­дования.

Учитывая конструктивные особенности причалов для обслужива­ния нефтетанкеров, рудовозов и других подобных судов, эти причалы иногда выделяют в группу специализированных, они обычно представ­ляют собой узкие пирсы или рейдовые причалы.

а) гравитационный б) на свайном основании в) тонкая стенка г, д, е) смешанная конструкция

Типы гравитационных сооружений.

Гравитационные причальные соо­ружения возводят из монолитного бетона, бетонных массивов, ряжей, массивов-гигантов, уголковых стенок, оболочек большого диаметра. Они могут быть выполнены в виде сооружений на отдельных массив­ных опорах.

В наших портах, построенных в прошлом столетии и в начале века, причальные сооружения возводили в основном в виде стенки из массивовой кладки. Эти стенки являются типичными примерами сборной гравитационной конструкции, способной воспринимать значительные вертикальные и горизонтальные нагрузки

На рис. 21 изобра­жена причальная стенка из правильной массивовой кладки трапецеи­дального профиля. Она выполнена из пяти рядов (курсов) бетонных массивов массой 30-50 т каждый. Основанием стенок из массивовой клад­ки является каменная постель, выравниваемая водолазами. С тыло­вой стороны стенки для уменьшения горизонтального давления засы­пают каменную призму с фильтром из гравия для предотвращения вымывания песчаной засыпки через швы массивовой кладки.

Рациональная конструкция причальных сооружений из правильной массивовой кладки облегченного профиля была со­здана в СССР. Благодаря ступенчатой форме достигается более равно­мерное распределение напряжений у основания при обеспеченной ус­тойчивости сооружения в целом (рис. 22). Для предотвращения размыва песка через поры каменной призмы и вертикальные швы между массивами предусмотрена защита откоса щебеночной засыпкой, называемой обратным фильтром. Существенным преимуществом кон­струкции из массивовой кладки является ее полная сборность. Масси­вы и верхнюю надстройку в виде уголка доставляют на место установ­ки и укладывают при помощи плавкрана. Кроме указанных основных монтажных работ, на месте приходился выполнять только некоторые подготовительные работы (ровнение постели) и работу по оборудова­нию причала (навеска отбойных приспособлений и пр.). Установлено, что по сравнению со старыми эта конструкция позволяет сократить объем бетона на 1 пог. м на 25%. Причальные стенки из массивовой кладки рационального профиля применяют и за рубежом.

Иногда для экономии бетона массивы изготовляют пустотелыми при этом форма стенки может быть несколько изменена.

Причальные сооружения ряжевой конст­рукции (рис. 23) строили у нас главным образом в портах Севера и Балтики в XIX и первой половине XX вв. Применение ряжа в виде деревянного сруба из бревен оп­равдывается при наличии местных запасов леса. Дерево под водой при отсутствии древоточцев сохраняется долго. В зоне же переменного горизонта устраивают бетонную надстройку. Для экономии древесины иногда внутренние стенки ряжа делают сквозной рубки, т. е. рубят их через бревно.

Массивы-гиганты для набережных из массивов-гигантов (рис. 24) изготовляют в виде тонкостенных железобетонных плавучих ящиков, которые буксируют на место, затап­ливают и затем заполняют песком или камнем. Массивы-гиганты могут быть симметричного или несиммет­ричного профиля.

Стенки набережной, показанной на рис. 24 б, имеют несиммет­ричный профиль из-за выступа ты­ловой части плиты днища. Эта кон­соль усилена железобетонными реб­рами жесткости и способствует бо­лее равномерному распределению напряжений под стенкой. Кроме то­го, за счет массы дополнительного столба грунта над выступом увеличи­вается устойчивость стенки на сдвиг и опрокидывание.

Стремление уменьшить объем бетона и железобетона при сборном строи­тельстве, привело к созданию причальных сооружений в виде сборных уголковых стен(рис. 25). В настоящее время разработаны три типа таких кон­струкций: с внешней анкеровкой, с анкеровкой за фундаментную пли­ту и в виде уголков с контрфорсами.

Преимуществом этой конструкции является то, что благодаря за­креплению лицевой стенки к тыловой опоре напряжение под фунда­ментной плитой распределяется почти равномерно, недостаток - сравнительно сложная технология монтажа при креплении анкер­ных тяг.

Уголковые стенки с внутренней анкеровкой (рис. 25 б) отличаются от стенок с внешней анкеровкой тем, что в дан­ном случае анкерные тяги крепят непосредственно к фундаментным плитам. Благодаря этому сокращаются длины анкерных тяг и отпадает необходимость в тыловых опорных плитах.

Расчеты показывают, что в ряде случаев описываемая конструкция обходится на 10 - 12% дешевле, чем уголковые стенки с внешней анкеровкой, однако сооружения этого типа требуют несколько лучших грунтов основания.

Недостатком причальных сооружений с внешней и с внутренней анкеровкой является довольно сложная технология подводного мон­тажа анкерных тяг. Этот недостаток в существенной мере устраняется применением контрфорсных стенок (рис. 25 в), состоящих из трех сборных элементов: лицевой и фундаментной плит и контрфорсной плиты, позволяющей создавать жесткий уголок. Указанные сборные элементы соединяют на строительной площадке с последующей уста­новкой готовой конструкции при помощи плавкрана на выровненную водолазами каменную постель. Данная конструкция значительно ус­коряет строительство и снижает его стоимость.

Все три вида уголковых стен относятся к гравитационным конструк­циям, у которых, в отличие от массивовых стенок, силы, придающие сооружению устойчивость, образуются в основном за счет пригрузки грунтовым столбом фундаментной плиты. Ведутся работы по дальней­шему совершенствованию уголковых стенок (двойная анкеровка и пр.).

К гравитационным сооружениям или сооружениям смешанного типа относятся и набережные из оболочек большого диаметра.

На рис. 26 показана набережная из оболочек колодцев диаметром 5, 5 м при толщине стенки 0, 15 м, возведенная в одном из наших портов. Оболочки массой 76 т при помощи плавучего крана устанавливают вплотную друг к другу. Щели между ними заделывают подводным бето­ном. Подобные конструкции применяют также и в зарубежной прак­тике.

При увеличении глубины у причала и общей высоты набережной диаметр оболочек приходится увеличивать. На рис. 26 б, в приведе­ны примеры сооружений, у которых диаметр оболочек составляет 11 и 19 м.

Использование оболочек таких больших диаметров вызывает значи­тельные затруднения при их установке. В связи с этим на одном из но­вейших французских причалов, где высота набережной достигала 23 м, были использованы элементы, имеющие в плане форму восьмерки (рис. 26 г).

Для возможности использования кранов при монтаже оболочки иногда предлагают разрезать по высоте на кольца (рис.26д).

Конструкции портовых причальных сооружений в виде тонкой стенки, на сваях и колоннах

Причальные сооружения в виде тонкой стенки широко применяются в портовом гидротехническом строительстве, особенно в тех случаях, когда в основании сооружений залегают грунты, допускающие погружение свай на требуемую глубину.

Выполняют их из шпунтовых свай или свай специальных профилей.

Основные достоинства этих кон­струкций - их экономичность и мень­шая чувствительность (по сравнению с другими типами причальных соору­жений) к возможным перегрузкам. По конструктивному признаку они могут быть подразделены на незаанкерованные стенки и заанкерованные стенки.

Верх стен располагают на отметках, не превышающих границу гние­ния дерева, которая для рек средней полосы может быть принята на 0, 2 - 0, 3 м выше меженного горизонта. Для безливных морей эта грани­ца принимается на уровне ординара, а для ливных морей на среднем уровне приливно-отливных колебаний.

Стены из деревянных шпунтовых свай при плотной забивке, а также стены из металлического шпунта являются грунтонепроницаемыми, т. е. вынос грунта из-за стены отсутствует. При тяжелых грунтах, когда плотной забивки деревянных свай добиться не удается, а также при использовании железобетонных свай для обеспечения грунтонепроницаемости стен приходится прибегать к специальным меро­приятиям: установке нащельников; укладке за стенкой хворостяных фашин; отсыпке за стенкой каменной призмы; устройству замков или уплотнений специальных конструкций.

В последнее время для обеспечения грунтонепроницаемости стен из железобетонного шпунта в некоторых случаях применяют навеску ма­тов из армированного асфальта, регенерата резины (гидрорерина), стеклопластика и т. п. Однако опыт эксплуатации этих сооружений еще невелик.

Стенки, верхний конец которых закреплен анкерными устройствами, носят название заанкерованных шпунтовых стенок.

Заанкерованные тонкие стенки из целой древесины, исходя из макси­мальной длины строительного леса (12 - 13 м), применяют для строи­тельства причалов глубиной до 4 - 5 м.

Типовой проект стенки из железобетонных предварительно напря­женных свай прямоугольного сечения 50Х30 см, разработанный Гипроречтрансом, приведен на рис. 29. Верх стенки прикреплен анкерными тяжами d = 65 мм к железобетонным анкерным плитам. Шаг анкерных тяг в продольном направлении 1, 5 м. Анкерные тяги шарнирно прикреп­лены к анкерному поясу, установленному на лицевой грани стенки. По­верх железобетонных свай уложен шапочный брус сечением 90х50 см из монолитного железобетона. Интересным в рассматриваемой конст­рукции стенки является решение по обеспечению ее грунтонепроницаемости. Обычно в конструкциях стенок из прямоугольных железобетонных свай грунтонепроницаемость стен обеспечивают либо путем отсыпки за стенку каменных призм (при плотных грунтах в основании сооруже­ния), либо устройством в сваях выше отметки дна пазов. При погружении таких свай между ними, выше отметки дна, образуются колодцы, в которые в последующем укладывают бетон в мешочках или забивают деревянные брусья.

В приведенной конструкции грунтонепроницаемость стены обеспечи­вается за счет отсыпки слоя гравия между шпунтовой стенкой и дере­вянными щитами, установленными на расстоянии 40 см от нее. Щиты выполнены из досок толщиной 2, 5 см и опираются на сваи d = 17 см, за­биваемые с шагом 1, 5 м. Для обеспечения потопляемости щитов к ним подвешены бетонные грузы.

В последние годы в строительст­ве подобных причальных сооруже­ний все большее распространение находят сваи сложных профилей (таврового, цилиндрического, дву­таврового и т. д.), обеспечивающее более целесообразное распределение бетона по сечению. Более целесо­образное распределение бетона по сечению ведет к уменьшению веса свай на 1 пог. м сооружения и, сле­довательно, к возможности увеличе­ния ширины свай, что позволяет снизить сроки строительства при­чальных сооружений и уменьшить число вертикальных щелей. Кроме того, сваи фасонных профилей об­ладают большей погонной жестко­стью, что позволяет возводить соо­ружения с большей свободной вы­сотой стен.

На рис. 30 приведен пример набережной козлового типа, возведен­ной на опытном участке в Санкт-Петербургском речном порту. Набережная состоит из шпунта таврового сечения и наклонных свай из предвари­тельно напряженного железобетона. Верх шпунта и

головы наклонных свай связаны монолитной железобетонной кордонной балкой, поверх которой установлена сборная надстройка. Грунтонепроницаемость стенки обеспечивается в зоне уреза воды гравийным фильтром, ниже— навеской армированных асфальтовых матов.

В современном портостроении в связи с наличием оборудования, позволяющего погружать металлические и железобетонные сваи с укло­ном до 1: 1, набережные этого типа получают значительное распрост­ранение. Особенно целесообразны они в условиях стесненной кордонной полосы.

Когда по экономическим, геологическим или гидрологическим усло­виям применение железобетонных свай затруднено или невыгодно, причальные стенки возводят из металлических шпунтовых свай зетового и корытного профиля. Плоский шпунт, имеющий малый момент сопро­тивления, почти не применяют.

Замковые соединения стальных шпунтовых свай являются доста­точно прочными и плотными, что обеспечивает необходимую грунтонепроницаемость стен, а в ряде случаев и водонепроницаемость. Послед­нее для причальных сооружений нежелательно, так как может приве­сти к подпору грунтовых вод и следовательно, к повышению давления на сооружение. Для предотвращения этого в конструкциях стен из ме­таллического шпунта предусматривают специальные дренажные от­верстия. Стенки из металлических шпунтовых свай с одним анкерным за­креплением по высоте могут быть возведены на глубинах до 10 - 12 м, а с двойным анкерным закреплением - практически на любых глубинах.

На рис. 29 приведена типовая схема причальной стенки из метал­лического шпунта. В приведенной схеме причальная стенка выше уреза воды имеет железобетонную надстройку. Анкерный пояс из двух швел­леров установлен с внутренней стороны стенки, а анкерный тяж выпол­нен по бесшарнирной схеме. Надстройки обычно возводят в тех случаях, когда необходимо нарастить шпунт, или для защиты его от коррозии в зоне переменного уровня и выше его. В тех случаях, когда такой не­обходимости нет, шпунт доводят до верха стенки. Оголовок шпунта, вы­полненный из металла или железобетона, увеличивает сопротивление возможному взаимному сдвигу шпунтин.

Анкерные пояса устанавливают с внутренней или внешней стороны стенки. В том случае, когда пояса установлены с внутренней стороны, устраняется опасность удара судов о выступающие пояса и, кроме то­го, они меньше подвергаются коррозии.

Во избежание перенапряжения в материале анкеров в местах их за­крепления от изгибающих моментов, возникающих вследствие зависа­ния грунта на анкерных тяжах, в конструкцию анкеров нередко вклю­чают шарниры.

Конструкции причальных сооружений на свайных основаниях

Причальные сооружения на сваях и колоннах характеризуются срав­нительно небольшим весом верхнего строения, малым, а в ряде случаев и полным отсутствием давления грунта на них, что значительно умень­шает объем работ и снижает стоимость сооружений. Некоторые из них, в частности сооружения эстакадного типа, почти не отражают набегающие на них волны, поэтому их возведение благо­приятно сказывается на волновом режиме в районе причалов и аквато­рии порта.

Сооружения на сваях и колоннах могут быть возведены на всех грун­тах, допускающих погружение свай и колонн на требуемую глубину, а при слабых грунтах основания являются почти единственными конструк­циями, возможными к возведению в этих условиях.

Основное различие этих конструкций заключается в том, что в систе­ме свайных оснований сквозных сооружений отсутствуют сплошные стен­ки, это приводит к тому, что сквозные сооружения практически не испы­тывают распорного давления грунта, в связи с чем их часто называют безраспорными сооружениями.

Набережные-стенки, воспринимающие распорное давление грунта, называют распорными сооружениями.

Сквозные причальные сооружения в зависимости от их расположения относительно берега подразделяют на две группы:

-продольные эстакады, или эстакады, расположенные параллельно урезу воды;

-поперечные эстакады, расположенные под углом к берегу.

К первой группе относятся эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении, эстакады со съездами и оторочки. Ко второй группе относят­ся узкие пирсы (рис. 31).

Эстакады, примыкающие к берегу на всем протяжении (рис 31а), представляют собой причальные сооружения, расположенные над есте­ственным береговым склоном или искусственным откосом.

Переднюю грань этих сооружений обычно располагают на линии есте­ственных глубин, равных требуемым глубинам у причалов, в связи с чем ширина эстакад оказывается тем больше, чем положе береговой склон или подпричальный откос.

При очень пологих берегах требуемая ширина эстакад оказывается чрезмерно большой, поэтому возведение их становится экономически не­целесообразным. Более выгодными в этих условиях являются эстакады со съездами.

Эстакады со съездами (рис. 31 б) состоят из продольных эстакад, расположенных в некотором удалении от уреза воды, и съездов, соединя­ющих их с берегом. Съезды располагают обычно на расстоянии 30 - 50 м один от другого, принимая, однако, это расстояние не более длины цилиндрической вставки судна.

В некоторых случаях продольную эстакаду связывают с берегом од­ним съездом, расположенным либо в конце, либо в середине эстакады (рис. 31 г-д).

В первом случае такие эстакады иногда называют Г-образными, а во втором - Т-образными пирсами. Нередко к Г-образным причалам воз­можна швартовка судов с двух сторон: больших - с морской стороны и более мелких - с береговой стороны эстакады.

Продольные эстакады, примыкающие на всем протяжении к суще­ствующим мелководным набережным, называют оторочками (рис. 31е). Возводят оторочки для увеличения глубины мелководных причалов, а также когда необходима установка перегрузочных механизмов, нагруз­ка от которых превосходит допустимую для существующих сооружений.

Основным элементом эстакад является верхнее строение плитного или балочного типа, опирающееся на сваи или колонны и связывающее всю конструкцию в жесткую рамную или балочную систему и основание.

Верхнее строение предназначено для восприятия всех внешних нагру­зок на сооружение и распределение их между сваями или колоннами. Последние передают их на грунт.

Набережные-стенки состоят из следующих основных элементов: верх­него строения, свайного основания и стенки из сплошного ряда свай (ча­ще всего шпунтовых), назначением которой является удержание от обру­шения грунта, расположенного в пределах свободной высоты стенки (от отметки дна водоема до отметки нижней грани ростверка).

В зависимости от характера сопряжения шпунтовой стенки с роствер­ком она может быть ненесущей или несущей. В первом случае стенка на­гружена лишь распорным давлением грунта и не участвует в передаче давления от ростверка на грунт основания. Во втором случае кроме распорного давления грунта сваи стенки воспринимают и продольные уси­лия, передаваемые ростверком. Стенки из железобетонных свай обычно выполняют несущими, так как передача на них продольных усилий поз­воляет более рационально использовать материал железобетонных свай. Стенки из металлических или деревянных свай выполняют как несущи­ми, так и ненесущими.

Свайное основание набережных-сте­нок состоит обычно из вертикальных и наклонных свай (рис. 32).

Набережные-стенки на сваях по кон­структивным особенностям подразделя­ют на две подгруппы: набережные-стен­ки с передним шпунтом и набереж­ные-стенки с задним шпунтом.

В первой из этих конструкций сплош­ная свайная стенка расположена впере­ди свайного основания сооружения, во второй - позади него. Расположение сплошной стенки в систе­ме свайного основания во многих случа­ях предопределяет возможность и целе­сообразность применения той или иной конструкции набережной.

Основание сооружений на сваях с высоким свайным ростверком вы­полняют из деревянных или железобетонных забивных свай и реже - из свай металлических.

В последнее время широкое распространение, особенно для сквозных сооружений, получили трубчатые железобетонные сваи.

Деревянные сваи обладают рядом преимуществ по сравнению со сваями из других материалов: они кислото- и морозоустойчивы, долго­вечны под водой, одинаково хорошо сопротивляются сжатию и растяже­нию. Деревянные сваи легко переносят сотрясения как в процессе произ­водства работ по возведению сооружения, так и при ударе судов при под­ходе их к причалу. Кроме того, они относительно дешевы.

Основанием для отказа от применения деревянных свай служит на­личие древоточцев, ограниченность длины свай (до 12 -14 м), а также большие нагрузки на сооружение.

Область распространения деревянных свай расширяется по мере внедрения в практику строительства клееных свай, размеры которых мо­гут быть самыми разнообразными.

Минимальный шаг перекрещивающихся деревянных свай в продоль­ном направлении (вдоль линии кордона) принимают равным 1 м, в по­перечном - 0, 8 м.

Железобетонные сваи значительно расширяют область применения сооружений с высоким свайным ростверком. Длина железобетонных свай может достигать 30 м и более (известны случаи применения труб­чатых свай из предварительно напряженного железобетона длиной до 60 м), а поперечный размер: призматических свай 0, 5 м, трубчатых 1 м (опоры диаметром более 1 м относят к колоннам).

Значительно возрастает и несущая способность железобетонных свай: для призматических она составляет 60 - 80 т, а для трубчатых достигает нескольких сот тонн.

В условиях больших колебаний уровня воды в конструкциях верхнего строения предусматривают специальные эксплуатационные площадки или ниши. Для некоторых сооружений в этом случае четкого разделения верхнего строения на ростверк и надстройку провести не­возможно.

В зависимости от способности ростверков подвергаться деформации совместно с поддерживающими их сваями ростверки подразделяют: жесткие, гибкие и нежесткие.

К жестким ростверкам относятся ростверки из бетона или малоарми­рованного железобетона, сильно развитые в высоту. Жесткость таких ростверков велика и их деформации ничтожно малы по сравнению с де­формациями опор.

К гибким ростверкам относятся ростверки из нормально армирован­ного железобетона, которые имеют малоразвитое в высоту сечение, в свя­зи с чем деформации ростверков влияют на деформацию свай основания и наоборот.

По исследованиям Н. А. Смородинского, для призматических свай подразделение ростверков на жесткие или гибкие может быть произведе­но на основании соотношения сторон сечения, приведенного к прямо­угольнику. Если отношение полной ширины сечения ростверка к его приведенной высоте не превышает 4, 3 ростверк считается жестким. При отношении более 7 ростверк считается гибким.

Ростверк сооружений на полых сваях большого диаметра, а также со­оружений на колоннах в подавляющем большинстве случаев относится к категории гибких.

К нежестким ростверкам относят все ростверки, выполненные из де­рева, даже в том случае, если на них имеется надстройка из ряжа по всей ширине ростверка.

Приведенная классификация причальных сооружений с высоким свай­ным ростверком по степени жесткости последнего относится в первую очередь к набережным-стенкам. К сквозным сооружениям она не всегда применима, так как верхнее строение этих сооружений может иметь весьма разнообразные схемы.

Классификация особых типов причалов

К особым типам причалов прежде всего относятся причалы для танкеров. Причал для танкера может состоять из легких мостков, по которым прокладываются трубопроводы, и опорной части, на которой установлены стационарные шлангоподъемники. Такой причал должен быть рассчитан на вертикальные нагрузки от трубопроводов и шлангоподъемников, а также на временные нагрузки от людей и автома­шин. Кроме того, причал испытывает и значительные горизонтальные или наклонные нагрузки, передающиеся от судна (натяжение швар­товых, ветровой навал, удар судна при подходе). Для восприятия этих усилий устраивают быки или палы. Эти устройства могут быть изоли­рованы от конструкций, воспринимающих вертикальные нагрузки. Чаще всего средняя опорная часть совпадает с площадкой, на кото­рой расположены шлангоподъемники, а отдельно стоящие палы, слу­жащие для закрепления швартовых, соединяются со средней частью при помощи легких пешеходных мостков.

Одним из первых причалов для танкеров в виде отдельных опор является построенный в 20-е годы нефтяной причал в датском порту Фредерика. В 1927 - 1929 гг. в Батумском порту были построе­ны пять глубоководных причалов, вынесенных в сторону акватории и состоящих из отдельных «быков», сложенных из массивовой кладки и соединенных с берегом легкими мостами. Под мостами были подвеше­ны нефтяные трубы. Эти причалы успешно эксплуатируются и в на­стоящее время.

Однако одновременно для танкеров строились и причалы в виде узких пирсов. Например, в 1920—1930 гг. в Туапсе был построен нефтяной свайный железобетонный пирс на четыре причала. Увеличе­ние размеров и грузоподъемности танкеров, особенно в последнее де­сятилетие, когда их грузоподъемность с 10-16 тыс. т поднялась до 40-60 и даже 200 тыс. г, потребовало переустройства существующих и постройки новых нефтяных причалов. Все это отразилось не только на расположении нефтяных причалов, но и на их типах и конструкци­ях. Значительное увеличение глубины у причалов и на подходах к ним заставило в ряде случаев выносить нефтяные причалы за пределы су­ществующих портовых акваторий и располагать их на естественных глубинах, отвечающих осадкам современных супертанкеров (15-18 м и более).

Такие причалы, если это возможно, следует располагать в естест­венных заливах или устьях рек, где волнение не может сильно влиять на производство грузовых операций. В некоторых случаях эти прича­лы требуют специальных оградительных сооружений. По конструктив­ным особенностям причалы для супертанкеров чаще всего относятся к типу причалов на отдельных опорах. Следует отметить, что причалы примерно такого же типа могут сооружаться и для больших углерудовозов, которые оборудованы специальными транспортерными установ­ками, не требующими большой ширины причала. В некоторых случа­ях причалы для супертанкеров и углерудовозов могут иметь островной характер, причем для подачи нефтегрузов с берега в этом случае при­меняют уложенные по дну трубопроводы, а для подачи сыпучих гру­зов - канатные дороги.

К причалам особых типов могут быть отнесены и пассажирские при­чалы, расположенные на открытых морских побережьях, так называе­мые пристани на открытых морских побережьях.

Рейдовые и островные причалы

Рейдовые и островные причалы, так же как и плавучие, предназначены для погрузочно-разгрузочных операций. Остров­ной причал в Хорэль-Амайя (рис. 33), расположенный в Пер­сидском заливе на расстоянии 51 км от берега, построен в 1961 г. и предназначен для приема крупных танкеров дедвейтом до

65000 т, экспортирующих сырую нефть из Южного Ирака. При­чал связан с берегом двумя подводными нефтепроводами. При общей протяженности 369 м причал состоит из центральной рабо­чей платформы, к кото­рой швартуется судно, и двух концевых платформ, служащих для крепле­ния швартовных кон­цов. Все три платфор­мы соединены переходны­ми мостиками длиной по 45 м с двумя дополни­тельными опорами.

В качестве основания причала использованы стальные сваи, а верхнее строение выполнено из металлических ферм и понтонов, буксируемых на место в готовом виде.

Оригинальная конст­рукция нефтяного рейдо­вого причала (рис. 34) построена в 1961 г. причала вблизи порта Брега (Ливия) в виде неподвижной башни, вокруг которой судно может дрейфовать на 360°, что позволяет ему занять положение наименьшего сопротивления волнению и ветру. Подводный нефтепровод длиной около 2 км из труб диаметром 106, 7 см подведен к башне, глубина воды у которой составляет 30, 5 м, что обеспечивает подход к ней крупнейших современных танкеров.

Описываемый рейдовый причал состоит из трех основных элементов. Сама башня высотой 43, 6 м опирается на четыре наклонные опоры из забитых в грунт стальных колонн (2), сходящихся у вершины. Башня по периметру окружена двадцатью четырьмя вертикальными трубчатыми сваями (3) с резиновыми отбойными устройствами (4), позволяющими осуществить швар­товку танкера с любой стороны.

Вторым элементом является шарнирно соединенная с верхом башни консольная балка длиной 41, 7 м. К последней подвешива­ется подводная ферма (6) длиной 170, 7 м, поддерживаемая лебед­ками. Плавучесть этой фермы, выполненной из стальных труб, регулируется при помощи цистерн (7), наполняемых сжатым воз­духом. Нефть подается по двум гибким шлангам (8) диаметром по 71 см путем подключения к моннфолду (приемному нефте­проводу) танкера. Горизонтальная часть фермы заглублена настолько, чтобы ее не могли задеть суда, проходящие между платформой и башней. Описываемый тип рейдового причала позволяет осуществить прием нефти в любую погоду.

Островные причалы получили широкое распространение в морских нефтепромыслах Каспия. Через эти при­чалы, отдаленные от берега на значительные расстояния, добы­тая нефть отправляется на берег либо подводным трубопро­водом, либо наливается в танкеры, швартующиеся непосредст­венно к причалу.

Рис. 34. Рейдовый причал: общий вид и стоянка танкера у рейдового причала

Причальные сооружения на опорах повышенной несущей способности.

С увеличением глубин и нагрузок при слабых грунтах ос­нования применение свайных конструкций заметно удорожает стоимость строительства. Резко увеличивается количество свай, усложняется монтаж верхнего строения. В подобных условиях прибегают к конструкциям с повышенной несущей способностью. Такие опоры могут быть устроены в виде железобетонных

или металлических колонн, цилиндров с винтовой лопастью, оболо­чек-колодцев.

Конструкция причала на полых железобетонных колоннах диаметром 1, 6 м при толщине стенки 0, 15 м показана на рис. 35. После погружения колонн при помощи специальных вибраторов до проектной отметки на них устанавливаются железобетонные Т -образные продольные ригели.

1—портовая балка; 2—отбойное устройство из резиновых трубок (d-40 см L=200 см); 3—швартовная тумба; 4 — соединительная диафрагма; 5 — цементно-бетонные покрытия; 6— панель; 7—ригель; 8 — щебеночный контрфильтр

Последние, в свою очередь, подпирают поперечные тавровые панели, положенные вплотную друг к другу. Образующееся при этом сплошное верхнее строение покрывается цементно-бетонным раствором. Омоноличивание (закрепление) ригелей и пане­лей к колоннам производят бетонированием заранее оставлен­ных полостей. Затем к соединительным диафрагмам под­вешиваются бортовые балки с резиновыми трубами (для смягчения удара судна) и совместно с тумбой, омоноличиваются с ригелями путем заполнения полостей между соединительными диафрагмами бетоном.

Для защиты подпричального откоса от размыва при волне­нии предусмотрена каменная отсыпка с уклоном 1: 1, 7. Сопря­жение сооружения с территорией осуществлено при помощи же­лезобетонной уголковой стенки и каменной призмы с контр­фильтром.

На рис. 36 изображен глубоководный причал из оболочек диаметром 11 м, возведенный недавно в Тулонском порту (Франция).

В данном случае сплошной причальный фронт образуется оболочками диаметром 11 м при толщине стенки 0, 76 м.

Наряду с увеличением поперечных размеров опор увеличе­ния несущей способности в слабых грунтах можно достичь так­же применением винтовых свай (рис. 37).

Рис. 36. Глубоководный причал из обо­лочек

Винтовые сваи можно применять для любых грунтов, допус­кающих завинчивание, за исключением глинистых грунтов теку­чей консистенции, слабых илов и заторфованных грунтов. Свая состоит из цилиндрического железобетонного или металлического ствола и башмака с винтовой лопастью. Сплошной или полый ствол (рис. 37 а) железобетонной вин­товой сваи соединен при помощи закладных частей с башмаком (рис. 37 б), состоящим из наконечника и винтовой лопасти. Ствол металлической винтовой сваи (рис. 37 в) из бесшовных горяче­катаных стальных труб при необходимости заполняют бетоном. Винтовая часть лопасти может быть литой из стали или чугуна, сварной из листовой стали сплошного или полого сечения (рис. 37 г), а также из стеклопластиков. Стремление сократить стоимость и сроки строительства при­чальных сооружений привело к созданию новых методов их воз­ведения. В качестве примера обратимся к рис. 38. Верхнее стро­ение в виде металлического понтона заранее изготавливается на верфи и буксируется на место. После установки их в створе сооружения на якорях в заранее оставленные отверстия опуска­ются колонны из металлических труб до опирания на грунт основания. Затем при помощи домкратов понтон поднимают в проектное положение и начинается забивка колонн свайным молотом,

Рис 37. Винтовые сваи.