Инженеры-гидростроители В. Хаблов и Ю. Николаев Фото О. Николаева

Весной, когда бурно разливаются ручьи, во дворах и на улицах появляются бригады гидростроителей. Сдвинув на затылок надоевшие за зиму ушанки, расстегнув теплые пальто, вспотевшие и счастливые работники увлеченно сооружают величественные плотины.

Вначале с обоих берегов ручья ребята валят в воду камни, обломки кирпичей, гальку. Растет каменный хребет будущей плотины - банкет, сближаются словно для рукопожатия его ветви, вскипает и пенится в узкой горловине вода. Наступает ответственный момент: перекрытие узкого прохода - прорана. Тут надо действовать расчетливо и решительно: не перекроешь проран самым большим, самым тяжелым камнем - прорвется вода, смоет плотину, моргнуть не успеешь!

Но вот закрыт и проран. Нет проходу воде. Теперь не зевай, насыпай на банкет повыше землю да песок, спеши - вода не ждет, все выше поднимается она, вот-вот хлестнет через верх плотины.

Торопятся пацаны, наращивают плотину, соревнуются с мутной вешней водой. И невдомек им, что в своей работе они повторяют то, что тысячелетия назад изобрели наши предки. Перекрытие реки с обоих берегов - самый древний из известных человеку способов сооружения плотин.

Перегораживали этим способом небольшие речушки и ручьи.

Когда же потребовалось вращать тяжелые фабричные колеса и мельничные жернова, пришлось перекрывать более крупные реки. Техника тогда была слаба, большинство работ производилось вручную, поэтому перегораживать реки дедовским способом стало невозможно: не успевали грабари отсыпать надежный банкет. Да и не на чем было подвозить достаточно крупные камни.

И люди пошли на хитрость: через реку перебрасывали прочный мост на надежных опорах - ряжах, - бревенчатых срубах, наполненных камнем. Въезжали на мост телеги с камнем и ссыпали его в воду. Сразу расширился фронт работ, летели в воду каменные глыбы. Вода тяжело ворочала их, пыталась нести по течению. Но камни застревали между ряжами, перегораживали путь воде. Не с боков, постепенно сужая реку, росла плотина, а со дна. Так было легче и удобней.

Этим способом можно было перекрывать большие полноводные реки. А появление грузового автотранспорта давало возможность отсыпать банкеты еще быстрей: ведь грузоподъемность машины не сравнишь с грузоподъемностью грабарки.

Вместе с тем машинами можно было перевозить куда более крупные глыбы, чем на телегах. Такие глыбы реке было трудней унести, их не нужно было придерживать ряжами моста.

Стали строить на реках наплавные мосты на понтонах. Один за другим проходили по такому мосту тяжелые грузовики, ссыпая в воду камень и огромные бетонные блоки.

Кроме того, строить наплавной мост много дешевле и быстрей» поэтому такой способ перекрытия нашел широкое применение. Этим способом, например, перекрывали реку при постройке Каховской и Куйбышевской ГЭС. Затем на отсыпанный каменный банкет с помощью земснарядов намывают песок и землю.

Появление мощных гидротехнических машин - земснарядов - вызвало к жизни еще один метод перекрытия рек. Он совсем прост. Земснаряд гонит по трубопроводу перемешанную с галькой и песком землю, так называемую пульпу, прямо на место будущей плотины. Здесь не отсыпается банкет. Пульпа, оседая в воде, создает тело будущей плотины.

Таким методом можно перекрывать неширокие и спокойные реки и их притоки. Это и проделали гидростроители, перекрыв так один из рукавов Волги - Ахтубу. Безбанкетным методом была перекрыта и река Днестр при строительстве Дубоссарской ГЭС.

Но творческая мысль строителей вновь и вновь возвращалась к простому методу, каким перекрывали реки наши предки. Ведь в этом случае не нужно строить мост для отсыпки банкета.

Современная техника создала условия для того, чтобы старый метод можно было применить на огромных реках. > Теперь не слабые руки человека должны были усмирять непокорную реку. Новые мощные машины - бульдозеры, самосвалы, подъемные краны - двумя отрядами можно бросить на штурм реки, с обоих берегов продвигать с их помощью банкет к середине реки. При этом сама плотина может служить мостом, по которому будет подвозиться камень для банкета. Чтобы не мешать судоходству, работать можно было бы даже зимой и одновременно отсыпать земляную плотину. Все это сократило бы срок постройки электростанции, удешевило бы ее строительство.

Лабораторные исследования, многочисленные расчеты и опыты подтвердили правильность предположений. Скоро преимущества нового метода подтвердили и практики: этим методом были возведены банкеты Нарвской ГЭС и Кзыл-Ординского гидроузла.

Но выгоды нового метода были бы особенно ощутимы при перекрытии мощных судоходных рек, таких, как великие реки Сибири.

И вот, пока инженеры решали, где и как применить новый метод, сама жизнь потребовала его применения.

Это случилось осенью прошлого года при сооружении плотины Новосибирской ГЭС на Оби. Здесь не было парадного показа «нового старого» метода - метод «вступил в бой» в невероятно тяжелых условиях, когда в сражении с водой наступил решительный момент, требующий ввода главных сил.

Вот как это произошло.

Строители начали штурм Оби ранним утром 25 октября 1956 года с двух мостов: наплавного и ряжевого (см. цветную вкладку). Сначала все шло как обычно: два дня подряд непрерывным потоком шли по мостам самосвалы, росла на дне реки каменная стена, запирая последний выход бушующей Оби. Чтобы уменьшить напор воды, строители, взорвав перемычку в подводящем канале, открыли Оби путь в котлован водосливной плотины.

Но разгневанная Обь не удовлетворилась открытым для нее путем. Воды ее хлынули в котлован ГЭС, угрожая затопить его. Сотни людей бросились на спасение котлована и отстояли его. Тогда вступила коварная река в союз с холодным осенним ветром, швырнула громадные волны на мосты.

Сорвался с места и затонул наплавной мост. В кромешной тьме шли на штурм массы обской воды, на площадке были оборваны злектропровода, продолжать перекрытие реки по намеченному плану было невозможно. И строители начали отсыпку банкета по-новому, с обоих берегов. Наступление продолжалось.

Не ослабевая, шел поток самосвалов, засыпая проран. Но теперь им на помощь пришли бульдозеры. Они сталкивали с самого торца уже отсыпанного правобережного участка банкета огромные каменные глыбы и железобетонные «ежи», связанные толстой проволокой в гирлянды. С левого берега паровой кран сыпал в проран громадные металлические клетки, наполненные камнем и обломками скал, и железобетонные балки.

И стих бешеный напор воды, смирилась Обь. 3 ноября ширина прорана уменьшилась до 20 метров, а скорость течения снизилась с пяти до четырех с половиной метров в секунду.

В ночь на 4 ноября проран был закрыт. Человек одержал победу над непокорной сибирской рекой, и победой этой он был обязан, помимо всего, новому методу!

«Новому ли? - может кто-нибудь усомниться. - Ведь это тот самый метод, который давным-давно применяли наши предки».

И мы уверенно ответим: «И все-таки новому!»

Потому что никогда еще не перекрывались такие огромные реки столь смелым и быстрым методом; потому что. применив целую армию строительных машин, человек раскрыл совершенно новые, невиданные возможности метода; потому что древнее искусство предков заискрилось и засияло в труде советских людей, словно заново отшлифованный старинный драгоценный камень!

Новый способ назван «пионерным». Ведь камень отсыпается не вбок, как при других методах, а всегда вперед, с торцов половинок банкета, с обоих берегов навстречу друг другу. Вперед и только вперед!

Это название отражает и другое: постоянное стремление советских людей прокладывать новые пути в науке и технике, быть пионерами великих дел. И всегда вперед и только вперед!

Мокрый способ отсыпки грунта является сравнительно новым. Вначале этот способ применялся только для отсыпки лёссовых грунтов; в дальнейшем его стали использовать и для отсыпки глинистых и обычных песчаных грунтов (иногда с примесью крупнообломочных грунтов и камня).

Мокрый способ имеет следующие преимущества по сравнению с сухим: а) отпадает необходимость просушивать или увлажнять карьерный грунт (до оптимальной влажности); б) обеспечивается размокание плотных комьев связного грунта, укладываемого в тело плотины; в) увеличивается длительность строительного сезона за счет возможности производства работ во время выпадения атмосферных осадков, а также во время заморозков; г) получается большая плотность отсыпанного грунта (что особенно важно при выполнении глинистых противофильтрационных устройств).

Производство работ по отсыпке грунта в воду осуществляют следующим образом. Плотину возводят горизонтальными слоями толщиной для глинистых грунтов до 1,5...2,0 м и для песчаных до 4,0 м. Каждый намеченный горизонтальный слой грунта разбивают на карты (прямоугольные в плане), причем по границам карт сухим способом отсыпают дамбы высотой, равной примерно толщине слоя. Карту, намеченную к засыпке грунтом, предварительно заполняют водой (с помощью насосов). После этого ведут работы по отсыпке грунта в карту согласно схеме на рис. 2.93. Как видно, заполнение карты грунтом производится в воду пионерным способом. Вытесняемая грунтом из пруда карты вода сливается в соседнюю карту. Начальное уплотнение грунта обеспечивается автосамосвалами в процессе отсыпки подвезенного грунта, а также бульдозерами при выравнивании ими поверхности отсыпанного слоя грунта. Какоголибо дополнительного уплотнения в данных условиях не производят.

Наиболее распространенным видом чисто гравитационных платформ являются железобетонные сооружения или стальные основания балластируемые большим весом. Железобетонные платформы могут представлять собой монокон, сооружение с колоннами или сооружение с почти вертикальными стенками. Стальные сооружения, как правило, имеют большое количество балластных цистерн для принятия воды или утяжеленного состава. Общей чертой является наличие объемных полостей для принятия балласта, что обеспечивает большую прижимную силу. Гравитационные основания устанавливаются в районах, где существует ледовая обстановка.

Рисунок 5 – Стальное основание на опорном мате

Рисунок 6 – Стальное основание

Рисунок 7 – Железобетонное основание

Эстакады. Стационарные платформы со сквозным опорным блоком

Наиболее интересными с точки зрения освоения ресурсов Черного и Азовского морей являются эстакады и стационарные платформы со сквозным основанием.

Рассматриваемые сооружения объединяет прежде всего проницаемость для волн и течений их несущих конструкций, поддерживающих палубу с верхним строением. Основным конструктивным элементом этих сооружений являются стальные трубы. Кроме того, эстакады и подавляющее большинство опорных платформ имеют свайные основания, которые обеспечивают всему сооружению устойчивость на морском дне.

Эстакады. Эстакады представляют собой протяженные сооружения, обеспечивающие непрерывную надводную связь буровых площадок с берегом. Буровые вышки и другое технологическое оборудование, характерное для нефтегазопромыслов, размещаются на приэстакадных площадках. Ширина проезжей части эстакад (обычно 3,5 м) допускает одностороннее движение автотранспорта, поэтому помимо буровых площадок вдоль эстакад устраивают разъездные площадки. По функциональному признаку эстакады подобны дамбам с уширениями для буровых площадок, но возводятся они на сравнительно больших глубинах - порядка 6-15м в отдельных случаях на акваториях глубиной 20 м и более.

Основным несущим элементом эстакады являются сваи – обычно металлические трубы диаметром 0,3-0,5 м. Значительно реже используются железобетонные призматические сваи или сваи-оболочки. Опорный элемент эстакады состоит из двух наклонно забитых свай, соединенных ригелем на отметке, превышающей гребень расчетной волны. Сваи соединяются также раскосами для придания конструкции большей жесткости. Поверх ригелей опорных элементов укладываются мостовые конструкции из прокатных профилей.

По мере увеличения глубины моря на участке строительства эстакады возрастают трудности монтажа плоских опорных блоков из-за недостаточной жесткости их в направлении оси сооружений. Поэтому на глубинах порядка 20 м применяются пространственные опорные блоки из двух пар наклонно забиваемых свай, соединенных раскосами в продольном и поперечном направлениях. При этом увеличивается шаг опор, а пролетные строения вместо балочной структуры получают форму пространственных ферм.

Первые эстакады были построены на нефтепромыслах Каспийского моря в 30-х гг. К началу 70-х гг. общая протяженность эстакад в этом районе достигла 360 км. Большое число эстакад было построено в США при освоении мелководных участков шельфа в районе Калифорнии и в Мексиканском заливе. На малых глубинах монтаж эстакад ведется пионерным способом: очередной опорный элемент устанавливают в воду с уже готового участка с помощью подъемного крана. Призматические или пирамидальные опорные блоки размещают на дне, используя крановые суда, скрепляют пролетными строениями с уже построенной частью эстакады и закрепляют на дне путем забивки свай.

Платформы на свайном основании. Это самая многочисленная группа гидротехнических сооружений на морском шельфе. Первая платформа была построена в 1936 г. на Каспийском море, в 1947 г. появилась первая платформа за рубежом - в Мексиканском заливе, на глубине 6 м. Общее число платформ, построенных во всем мире с того времени, оцениваемся по разным источникам от трех до десяти тысяч.

Только на Каспийском море число построенных платформ (их называют „стальными островами") приближается к 1000. Большая часть платформ установлена на малых глубинах, но около 2000 эксплуатируются на глубинах от 30 до 300 м. И в перспективе металлические платформы на свайном основании рассматриваются как основные сооружения, предназначенные для освоения шельфа.

Со времени постройки первых платформ резко возросли возможности ведения монтажных работ на различных глубинах в открытом море, изменились задачи, решаемые на шельфе, и, как результат, видоизменились конструктивные формы платформ. По мере увеличения глубин моря, на которых устанавливаются платформы, изменяются пропорции, структура опорных блоков и способы их возведения.

Однако все эти изменения не проявляются в форме каких-то качественных скачков, связанных с определенными значениями глубин или другими факторами, поэтому разделение платформ на какие-либо группы носит условный характер.

Платформы на нескольких опорных блоках возводят в основном на глубинах до 100 м. Первые платформы, строившиеся в 50-х гг. на глубинах до 30 м, состояли из четырех-шести призматических или пирамидальных блоков прямоугольной в плане формы с общим верхним строением. Такие конструкции применяются и поныне на глубинах до 40 м . В зависимости от глубины моря блоки получают размеры в плане от 8x16 до 20 х 20 м. Жилые помещения устраивают, как правило, на отдельном опорном блоке, отнесенном от платформы из соображений пожаробезопасности на 30-50 м и соединенном с нею переходным мостиком. Транспортировка и монтаж блоков осуществляются с помощью крановых судов. При глубинах, больших 40 м, устойчивость незакрепленных призматических блоков во время монтажа оказывается недостаточной. Поэтому блокам придают выраженную пирамидальную форму, а общее их число уменьшают до двух. По мере увеличения глубины и уменьшения при этом числа блоков возрастают габариты и массы отдельных опорных блоков. Так, при глубинах моря 60-80 м масса одного блока составляет 1,2-2,0 тыс. т, а при глубинах 100-120 м достигает 4 тыс. т.

Платформы с опорным моноблоком . Платформы с опорным моноблоком на свайном основании возводятся во всем диапазоне глубин моря, на которых эксплуатируются стационарные платформы, т. е. от нескольких метров до 300 м и более) Начиная с глубины порядка 100 м конструкции с двумя или большим числом опорных блоков почти не применяются. Варианты опорных моноблоков показаны на рисунке 9. С выходом на большие глубины моря изменились и функции опорного блока и свайного основания. В эстакадах и многоблочных платформах основную роль играют сваи - они непосредственно воспринимают нагрузки от верхнего строения и несут горизонтальные нагрузки от волн, течения и льда. Опорные блоки в таких конструкциях лишь придают жесткость всей пространственной системе. У глубоководных платформ на моноблоке сваи и пространственная ферма работают совместно Принимаются меры по жесткому соединению опорного блока со сваями (цементация межтрубного пространства, соединение сваркой), и в результате нагрузки от верхнего строения воспринимаются и сваями, и опорным блоком. В платформах поздней постройки сваи имеют завершение в нижней части блока, а стойки блока передают часть нагрузки непосредственно на грунт.

Опорные блоки изготовляют на берегу полностью или из нескольких секций (ярусов). Транспортируют их либо на специальных баржах, либо на плаву. В период монтажа (до закрепления сваями) моноблок, поставленный на дно, обладает большей устойчивостью, чем отдельные блоки многоблочной опорной конструкции.

Опорный моноблок глубоководной платформы состоит из панелей - боковых плоских ферм - и соединяющих их диафрагм – плоских ферм, придающих жесткость всей пространственной конструкции. Основным элементом панелей и всего опорного блока являются стойки - металлические трубы диаметром 1,2-3,0 м (в отдельных случаях до 10 м), со стенками толщиной 15-50 мм. Общее число стоек в блоке может быть различным - от 4 до 15. По высоте блока стойки могут иметь неодинаковый диаметр, и разные стойки одного блока могут отличаться по диаметру. Для придания плавучести опорному блоку стойки одной из панелей делают значительно большими по диаметру, чем все остальные. Раскосы панелей и диафрагмы выполняют из трубчатых элементов меньших диаметров, чем стойки. С увеличением диаметра стоек резко возрастают трудности обеспечения устойчивости формы оболочек, которые подвергаются значительному внешнему гидростатическому давлению. Насколько сложно обеспечить жесткость конструкции, показывает рисунке 11, на котором изображены фрагментарно диафрагмы, переборки и ребра жесткости внутри стойки, имеющей диаметр 8 м.

Увеличение диаметра стоек с целью достижения необходимой плавучести опорного блока ведет к значительному росту металлоемкости сооружения. Поэтому в конструкциях высоких опорных блоков приходится прибегать к ступенчатому изменению диаметра и толщины труб, составляющих стойки.

Примером такого конструктивного подхода является буровая платформа, предназначенная для установки на глубине 395 м (рисунок 12). Сравнительно легкое верхнее строение платформы (масса его составляет 1,5 тыс. т) поддерживается опорным блоком, имеющим в 40 раз большую массу (60 тыс. т). Кроме того, на сваи, закрепляющие блок, должно быть израсходовано 30 тыс. т. стали, на водоотделяющие колонны для куста из 24 скважин - 3 тыс. т.

Верхнее строение (модули с технологическим и энергетическим оборудованием, буровая вышка, складские и жилые помещения, вертолетная площадка) располагаются на палубе – металлическом настиле, уложенном на балках, которые* в свою очередь, опираются на каркас, передающий нагрузки на опорный блок. Модули верхнего

Рисунок 11 - Конструкция опорной колонны большого диаметра

строения устанавливаются в 2- 3яруса. Общую массу верхнего строения можно снизить, если выполнить его как единую конструкцию. При этом за счет собственной жесткости верхнего строения может быть облегчен и опорный блок. Однако для монтажных работ в этом случае необходимы краны очень большой грузоподъемности. Обычно палуба изготовляется отдельно от опорного блока и устанавливается на него уже на акватории после закрепления блока сваями. В случае, когда палуба соединяется с опорным блоком еще на берегу, затрудняется буксировка сооружения на плаву, но зато упрощаются монтажные работы в море. Палубный настил должен предотвращать загрязнение акватории буровым раствором, нефтью и другими веществами, и поэтому имеет отбортовку.

Сваи, крепящие опорный блок к грунту, представляют собой стальные трубы диаметром 0,92 - 2,13м и стенками толщиной 38 - 64 мм, их забивают в донный грунт на глубину до 150м (в некоторых случаях и глубже). Основные сваи забиваются внутри стоек опорного блока, их верхнее окончание находится на уровне палубы. Сваи, погружаемые ударами по верхнему концу, имеют открытый нижний конец. Если же молот помещается внутри сваи (такое решение более эффективно, особенно при большой длине сваи), нижний конец ее заглушается. По мере погружения в грунт сваю наращивают сверху сваркой. После погружения сваи на заданную глубину часть ее, выступающую над опорным блоком, срезают. По верху сваю и стойку блока соединяют сваркой, а пространство между ними цементируют. В отдельных случаях для усиления конструкции в наиболее уязвимых местах – на уровне воздействия льда и входа в грунт - внутрь сваи погружают дополнительно одну или несколько труб и все пространство между ними цементируют.

Держащая сила свай, забитых через стойки опорного блока, может оказаться недостаточной для обеспечения устойчивости глубоководной платформы от опрокидывания. В этом случае дополнительно забивают окаймляющие сваи. Они могут быть размещены по контуру блокаили сконцентрированы около стоек. Возможно уширение нижней части опорного блока в виде решетчатого ростверкас креплением его сваями по всему контуру. Это решение особенно интересно, поскольку позволяет обойтись без основных свай (внутри стоек), а окаймляющие сваи забивать вертикально. Дополнительные (окаймляющие) сваи крепятся к опорному блоку под водой непосредственно у дна с помощью муфт - направляющих коротких обрезков труб, приваренных на нескольких уровнях к опорному блоку. После забивки свай на заданную глубину пространство между ними и муфтами заполняют цементным раствором (для этого применяют расширяющиеся цементы). Опорные стойки большого диаметра имеют заглушку понизу и опираются на грунт, передавая при этом на него часть нагрузок от опорного блока. Сваи в этом случае размещаются вокруг стоек.

В опорных блоках со ступенчато изменяющимися по диаметру стойками могут применяться только окаймляющие сваи, головы которых располагаются вблизи поверхности грунта. В частности, опорный блок должен быть закреплен с помощью 56 свай, из которых 16 забиваются через муфты, расположенные между стойками блока, а остальные 40 - группами по четыре вокруг всех девяти стоек.

Схема устройства свайного основания показана на рисунке 13. Через муфты - трубы диаметром 1,72 м - сначала забивают на глубину 75 м „короткие" сваи (они обеспечивают устойчивость блока в начальный период монтажных работ в море). Эти сваи делают из труб диаметром 1,52 м и стенками толщиной 25 мм. Затем внутри „коротких" свай бурят скважины и в них погружают до глубины 135 м ниже донной поверхности трубы диаметром 1,22 м. Все трубы (муфты и сваи) завершаются на уровне 45 м над донной поверхностью. Пространство между всеми трубами цементируют. Отметим, что на участке входа в грунт все трубы имеют вставки 15-метровой длины с более толстыми стенками.

Масса опорных блоков глубоководных платформ значительно превышает грузоподъемность плавучих кранов и крановых судов. Поэтому независимо от способа доставки блока к месту установки, операции постановки его на морское дно всегда предшествует положение блока на плаву. Плавучесть блока достигается не только за счет

значительного увеличения диаметра части стоек, что в последующем приводит к большим нагрузкам на сооружение от волн и течения, но и использованием временных плавучестей - цилиндрических цистерн или понтонов, прикрепляемых к блоку перед спуском на воду.

Самые глубоководные платформы, установленные после 1975 г., эксплуатируются на месторождениях нефти в проливе Санта-Барбара (Калифорния) и в Мексиканском заливе: „Хондо" (глубина моря 260 м), „Жервеза" (285 м), „Коньяк" (312 м). В 1988 г. должна быть установлена платформа „Балуинкл" на глубине 411 м. В Северном море начиная с 1975 г. были установлены платформы „Найниэн Саут" (138 м), „БрентА" (140 м), „Тисл" (162м), „Магнус" (186 м). Некоторые сведения об этих платформах будут приведены ниже. Следует отметить, что более суровые условия Северного моря обусловили значительно большую материалоемкость установленных там стальных платформ. Для сравнения: значения массы платформы „Жервеза" и „Брент А", установленных на глубинах 285 и 140 м, примерно одинаковы - 39,7 и 33,0 тыс. т. Такое соотношение характерно и для других платформ в этих двух районах шельфа.

/Платформы на погруженном понтоне или башмаках. Резкое возрастание стоимости и трудоемкости устройства свайного основания с увеличением глубины акватории заставляет искать такие конструктивные решения, в которых сваи не применяются вовсе или их роль в обеспечении устойчивости сооружения оказывается второстепенной. Французская фирма „Ситэнк" предложила конструкцию платформы со сквозным опорным блоком на железобетонном понтоне, в которой сочетаются конструктивные элементы основных типов глубоководных платформ, рассмотренных в этом и предыдущем параграфах.

Сквозной металлический опорный блок закрепляют на железобетонном понтоне. Понтон имеет такую же ячеистую структуру, как и у платформ „Корморан А" и „Брент С". Ячеистый понтон придает плавучесть сооружению при транспортировке от берега к месту установки на дно, затем используется для балластирования и, наконец, для хранения нефти. В варианте платформы, предназначенном для эксплуатационного бурения и добычи на глубине моря 200 м, вместимость нефтехранилища определена в 150 тыс. м 3 . Опорный блок должен поддерживать верхнее строение массой около 25 тыс. т и имеет площадь 5 тыс. м 2 . Восемь (или иное число) цилиндров по углам понтона используются для балластирования и затем хранения нефти.
Железобетонный понтон опирается непосредственно на морское дно; площадь и массу его определяют с учетом требований к устойчивости сооружения от сдвига и опрокидывания. Для увеличения сопротивления сдвигу по грунту возможно погружение в грунт металлических оболочек через специальные отверстия в понтоне. В целом подобные сооружения можно отнести к гравитационным.

Достоинство рассмотренной конструкции (ее называют композитной или комбинированной) заключается в том, что она может быть применена в случаях, когда погружение свай невозможно (наличие скалы под сравнительно тонким слоем мягких грунтов). Одновременно она оказывает меньшее сопротивление распространению волн и течению (как все сквозные опорные блоки) и позволяет удачно решить вопрос о хранении добытой нефти.

Рисунок 14 - Платформы „Текномаре", установленные на месторождениях Лоанго (вблизи Конго) на глубине 86 м (а), в Северном море на глубине 95 м (б) и проектируемые для глубин до 200 м (в)

1 - стальная ферма опорного блока; 2 - балластные цистерны с опорным башмаком (нефтехранилища); 3 - водоотделяющие колонны; 4 - балластные цистерны

Другое решение задачи обеспечения устойчивости сквозного опорного блока без применения свайного основания воплощено в конструкции платформы „Текномаре". Опорный блок прикрепляется к трем цилиндрическим балластным цистернам, опертым на уширенные и утяжеленные башмаки, устанавливаемые непосредственно на морское дно. Конфигурацию опорного блока, размеры цистерн и палубы выбирают из условий района эксплуатации, назначения платформы и глубины моря.

Четыре первые платформы „Текномаре" (рисунок 14 а) установлены в 1976 г. на глубине 86 м в районе Конго. Они рассчитаны на волну высотой Эми предназначены для бурения 15 скважин (каждая) и добычи нефти без хранения. Платформа, возведенная в 1983 г. в Северном море на глубине 95 м (рисунок 14 б), предназначена для бурения 24 скважин и добычи нефти. Она имеет балластные цистерны большого объема, при эксплуатации они используются для хранения 100 тыс. м 3 нефти. Диаметр цистерн 25,7 м. Три башмака диаметром 47 м пригружаются твердым балластом общей массой 51 тыс. т. Цистерны башмаков образуют в плане треугольник со сторонами, равными 90 м. Все сооружение выполнено из стали, общий расход которой составляет 41,7 тыс. т. Это сооружение рассчитано на волну высотой 27 м. Платформа, изображенная на рисунке 14 в, предназначена для установки в Средиземном море на глубине 200 м.

К преимуществам стальных гравитационных опорных блоков рассматриваемого типа по сравнению с железобетонными относят то, что они могут быть полностью изготовлены в котловане, поскольку до приема жидкого и твердого балласта имеют малую осадку. Блок буксируется в вертикальном положении, в районе с достаточно большой глубиной он притапливается и принимает на себя с баржи полностью смонтированное верхнее строение, затем наводится на место посадки и балластируется. Предполагается, что подобные конструкции найдут применение на глубинах моря до 300 - 400 мив районах с тяжелым ветровым режимом.

Конструкция платформы “Мандрилл” (рисунок 15) напоминает раздвижной треножник, применяемый для установки кино- или фотоаппаратуры. Полагают, что подобные конструкции могут найти применение в районах шельфа с тяжелым ветроволновым режимом, наподобие Северного моря, и на участках с глубиной 200-500 м. Вариант конструкции, показанный на рисунке 15, разработан для глубины 350 м.

Рисунок - 15. Платформа „Мандрилл" (а) и варианты опирання „ног" платформы на грунт (б-г)

1 - ,ноги", образующие А-образную раму; 2 - откидная „нога"; 3 -стяжка; 4 -водоотделяющие колонны; 5 - сваи; 6 - муфты для закрепления свай; 7 - опор-ный башмак

Платформа предназначается для бурения 56 эксплуатационных скважин и добычи нефти, ее верхнее строение массой 55 тыс. т имеет в плане размеры 70 х 120 м и возвышается над водой на 26 м (расчетная высота волны принята равной 31 м). Пространственная опорная конструкция монтируется под водой из собранной на берегу и перевезенной на плаву плоской системы шарнирно сочлененных решетчатых элементов. В эту систему входят: А-образное жесткое соединение двух „ног" и распорки, третья откидная „нога" и еще две распорки. Предложены три варианта опирання „ног" платформы на грунт: с забивкой наклонных свай (рисунок 15б) - стальных труб диаметром 2,44, длиной до 130 м и массой до 450 т через кондукторы, укрепленные на наклонных „ногах"; с забивкой вертикальных свай (рисунок 15 в), погружаемых через отверстия в опорных башмаках; без забивки свай (рисунок 15 15 г) - с жестким или шарнирным креплением к уширенным башмакам. Последний вариант опирания пригоден при наличии достаточно прочных грунтов.

Платформы со сквозным опорным блоком в виде мачты с оттяжками. Конструкции таких платформ похожи на наземные сооружения, используемые в качестве опор радио-, радиорелейных и телевизионных антенн (рисунок 16). Считается, что конструкция может быть применена в диапазоне глубин 200 - 700 м. Принципиальным отличием платформы в виде мачты от других глубоководных стационарных сооружений является то, что она не передает на грунтовое основание изгибающий момент.

Опорный блок (ствол подводной мачты) выполняется в виде фермы из стальных труб, поперечное сечение его образует квадрат. Внутри блока размещаются кондукторы для спуска буровых колонн. Ствол удерживается в вертикальном положении с помощью оттяжек-тросов, прикрепленных к лежащим на дне гирляндам массивов. От массивов оттяжки продолжаются до анкеров-свай. При обычных нагрузках на сооружение гирлянды массивов лежат на дне. При экстремальных нагрузках (во время жестокого шторма) гирлянды отрываются от дна и этим амортизируют рывки, передающиеся на оттяжки от раскачивающегося ствола. Расчеты и эксперименты на крупномасштабной модели показали, что принятая схема амортизации колебательных движений системы обеспечивает малые (не более 2%) отклонения ствола от вертикали.

Разработаны два варианта опирання ствола на грунт. В первом ствол имеет свайное основание. При этом часть свай передает на грунт все нагрузки от верхнего строения платформы, т. е. эти сваи погружаются в грунт через стойки опорного блока и верхним концом соединяются с палубным строением. Такое решение характерно для большинства других конструкций со сквозным опорным блоком на свайном основании. Другая часть свай закрепляет ствол от закручивания, и головы их закрепляются в нижнем торце ствола. В другом варианте свайное основание не применяется: нижнему концу ствола придается конусообразная форма, благодаря которой он погружается на 2-15 м в грунт под тяжестью самого блока, балласта и за счет вертикальной составляющей усилия натяжения каждой оттяжки.

Верхние концы оттяжек крепятся к стволу через специальный пояс несколько ниже поверхности воды (чтобы не осложнить подход обслуживающих судов) и примерно на уровне действия равнодействующей горизонтальных нагрузок на сооружение. По отношению к вертикальной оси ствола оттяжки отклоняются примерно на 60°.

Первая платформа „Лена" в виде подводной мачты с оттяжками была установлена на глубине 305 м. Опорный блок (ствол) общей высотой 330 и шириной 36 м имеет массу 27 тыс. т. (включая сваи), что вдвое меньше, чем у платформы „Коньяк", установленной на глубине 312 м. Сваи из труб диаметром 1,37 м, поддерживающие верхнее строение, забиты в грунт на глубину 170 м, т. е. общая длина каждой из них составляет около 500 м. Такие же трубы, но соответственно меньшей длины, использованы в качестве свай, закрепляющих ствол от закручивания. Для раскрепления ствола установлены 20 оттяжек - тросов диаметром 137 мм и длиной по 550 м - с включением в каждую из них гирлянды массивов общей массой 200 т. Расчетное усиление в оттяжке определено равным 5-6 МН, а разрывное усилие составляет 15 МН.

Более смелое проектное решение принято для платформы, предназначенной для установки в Мексиканском заливе на глубине 700 м. Ствол шириной 40 м раскрепляют 16 оттяжек диаметром 100 мм с гирляндами массивов массой 165 т. Анкерные сваи - трубы диаметром 1,5 м - погружаются с буровых судов в предварительно пробуренные скважины на глубину 15 м и цементируются. Нижний конусообразный конец ствола заглубляется в грунт и не имеет свайного основания.

Для монтажа опорного блока глубоководной платформы предлагается использовать способ, впервые примененный при возведении платформы „Хондо". Опорный блок изготовляют на береговой базе в виде двух частей, оснащенных балластными цистернами. Обе части доставляют к месту установки платформы на баржах, спускают на воду и соединяют в одно целое на плаву. После приема» балласта (морской воды) в цистерны той части блока, которая должна быть обращена вниз, блок постепенно поворачивается и переходит в вертикальное положение без помощи кранового оборудования. После забивки анкерных свай и раскрепления блока оттяжками (сначала четырьмя по двум взаимно перпендикулярным направлениям, а затем остальными) все балластные цистерны заполняются водой, и забиваются сваи (если они предусмотрены) или блок погружается в грунт благодаря собственному весу.

Операция соединения частей блока на плаву очень сложна, тем более что ее приходится выполнять непосредственно над местом установки платформы, т. е. в открытом море. Поэтому рекомендуется, по возможности, собирать блок на берегу целиком. Именно так и было сделано при постройке платформы „Лена". Опорный блок был спущен на воду с баржи и тут же принял вертикальное положение благодаря тому, что в нижней части имел балласт в виде железной руды, а в верхней - внутри блока - 12 балластных цистерн-плавучестей диаметром 6 и длиной по 36 м.

Примечательно, что блок спускали с баржи не через корму, как обычно, а через борт. Внутри блока еще на берегу были помещены основные сваи (те, что должны поддерживать верхнее строение). Их наращивали и забивали с помощью оборудования, установленного на барже. С баржи осуществляли и монтаж палубы верхнего строения платформы.

Глубина 700 м не является предельной для данного типа стационарных платформ.

Монтажные и свайные работы. На строительстве эстакад и платформ в районах с небольшой глубиной применяют разнобразное крановое и сваебойное оборудование. Выбирают технологические процессы, наименее зависимые от погодных условий.

Первоначально для забивки свай использовали плавучие копры. Свайные работы и монтаж настила можно было проводить только в штилевую погоду. Пионерный способ строительства значительно расширил диапазон погодных условий для ведения монтажных и свайных работ. Многочисленные модификации пионерного способа связаны с различными технологическими характеристиками применяемого кранового оборудования. Рассмотрим для примера технологию монтажа эстакады.

Элемент верхнего строения - ферму с прикрепленной к ней ригельной балкой, а также сваями (рисунок 17а) - подвешивают к стреле специального эстакадостроительного крана. После поворота крана на 180° весь блок вывешивают над местом установки (б), причем один край фермы опирается на ригель уже готовой секции эстакады и крепится к нему струбцинами или временной сваркой. Вслед за этим сваи, удерживаемые в направляющих копровой рамы, пропускают через развилки ригеля (в) и забивают. По достижении проектной глубины забивки (или отказа) в свае непосредственно под ригелем делают отверстие, в которое вставляют упор для ригеля.

Части свай, находящиеся над ригелем, срезают, сваривают все монтажные узлы, устанавливают настил (г), и затем кран перемещается вперед на длину новой секции. Эстакадостроительные краны рассчитаны на строительство эстакад секциями до 20 м на глубинах порядка 30 м. Приэстакадные площадки возводятся тем же пионерным способом при ведении работ в направлении, перпендикулярном оси эстакады.

Монтаж блоков опорного строения платформ, имеющих массу до 3 тыс. т, ведется, как правило, с крановых судов, на которых блоки и доставляются в заданный район. Наиболее ответственной операцией является кантование - перевод блока в вертикальное положение. Применяют различные способы кантования: на воде с опиранием стоек блока на грунт; через борт судна с опиранием на брус специальной консоли; с креплением верхней части блока за палубный кнехт; блоков, обладающих собственной плавучестью в воде, при управлении приемом балласта в стойки.

После посадки на дно блок выравнивают различными средствами. Неровности дна могут быть устранены непосредственно под стойками подмывом с подачей воды по трубам, прикрепленным к стойкам. Выровненный блок крепят с помощью металлических трубчатых свай, погружаемых через стойки. Если отказ при забивке сваи наступает ранее достижения расчетной глубины погружения, приходится выбуривать грунтовую пробку для снижения сопротивления забивке сваи. Полость трубы затем заливают бетоном до уровня 5-8 м выше поверхности дна. Возможна комбинация забивных свай с заанкериванием: свая забивается до кровли скального или полускального грунта, далее бурится скважина, в которую опускается анкер, а затем скважина и полость сваи с пропущенной в ней анкерной тягой заливаются бетоном. Для повышения несущей способности свай иногда применяют инъекцию цементного раствора в окружающий грунт. Для этого грунтовую пробку из сваи полностью выбуривают и раствор подают через нижний конец сваи и отверстия, специально предусмотренные для этого по ее длине. Подобная операция приводит к увеличению несущей способности сваи по грунту в 2-2,5 раза. Другой способ увеличения несущей способности сваи состоит в следующем: через забитую сваю пробуривают скважину, которую затем расширяют с помощью раздвижного устройства, в полученное расширение и нижнюю часть сваи заводят армокаркас и все пространство заливают бетоном.

Технология изготовления и монтажа глубоководных платформ отличается от применяемой для эстакад и платформ с несколькими опорными блоками более высокой степенью индустриализации работ и сложностью отдельных операций, вызванной большими габаритами и массой опорного блока.

Изготовление моноблоков осуществляется на специализированных предприятиях и судостроительных комплексах и включает следующие основные операции: подготовку отдельных деталей, труб и балок; сборку узлов; промежуточную обработку узлов; сборку модулей; окончательную сборку опорного блока; отгрузку или вывод из дока.

Трубы малых и средних диаметров, а также прокатные профили поставляются на предприятие в готовом виде. Трубы больших диаметров (2-Юм) и балки большой высоты палубного набора (до Зм) изготовляются непосредственно на предприятии, оснащенном для этого полуавтоматическими поточными линиями.

Сборка узлов - соединений опорных частей платформы и надводной площадки, цистерн плавучести, трубчатых узлов, ребер жесткости,
перекрытий промежуточных палуб, трапов - ведется в сборочных цехах, оборудованных специальными сварочными машинами и аппаратами, подъемно-транспортными механизмами, сборочными приспособлениями различного назначения. Ручная сварка используется лишь для выполнения швов, недоступных автоматической. Наибольшая масса узлов определяется грузоподъемностью кранового оборудования сборочных цехов и обычно не превышает 100 т. Применение самоподъемных вагонеток и платформ с гидравлическим приводом позволяет довести массу узлов до 200 т.

Промежуточная обработка узлов перед отправкой их к месту окончательной сборки опорного блока состоит прежде всего в снятии в материале напряжений, возникающих в процессе сварки. Для этого применяется отжиг в специальных камерах - печах. Промежуточная обработка включает также дробеструйную очистку узлов, обезжиривание, травление, нанесение защитных покрытий, гальванизацию.

Окончательную сборку опорного блока ведут на стапеле, в доке или в котловане. Сначала собирают плоские панели. Весь опорный блок собирается из панелей и диафрагм в горизонтальном положении. Панели поднимают и устанавливают в вертикальное положение с помощью нескольких кранов (до 6-10) на гусеничном ходу суммарной грузоподъемностью 200-400 т. Для временного закрепления панелей в вертикальном положении применяют оттяжки.

Транспортировка и установка на дно опорных блоков глубоководных платформ осуществляются с использованием собственной плавучести (при герметизации трубчатых элементов блока) и балластных цистерн или понтонов, прикрепляемых к стойкам. Блоки, собранные в котловане или сухом доке, всплывают после затопления котлована и буксируются к месту установки на плаву. Блоки, собранные на стапельных площадках, спускаются на воду или передвигаются на специальные баржи. Эти баржи должны иметь значительные по размерам палубы и обеспечивать необходимую остойчивость в грузовом состоянии с учетом высокого положения центра тяжести блока. В частности, для перевозки блока длиной 435 м и массой 50 тыс. т, предназначенного для сооружения в Мексиканском заливе платформы „Балуинкл" на глубине 411м, строится баржа с размерами 250 х 62 х 15 м. Накатка крупногабаритных блоков на баржи осуществляется с помощью тяговых лебедок и гидравлических домкратов.

Более распространена транспортировка блоков на баржах, несмотря на то, что в процессе спуска с баржи возникают особые условия нагружения блока, требующие введения в структуру блока дополнительной решетки. Сборка блока в котловане на понтонах упрощает транспортные операции, избавляет в некоторых случаях от необходимости углубления котлована и подходного канала. Однако блоки, транспортируемые на понтонах, должны быть рассчитаны на волнение в период перехода.

Массы и габариты опорных блоков глубоководных платформ таковы, что использование в процессе транспортировки и установки на дно крановых судов или плавкранов исключается. Несколько способов спуска блоков на воду и перевода их в вертикальное положение показаны на рисунке 19. Наиболее просто установить блок на дно в том случае, когда он буксируется на плаву. Балластированием цистерн, внутренних отсеков в стойках или понтонов (а) блок постепенно поворачивается в воде и приобретает вертикальное положение. После этого он наводится более точно над проектной точкой установки, балластируется и становится на дно. Понтоны после этого могут быть отсоединены от блока и удалены. В другом способе (б) блок транспортируется на двух понтонах, устанавливаемых поперек блока. После выдергивания - одного понтона блок поворачивается вокруг другого понтона и опускается вниз. Предложен способ транспортировки блока на барже и понтоне (в). Балластирование понтона заставляет блок поворачиваться вокруг кормы баржи и одновременно соскальзывать вниз.

Способ спуска и установки блока, показанный на рисунке г, был применен при сооружении платформы „Хондо" (глубина воды 260 м). Две секции длиной по 140 м перевозили на расстояние 480 км в район установки на баржах, спускали на воду притапливанием баржи и соединяли на плаву с помощью специально разработанных конусообразных захватов, укрепленных на четырех угловых стойках. Операция стыковки осуществлялась в защищенной гавани вблизи от места установки платформы. Соосность секций на воде достигалась балластированием плавучестей в стойках. Стыковочные узлы с их пружинными фиксаторами и пневматическими муфтами близки к шарнирным, поэтому после продувки отсеков стоек внутрь их были опущены сварщики, которые заварили стыки изнутри.

Спуск длинных блоков с баржи опасен из-за перенапряжений в тот момент, когда блок опирается только на поворотную раму на кромке баржи. Во избежание повреждений блока в нем создается дополнительная решетка - шпренгели. На корме баржи, предназначенной для спуска длинных блоков, монтируют двойную поворотную раму (д). Нагрузки на блок при сходе с баржи снижают также в том случае, когда спуск на воду не сопровождается одновременным опусканием блока на дно (е).

Именно так был спущен целиком опорный блок платформы „Жервеза" высотой 290 м и массой 24 тыс. т. Блок транспортировали на барже длиной 200 м, и почти весь свес блока приходился на более узкую (верхнюю) его часть. Для спуска блока барже был придан уклон 3° балластировкой кормовой части, а блоку - начальное сдвигающее усилие 14 МН (коэффициент трения покоя составлял 0,11). После схода с баржи блок, оснащенный балластными цистернами, принял горизонтальное положение на плаву. Затем балластировкой цистерн, прикрепленных к нижней части блока, последний был переведен в вертикальное положение и поставлен на дно.

Спуск на дно из горизонтального положения на плаву (рисунок 20) считается наиболее управляемым. Блок переводят в вертикальное положение балластировкой отсеков стоек так, как показано (положения IV и У).

В мировой практике имеются примеры сборки опорного блока глубоководной платформы из трех ярусов под водой. Речь идет о платформе „Коньяк" (рисунок 22), блок который был разбит по высоте на ярусы размерами 47, 97 и 184 м (общая высота блока 328 м, глубина моря 312 м). Нижний ярус с направляющими - муфтами для окаймляющих свай-собирали в котловане в вертикальном положении и буксировали в таком же положении к месту установки на расстояние 200 км. Второй и третий ярусы собирали в горизонтальном положении и перевозили на баржах. Последовательное наращивание блока из ярусов осуществляли с помощью двух крановых судов и гидроакустической системы наведения под водой. Размеры блока по низу составили 116 х 122 м.

Рисунок 21 - Этапы сборки опорного блока платформы «Коньяк»

Продолжается отработка поперечного спуска блока с баржи (через борт). Такой способ спуска позволяет обойтись без усиления блока шренгелями и сэкономить на этом до 10% металла. Однако трудно обеспечить одновременный сход за борт всего блока, и крен баржи в этот момент достигает 3.0°. Тем не менее опорный блок длиной 330 м и массой 27 тыс. т (платформа „Лена", о которой будет сказано в дальнейшем) был спущен целиком через борт баржи, имеющей длину 176 и ширину 49 м. Спуском управляли дистанционно, при этом вся команда с баржи была удалена.

Погружение свай - наиболее трудоемкий этап установки блоков на место эксплуатации. Пока определенная часть свай не забита, сооружение не обладает устойчивостью, что особенно опасно в шторм. Известны случаи, когда незакрепленный блок терял устойчивость даже в штиль - из-за размыва грунта донными течениями.

Насколько трудоемка забивка свай, свидетельствует пример закрепления опорного блока в Северном море на глубине 108 м, когда на забивку 24 свай диаметром 1,52 м на глубину 45 м ушло три недели при вполне благоприятных погодных условиях. С учетом этих трудностей на другой платформе в Северном море было применено постепенное наращивание держащей силы свай: сначала на глубину 30 м погружали сваи диаметром 1,82 м, а затем через них на глубину 60 м забивали сваи диаметром 1,22 м.

Одним из обстоятельств, затрудняющих забивку свай, является то, что масса свай оказывается соизмеримой с массой молота, а упругость длинной сваи может поглотить всю энергию удара. В связи с этим для забивки длинных свай применяют молоты, размещаемые внутри сваи - в ее нижней части. Ввиду трудоемкости свайных работ выявляются преимущества способа сборки опорного блока, примененного при строительстве платформы „Коньяк". Там сваи, основные и окаймляющие, забивали, пока на грунте находилась только нижняя секция опорного блока. Сваи длиной по 190 и диаметром 2,13 м с толщиной стенки 57 мм и массой 465 т доставлялись на плаву. После приема балласта они переводились в вертикальное положение, наводились в направляющие опорного блока и погружались под действием силы тяжести в грунт на 45 м. Дальнейшее погружение на глубину до 150 м осуществлялось подводным молотом. Пространство между сваями и направляющими муфтами цементировалось. Свайные работы продолжались 21 день.

Иная технология свайных работ применена при сооружении платформы „Хондо". Опорный блок укреплялся восемью сваями диаметром 1,22 и длиной до 380 м, забиваемых через стойки, и двенадцатью окаймляющими сваями диаметром 1,37 и длиной до 115 м. Сваи доставляли на баржах секциями по 20-70 м и соединяли сваркой по мере опускания внутри стоек. Для уменьшения нагрузки на плавкран, удерживавший сваю в процессе ее наращивания и спуска, секции сваи были оснащены водонепроницаемыми перегородками. После приваривания десятой из тринадцати секций свая достигала поверхности грунта, и водонепроницаемые перегородки устраняли. Работы по погружению одной сваи велись в течение 3,5 сут. Окаймляющие сваи забивали с применением удлинителей.

Монтаж верхнего строения является завершающим этапом строи-тельства глубоководной платформы. Большинство построенных плат-форм имеет модульное верхнее строение. Модули массой 700-1600 т или большей доставляют на транспортных баржах и устанавливают с помощью крановых судов. Применение модульного способа сборки позволяет не только сократить общую продолжительность работ, но и удешевить их. Следует иметь в виду, что аналогичные работы по монтажу бурового оборудования, производимые в море, в 8-10 раз дороже, чем на берегу. Высокая стоимость эксплуатации крановых судов, транспортных барж и непременных аварийно-спасательных судов, их простои при неблагоприятных гидрометеорологических условиях могут довести стоимость работ по монтажу верхнего строения до 30% стоимости работ по установке опорного блока. Этим объясняется тенденция к укрупнению модулей верхнего строения.

Стационарные ледостойкие платформы

Ледостойкостью должны обладать сооружения, предназначенные для круглогодичной эксплуатации на шельфе арктических и замерзающих морей, а также на значительных по площади акваториях незамерзающих морей, где они могут подвергаться воздействию дрейфующих ледовых полей и ударам отдельных льдин. Вообще говоря, ледостойкими надо считать те сооружения, у которых конструктивная форма и размеры несущих элементов определяются прежде всего ледовым режимом. Особый подход к проектированию ледостойких платформ объясняется не только спецификой основного воздействия со стороны окружающей среды, но и условиями, в которых должно осуществляться строительство. Это очень короткий летний сезон (2- 3 месяца), когда свободная или покрытая плавающим льдом поверхность моря допускает проводку сооружения на плаву или на баржах к месту эксплуатации. Это низкие температуры воздуха, способствующие обмерзанию сооружения и появлению хрупких трещин в материале, низкая температура воды, затрудняющая подводно-технические работы.

Мировой опыт строительства и эксплуатации ледостойких платформ пока невелик. Освоение арктических районов шельфа ведется большей частью с искусственных островов. Однако необходимость выхода на такие глубины, на которых сооружение островов становится экономически нецелесообразным, побуждает к поиску конструкций ледостойких платформ. Первые ледостойкие платформы были построены в 60-х гг. В настоящее время их эксплуатируют в нескольких районах Мирового океана: в заливе Кука (у южных берегов Аляски, США) на глубинах 20-40 м, в море Бофорта (на канадском участке шельфа) на глубинах до 30 м, в замерзающем Азовском море на глубинах до 8 м. В перспективе предстоит осваивать районы с более суровыми климатическими условиями, в труднодоступных местах и с более широким диапазоном глубин. Эта задача имеет особо важное значение для нашей страны, поскольку более половины шельфа СССР покрывается льдом на длительное время года. В частности, на шельфе окраинных морей Северного Ледовитого океана лишь очень небольшая часть поверхности моря (Баренцево море в районе Кольского полуострова) почти всегда свободна от льда. Льдом покрываются значительные участки Балтийского, Черного, Каспийского и Азовского морей. Одна-
ко проблема ледостойкости сооружений в этих районах не первостепенна, конструкцию и размеры элементов определяют штормовые условия. В арктических же районах силовое воздействие обычно ледовых полей толщиной 1,5-2 м значительно превосходит то, что возможно при самых жестоких штормах.

Осуществленные и предложенные конструкции опорных оснований ледостойких платформ разнообразны по конфигурации и способам возведения и при этом заметно отличаются от рассчитанных в основном на восприятие ветроволновых воздействий. Специфика ледостойких платформ проявляется также в компоновке верхнего строения, поскольку такие сооружения должны обладать большей автономностью, т. е. допускать размещение достаточного количества запасов для ведения буровых и других работ в течение 3-6 месяцев (вместо 1 месяца в районах с умеренным климатом), когда транспортные связи по воде невозможны. Длительные низкие температуры воздуха (температура ниже 0 °С держится от 7 до 10 месяцев, а минимальные температуры достигают - 46 °С), частые штормовые ветры зимой и снежные заряды летом вынуждают прибегать к защите всех рабочих площадок. От воздействия льда приходится защищать и водоотделяющие трубы, через которые ведется бурение скважин.

При проектировании ледостойких платформ применяется несколько основных приемов уменьшения воздействия льда на сооружение:

Уменьшение числа опорных элементов в районе ватерлинии или сужение конструкции, поддерживающей верхнее строение;

Устройство защитных кожухов вокруг опор для предотвращения их повреждения от истирающего действия льда;

Придание внешней поверхности опоры конической или иной формы, способствующей переходу ледового покрова от работы на сжатие к работе на изгиб.

Ледостойкие платформы со сквозным опорным блоком на свайном основании. Они отличаются от обычных платформ отсутствием раскосов в районе ватерлинии и наличием ледозащитного кожуха на опорных колоннах. Такие платформы (общим числом 14) установлены и эксплуатируются в заливе Кука, где тяжелые ледовые условия усугублены полусуточными приливами высотой до 12 м и сильными приливными течениями со скоростью до 4 м/с. Платформы установлены на глубинах от 19 до 40 м.

Типичная конструкция ледостойкой платформы показана на рисунке 22.Опорный блок платформы выполнен из четырех колонн диаметром 4,6 м, соединенных раскосами и горизонтальными трубчатыми связями только в подводной части - ниже зоны, подверженной воздействию льда. Поверху колонны связаны верхним строением. Через колонны в грунт на глубину 27 м погружено по 8 свай диаметром 0,75 м. Сваи воспринимают нагрузки от верхнего строения, а также сдвигающие и опрокидывающие усилия от воздействия льда на колонны. Межтрубное пространство в колоннах заполнено бетоном, а сами колонны имеют защитный кожух высотой около 15 м. Конструкции платформы в заливе Кука выполнены из высококачественных сталей с пределом текучести не ниже 350 МПа. Благодаря большому диаметру колонн опорный блок обладает собственной плавучестью и доставлен к месту установки от береговой базы с помощью буксиров.

В металлической конструкции ледостойкого опорного блока небольшой платформы, установленной на газовом месторождении в Азовском море (рисунок), также отсутствуют горизонтальные и наклонные связи в зоне, подверженной воздействию льда. Это способствует снижению общего сдвигающего и опрокидывающего усилия от воздействия льда на колонны. В отличие от описанной выше конструкции, сваи забиты не внутри опорных колонн, а через направляющие, укрепленные на решетчатом ростверке, имеющем в плане большие габариты, чем палуба платформы. Колонны выполнены из трех соосных труб диаметром 1420, 1020 и 630 мм, межтрубное пространство заполнено бетоном. Платформа предназначена для куста из четырех скважин, пробуриваемых через колонны. Таким образом, колонны не только поддерживают палубу с оборудованием, но и защищают бурильные трубы от воздействия льда.

Большое число колонн и слишком тесное расположение их в опорном блоке приводят к задержке битого льда и образованию тороса непосредственно под палубой. В связи с эти конструкция опорного блока в районе ветерлинии должна быть по возможности более проницаемой для ледовых полей.

Имеется опыт эксплуатации буровой платформы с одной опорной колонной (рис. 23). Она установлена на глубине 22 м в заливе Кука и рассчитана на давление льда толщиной до 1,8 м. Колонна диаметром 8,7 м имеет в своем основании
решетчатую конструкцию, образованную трубами диаметром 4,6 м и двумя цилиндрическими понтонами, используемыми как плавучести при буксировке сооружения и как емкости (объемом около 4 тыс. м3) при эксплуатации. Устойчивость платформы от сдвига и опрокидывания обеспечивается за счет жидкого балласта (воды и нефти в понтонах) и свай, погруженных через патрубки в понтонах на 15-20 м. Через колонну ведется бурение 16 скважин, а затем добыча нефти и газа. Подобные конструкции ледостойких платформ считаются целесообразными на глубинах до 30 м.

Гравитационные ледостойкие платформы. Такие платформы удерживаются на месте эксплуатации главным образом за счет собственной массы и балласта. Ледостойкие платформы при всем разнообразии конструктивных форм всегда имеют развитую опорную базу, обычно круглую в плане. Корпус платформы может быть железобетонным или металлическим. Для уменьшения силового воздействия льда на сооружение используются различные приемы: сужение корпуса в районе ватерлинии, придание в зоне воздействия льда конусообразной формы корпусу и опорной колонне, поддерживающей верхнее строение, применение подвижных (плавучих) конусных насадок на колоннах цилиндрической формы. Несколько вариантов конструкций ледостойких гравитационных платформ показано на рисунке 25. Поиск оптимальных решений продолжается, поскольку каждое конструктивное решение в разных условиях проявляет положительные или отрицательные свойства.

Цилиндрическая форма опорной колонны удобна с точки зрения производства работ, снижает материалоемкость сооружения, имеет небольшую площадь, по которой возможно смерзание с ледяным покровом. С другой стороны, цилиндрическая форма преграды не способствует изгибу ледяного покрова, и разрушение льда происходит при достижении им по контакту с опорой предела прочности на сжатие.

Коническая форма опоры способствует снижению горизонтальной составляющей давления ледового поля на сооружение. Лед, наползая на опору, подвергается изгибу и разрушается при достижении предела прочности на растяжение на некотором удалении от опоры (механизм разрушения ледового поля показан в п. 6.6). Вертикальная составляющая давления льда на опору способствует, когда она направлена вниз, повышению устойчивости сооружения от сдвига. Недостатком конической формы является возможность образования торосов и их смерзания при остановке ледового поля, что особенно вероятно на мелководье. Смерзание конической поверхности с ровным полем также опасно, поскольку оно происходит на существенно большей площади, чем в случае цилиндрической формы опоры, и в начале движения ледового поля может привести к сильному увеличению нагрузки на сооружение. Кроме того, коническая форма опоры осложняет производство работ, увеличивает затраты материалов, затрудняет подход судов, обслуживающих платформу.

Гравитационные ледостойкие платформы разрабатывают для эксплуатации на сравнительно небольших глубинах. Собственной массы платформы вместе с балластом не всегда хватает для обеспечения устойчивости сооружения от сдвига под напором льда. В таких случаях приходится прибегать к помощи свай. Использование в качестве балласта местных материалов сближает гравитационные платформы с искусственными островами. Иногда трудно определить, к какому типу относится ледостойкое сооружение. Можно руководствоваться следующим признаком платформы - после дебалластировки и извлечения свай ее можно полностью (или с разделением на корпус и верхнее строение) переместить на другое место и использовать вторично. Погружные блоки ограждения искусственного острова тоже можно дебалластировать и перевести в другой район, но при этом на морском дне остается грунтовое тело острова. Гравитационные платформы в отличие от островов имеют днище по всей площади опирання на дно или постель.

Ледостойкая платформа, часто называемая „ледовым островом", показана на рисунке 25, г. Эта платформа предназначена для буровых работ на арктическом шельфе Канады при глубинах моря до 22 м. Корпус платформы массой 16 тыс. т буксируется к месту эксплуатации в начале ледостава. После приема балласта - морской воды - в ячеистые отсеки, образованные трубами диаметром 12 м, платформа садится на дно. С помощью холодильной установки балласт замораживается и придает конструкции жесткость и способность сопротивляться воздействию ледовых полей толщиной до 1,8 м. В четырех трубах диаметром 2,4 м размещается по 8 кондукторов для бурения скважин. При необходимости перемены места эксплуатации платформы балласт растапливается и откачивается.

СНиП 3.07.01-85

СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА

ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

Дата введения 1986-01-01

РАЗРАБОТАНЫ институтом «Гидропроект» им. С.Я. Жука Минэнерго СССР (канд. техн. наук И.С.Моисеев - руководитель темы, Я.К.Янковский, В.М.Брауде, И.А.Иванов, Ю.А.Орлов) совместно с Гидроспецпроектом Минэнерго СССР (канд. техн. наук А.Е.Азаркович, В.В.Котульский).

ВНЕСЕНЫ Минэнерго СССР.

ПОДГОТОВЛЕНЫ К УТВЕРЖДЕНИЮ Главтехнормированием Госстроя СССР (М.М. Борисова).

УТВЕРЖДЕНЫ постановлением Государственного комитета СССР по делам строительства от 8 апреля 1985 г. № 47.

С введением в действие СНиП 3.07.01-85 «Гидротехнические сооружения речные» утрачивают силу разд. 1 в части речных гидротехнических сооружений и разд. 2 СНиП III-45-76 «Сооружения гидротехнические транспортные, энергетические и мелиоративных систем».

Настоящие нормы и правила распространяются на производство работ по строительству новых, реконструкции и расширению действующих речных гидротехнических сооружений: плотин бетонных, железобетонных и из грунтовых материалов, гидроэлектростанций, насосных станций, подпорных стен, судоходных шлюзов, рыбопропускных и рыбозащитных сооружений, - а также сооружений по защите от наводнений, селей и оврагообразования.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. При выполнении работ по возведению речных гидротехнических сооружений кроме требований настоящих правил следует выполнять требования соответствующих СНиП части 3.

1.2. Строительство речных гидротехнических сооружений должно осуществляться с привлечением специализированных подрядных строительных и монтажных организаций, располагающих необходимыми специальным строительно-монтажным оборудованием и оснасткой.

1.3. При реконструкции или расширении действующих речных гидротехнических сооружений строительные работы должны выполняться методами, обеспечивающими сохранность существующих сооружений и подземных коммуникаций, находящихся в зоне строительства и не подлежащих сносу.

1.4. Порядок производства работ на судоходных реках должен обеспечивать безопасный, с необходимой интенсивностью пропуск судов и плавучих средств в период строительства. Судоходные участки акватории в местах производства строительно-монтажных работ должны быть оборудованы знаками навигационного ограждения.

1.5. При возведении речных гидротехнических сооружений должна обеспечиваться защита незавершенных и временных сооружений или их частей от повреждений в период паводков, подвижек льда, штормов и шквалов, волнового воздействия, навалов и ударов судов, плавучих средств и плавающих на воде предметов.

Схемы пропуска расходов реки (льда) через недостроенные постоянные, а также через временные речные гидротехнические сооружения должны разрабатываться в проекте организации строительства (ПОС) и уточняться в проекте производства работ (ППР).

2. ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПЕЙ

ИЗ ГРУНТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ НАСУХО

2.1. При возведении насыпей из грунтовых материалов насухо кроме правил настоящего раздела надлежит выполнять требования СНиП III-8-76.

2.2. Возведение насыпи, подготовка основания и сопряжений с берегами должны осуществляться по техническим условиям проектной организации, включающим требования по геотехконтролю.

Непосредственно перед укладкой первого слоя из связных грунтов поверхность уплотненного основания, а также поверхность уплотненного, ранее уложенного слоя перед укладкой последующего разрыхляется на глубину не менее 3 см или смачивается. Количество воды для смачивания поверхности определяется опытным путем.

2.3. Для создания надежного контакта ядра плотины или экрана со скальным основанием необходимо тщательно очищать поверхность основания и не допускать скопления комьев и крупных фракций отсыпаемого на контакте грунта.

2.4. Для плотин, возводимых из грунта неоднородного состава, содержащего в виде включений крупнообломочный материал, ППР устанавливается допустимый размер этих фракций, который не должен превышать половины толщины отсыпаемого слоя грунта в уплотненном состоянии. Фракции крупнее допускаемых должны быть удалены. Обломочный материал в теле насыпи следует располагать равномерно, без образования скоплений в виде гнезд и цепочек.

2.5. Толщина уплотняемых слоев, установленная ППР, должна уточняться по результатам опытных укаток в производственных условиях.

2.6. При возведении плотин и дамб укладка грунта должна начинаться с более низких мест. Грунт при отсыпке разравнивается слоями заданной толщины с уклоном 0,01 в сторону нижнего бьефа для обеспечения стока атмосферных осадков. При отсыпке дренирующих грунтов укладываемые слои должны быть горизонтальными.

2.7. Рабочая площадь возводимого сооружения или его части (верхового клина, ядра, переходной зоны, экрана и т.п.) должна быть разделена на горизонтальные карты, на которых последовательно производятся прием грунта, разравнивание и уплотнение укладываемого слоя грунта в соответствии с ППР.

Размеры карт при отсыпке водоупорных элементов плотин назначаются в зависимости от интенсивности отсыпки грунта и температуры наружного воздуха. Отдельные карты должны сопрягаться между собой по откосу не круче 1:2.

2.8. При возведении плотин и дамб, состоящих из нескольких зон, послойно отсыпаемых из различных грунтов, необходимо принимать меры к недопущению попадания грунта из одной зоны в другую.

2.9. Понур может сооружаться независимо от времени укладки тела плотины. При наличии экрана понур должен возводиться до устройства экрана или его части, примыкающей к понуру.

2.10. В плотинах с грунтовым экраном упорные призмы надлежит возводить с опережением настолько, чтобы укладка грунта в экран не прерывалась до окончания его устройства.

2.11. Экраны, устраиваемые из глины или суглинка, должны укладываться горизонтальными слоями с уплотнением до требуемой плотности. Пригрузка возведенной части экрана должна осуществляться с отставанием от отсыпки экрана не более чем на 2 м по высоте.

2.12. Возведение плотин из комковатых непереувлажненных глин должно выполняться по техническим условиям проектной организации.

2.13. При возведении плотин с центральным ядром, имеющим крутые откосы (до 10:1), укладку грунтов переходных зон следует осуществлять, сохраняя угол естественного откоса грунта переходных зон и последовательно смещая слои один относительно другого (укладка «елочкой») .

2.14. Укладку материала в переходные зоны (фильтры) следует производить слоями толщиной до 1 м (в рыхлом состоянии) с уплотнением грунтоуплотняющими машинами до требуемой проектом плотности.

2.15. При возведении плотин с грунтовыми экранами и ядрами укладка переходных зон, во избежание засорения фильтрового материала грунтами водоупорных устройств, должна производиться с опережением, величина которого в каждом конкретном случае устанавливается ППР.

2.16. При возведении каменно-набросных плотин толщина слоев каменной наброски, отсыпаемых пионерным способом, определяется в ПОС с учетом фильтрационной прочности ядра и переходных зон.

Отсыпку каменной наброски в каменно-земляные плотины методом послойной укатки следует выполнять слоями до 3 м, если иначе не обосновано в проекте. Принятая толщина слоев должна соответствовать техническим возможностям уплотняющих машин и механизмов.

2.17. При отсыпке камня в текущую воду крупность и порядок отсыпки должны устанавливаться ПОС.

2.18. Технические условия на возведение насыпей в зимний период года должны содержать дополнительно требования к заготовке, хранению, транспортированию, укладке и уплотнению грунта.

2.19. Отсыпку грунтов в противофильтрационные элементы плотин (понур, ядро, экран, зуб) разрешается производить при температуре воздуха до минус 20°С при условии недопущения смерзания грунта на карте до его уплотнения. Мерзлые комья допускаются не более 15% объема отсыпаемого грунта.

Перед укладкой грунта на замерзший слой поверхность этого слоя должна прогреваться или обрабатываться растворами хлористых солей. Глубина оттаивания должна быть не менее 3 см.

2.20. Для обеспечения проектной плотности грунта откосы гидротехнических насыпей, подлежащих жесткому креплению, следует отсыпать с уширением на 20-40 см по нормали к откосу (в зависимости от средств, применяемых для уплотнения грунта). Неуплотненный грунт с откосов должен сниматься и укладываться в сооружение в процессе его возведения.

При креплении откосов посевом трав, каменной наброской, отсыпкой гравия и т.п. насыпи должны отсыпаться без уширения проектного профиля.

2.21. Рыхлый грунт с сопрягаемой поверхности откоса возведенной ранее части сооружения подлежит срезке с образованием откоса 1:4 и укладке во вновь отсыпаемый участок. Поверхность откоса, расположенная нормально к оси сооружения, должна иметь в плане ломаное очертание.

2.22. Контрольные пробы для определения характеристик уложенного грунта в насыпи гидротехнических сооружений следует отбирать согласно табл. 1.

Контрольные пробы должны отбираться равномерно по всему сооружению в плане и по высоте, а также в местах, где можно ожидать пониженную плотность грунта.

2.23. При контроле качества боковых призм плотины, выполняемых из наброски камня ярусами, следует определять плотность и гранулометрический состав камня, для чего в каждом ярусе отрывают шурфы из расчета один шурф на 30 тыс. куб.м уложенного камня.

2.24. Пробы грунта из обратных засыпок пазух фундаментов гидротехнических сооружений должны отбираться согласно п.2.22, а также на расстоянии 0,2 м от фундаментов.

Таблица 1

	Метод отбора грунта	Характеристика грунта	Объем уложенного грунта на контрольную пробу
Глинистые и песчаные без крупных включений	Режущего кольца, радиоизотопный	Плотность и влажность	100-200 куб.м
			20-50 тыс.куб.м
Гравелисто -галечниковые и мелкозернистые (с включением крупных фракций)	Шурфы (лунки)	Плотность и влажность	200-400 куб.м
		Гранулометрический состав	1-2 тыс.куб.м
		Прочие характеристики (для сооружений I и II классов)	20-50 тыс.куб.м

3. ВОЗВЕДЕНИЕ НАСЫПЕЙ СПОСОБОМ ОТСЫПКИ ГРУНТОВ В ВОДУ

3.1. Способ отсыпки грунтов в воду применяется для возведения плотин, дамб, противофильтрационных элементов, напорных сооружений в виде экранов, ядер, понуров и засыпки в сопряжениях земляных сооружений с бетонными. На возведение насыпи способом отсыпки грунтов в воду и подготовку под нее основания и сопряжений с берегами проектная организация должна разрабатывать технические условия, включающие требования по организации геотехнадзора.

3.2. Отсыпку грунтов в воду следует производить пионерным способом как в искусственные, образованные обвалованием, так и в естественные водоемы. Отсыпка грунтов в естественные водоемы без устройства перемычек допускается только при отсутствии скоростей течения, способного размывать и уносить мелкие фракции грунта.

3.3. Отсыпка грунтов должна производиться отдельными картами (прудками), размеры которых определяются проектом производства работ. Оси карт укладываемого слоя, расположенные перпендикулярно оси сооружений, следует смещать относительно осей ранее уложенного слоя на величину, равную ширине основания дамб обвалования. Разрешение на создание прудков для отсыпки следующего слоя выдают строительная лаборатория и технический надзор заказчика.

3.4. При отсыпке насыпи в естественные водоемы и прудки глубиной от уреза воды до 4 м предварительная толщина слоя должна назначаться из условий физико-механических свойств грунтов и наличия запаса сухого грунта над горизонтом воды для обеспечения прохода транспортных средств согласно табл. 2.

Таблица 2

Толщина слоя отсыпки, м	Грузоподъемность транспортных средств, т	Слой сухого грунта, см, над горизонтом воды в прудке при отсыпке
		песков и супесей	суглинков

Толщина слоя отсыпки корректируется в процессе возведения насыпей.

При глубинах естественных водоемов от уреза воды свыше 4 м возможность отсыпки грунтов должна определяться опытным путем в производственных условиях.

3.5. Дамбы обвалования в пределах возводимого сооружения следует выполнять из грунта, укладываемого в сооружение. Продольными дамбами обвалования могут служить переходные слои или фильтры с экранами на внутреннем откосе из водонепроницаемых грунтов или искусственных материалов.

Высота дамб обвалования должна быть равна толщине отсыпаемого слоя.

3.6. При отсыпке грунтов горизонт воды в прудке должен быть постоянным. Избыток воды отводится в соседнюю карту по трубам или лоткам или перекачивается на вышележащую карту насосами.

Отсыпка должна производиться непрерывно до полного заполнения прудка грунтом.

В случае вынужденного перерыва в работе свыше 8 ч вода из прудка подлежит удалению.

3.7. Уплотнение отсыпаемого грунта достигается под воздействием собственной его массы и под динамическим воздействием транспортных средств и движущихся механизмов. В процессе отсыпки необходимо обеспечивать равномерное движение транспорта по всей площади отсыпаемой карты.

3.8. При подвозке грунта скреперами сбрасывание грунта непосредственно в воду не допускается. В этом случае сбрасывание грунта в воду должно выполняться бульдозерами.

3.9. При среднесуточной температуре воздуха до минус 5°С работы по отсыпке грунтов в воду производятся по летней технологии без проведения специальных мероприятий.

При температуре наружного воздуха от минус 5°С до минус 20°С отсыпку грунтов следует производить по зимней технологии, выполняя дополнительные мероприятия по сохранению положительной температуры грунта. Воду в прудок необходимо подавать с температурой выше 50°С (при соответствующем технико-экономическом обосновании).

3.10. Размеры карт при работе по зимней технологии должны назначаться из условий недопущения перерыва в работе; отсыпка грунтов на карте должна быть закончена в течение одного непрерывного цикла.

Перед заполнением карт водой поверхность ранее уложенного слоя должна очищаться от снега и должно быть обеспечено оттаивание верхней корки мерзлого грунта на глубину не менее 3 см.

3.11. При отсыпке грунтов в воду следует контролировать:

выполнение требований проекта и технических условий на возведение сооружений способом отсыпки грунтов в воду;

соблюдение проектной толщины слоя отсыпки;

равномерность уплотнения надводного слоя грунта движущимися транспортом и механизмами;

соблюдение проектной глубины воды в прудке;

температуру поверхности основания карты отсыпки и воды в прудке.

3.12. Пробы для определения характеристик грунтов должны отбираться по одной на каждые 500 кв.м площади отсыпаемого слоя (подводного) толщиной более 1 м - с глубины не менее 1 м, при толщине слоя 1 м - с глубины 0,5 м (от горизонта воды в прудке).

4. УКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ И

БЕРЕГОУКРЕПИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ

4.1. При строительстве каналов и возведении насыпей речных гидротехнических сооружений укрепление откосов и берегов следует выполнять, как правило, насухо.

4.2. Укрепляемые откосы и берега надлежит в надводной части предварительно спланировать, а в подводной - протралить, очистить и в необходимых случаях спланировать.

Планировка земляных откосов и берегов в надводной части производится в соответствии с требованиями СНиП III-8-76. Подводные откосы планируются путем срезки или подсыпки несвязных грунтов.

4.3. Отклонение отметок бровки откоса под жесткое крепление от проекта допускается ±5 см.

Отклонение поверхности надводного откоса от проектной линии после срезки неуплотненного грунта и планировки допускается ±10 см. Точность планировки определяется с помощью шаблонов и визированием по колышкам, установленным через 20 м по откосу, или инструментально.

4.4. Обработку ядохимикатами откоса, подготавливаемого под жесткое крепление насухо, следует выполнять после планировки, предусмотренной проектом.

Обработку откосов гербицидами сплошного действия необходимо проводить не ранее чем за 10 дней до укладки крепления, не допуская смыва гербицидов дождевыми осадками.

4.5. Уплотнение основания под жесткое крепление до требуемой плотности следует осуществлять после планировки и протравливания ядохимикатами.

4.6. При отрицательных температурах воздуха укладку фильтра или подготовку под жесткое крепление откоса следует производить из несмерзшихся несвязных грунтов, при этом необходимо соблюдать следующие условия:

а) мерзлые комья размером 5 см и более следует дробить или удалять; в слоях допускается наличие равномерно распределенных комьев размером менее 5 см не более 10% общего объема;

б) каждый слой следует укладывать сразу на всю его толщину;

в) перед укладкой слоев снег и лед с основания должны быть удалены;

г) во время снегопада и метелей работы по устройству обратного фильтра должны быть прекращены. Перед возобновлением работ необходимо удалить с откоса снег и смерзшиеся комья грунта.

4.7. Устройство упоров, предохраняющих одежду откоса от сползания, следует выполнять до начала его укрепления.

4.8. Укладка дробленого камня и щебня на крутых откосах должна производиться укладчиками и планировщиками. Планировку бульдозером разрешается выполнять на откосах не круче, чем указано в его паспорте.

4.9. Применение для укрепления откосов и берегов мощения из камня допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании. Каменные крепления берегов под водой устраиваются в виде набросок камня с естественным откосом от 1:1,25 до 1:1,5.

4.10. Планировку каменной наброски для придания откосу требуемого профиля следует производить после ее осадки.

4.11. Устройство монолитной бетонной и железобетонной облицовки откосов с заложением круче 1:1 производится через полосу (в две очереди) с применением опалубки, устанавливаемой по бетонным маякам.

4.12. Устройство креплений из монолитного бетона и железобетона на земляных откосах с заложением 1:2,5 и более пологих следует выполнять согласно требованиям п.7.11.

4.13. При укреплении откоса монолитными железобетонными плитами должно контролироваться выполнение следующих требований:

а) отклонения от установленной проектом толщины плит допускаются в пределах от + 8 до - 5 мм;

б) в плитах не должно быть трещин;

в) между материалом заполнения швов и вертикальными гранями плит не должно быть щелей.

4.14. Сборные железобетонные плиты следует укладывать на укрепляемый откос от подошвы к гребню сооружения. Величина выступов между смежными плитами не должна превышать 10 мм.

4.15. При укладке сборных железобетонных плит в зимний период спланированную поверхность обратного фильтра надлежит предварительно очистить от снега и наледи. Плиты крепления должны равномерно прилегать к поверхности фильтра.

4.16. Монолитное асфальтобетонное покрытие выполняется захватками с помощью асфальтоукладчиков на сухое непромороженное основание при температуре воздуха не ниже 5°С. При толщине покрытия до 10 см асфальтобетонную смесь допускается укладывать в один слой, при этом, если проектом предусмотрено армирование покрытия, арматурный каркас укладывают на откос до укладки смеси и в процессе укладки перемещают в середину уложенного слоя асфальтобетонной смеси до ее уплотнения. При толщине покрытия свыше 10 см асфальтобетонную смесь укладывают послойно с укаткой отдельных слоев до проектной плотности. Если проектом предусмотрено армирование покрытия, то каркасы укладывают между слоями покрытия.

Отклонения от установленной проектом толщины асфальтобетонного покрытия не должны превышать 10%. Укладка асфальтобетонной смеси в захватку должна выполняться при температуре смеси от 140 до 120°С. Укладка смеси, имеющей температуру ниже 100°С, запрещается.

4.17. Асфальтобетонную смесь следует уплотнять с помощью гладкого катка или виброкатка. Укатку следует производить до тех пор, пока каток не перестанет оставлять следов на поверхности покрытия, а плотность асфальтобетона не достигнет проектной.

4.18. Проверку соответствия физико-механических свойств асфальтобетона и толщины его слоя требованиям проекта осуществляет строительная лаборатория, для чего должны быть взяты керны или вырубки остывшего асфальтобетона из расчета один керн или одна вырубка на 450 кв.м покрытия. Взятие кернов или вырубок в зоне уреза и колебания уровней воды запрещается. Отверстия от кернов и вырубок должны немедленно заделываться литым асфальтовым раствором.

4.19. Крепление подводных откосов с заложением 1:2,5 и более пологих из железобетонных и асфальтобетонных плит следует выполнять с помощью плавучих кранов поперек откоса снизу вверх в направлении против течения реки.

5. БУРОВЗРЫВНЫЕ РАБОТЫ

5.1. Правила настоящего раздела распространяются на буровзрывные работы при разработке врезок, котлованов, зачистке скальных оснований и откосов для возведения речных гидротехнических сооружений.

При производстве буровзрывных работ должны соблюдаться требования СНиП III-8-76, Единых правил безопасности при взрывных работах и Единых правил безопасности при разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом, утвержденных Госгортехнадзором СССР, а также требования настоящего раздела.

Буровзрывные работы в глубоких каньонах должны выполняться в соответствии с Инструктивными указаниями по технике безопасности при производстве открытых горных работ на объектах гидротехнического строительства в глубоких каньонах и горной местности, утвержденными Минэнерго СССР и согласованными с Госгортехнадзором СССР.

5.2. При производстве буровзрывных работ должны учитываться специальные требования к сохранности скальных оснований и откосов возводимых сооружений в зависимости от принадлежности к определенной группе:

I группа - сооружения, в основании и откосах которых допускаются увеличение природных и образование дополнительных трещин (отводящие каналы ГЭС, водосбросные каналы, расчистка русла в нижнем бьефе, площадки открытых распределительных устройств, подходные каналы судоходных шлюзов в нижнем бьефе) ;

II группа - сооружения, основания и откосы которых требуют защитных мер против увеличения трещиноватости при взрывных работах (котлованы бетонных водосливных и глухих плотин, подводящие каналы к приплотинным ГЭС, траншеи для зуба земляных и набросных плотин, котлованы приплотинных зданий ГЭС, подходные каналы в верхнем бьефе, котлованы судоходных шлюзов).

Отнесение сооружений к I и II группам должно производиться в ПОС.

5.3. Буровзрывные работы на объектах I группы выполняются без специальных защитных мероприятий.

5.4. Для объектов II группы должны составляться технические условия на ведение буровзрывных работ, в которых указываются способ разработки, допустимая величина переборов и недоборов грунта, ограничения по сейсмобезопасности охраняемых объектов, необходимость в сейсмоконтроле взрывов, условия взрывания вблизи свежеуложенного бетона и другие технологические факторы, обеспечивающие качественное и безопасное ведение работ.

5.5. Разработку скальных пород на объектах II группы следует производить уступами, оставляя защитный слой между забоем взрывных скважин нижнего уступа и проектным контуром котлована с целью предохранения основания и сопряжения его с откосами от трещинообразования при взрыве.

5.6. На участках, расположенных непосредственно над защитным слоем, рыхление грунта следует производить скважинными зарядами. При этом перебур скважин в защитный слой не допускается, а размер сетки скважин уменьшается до 70 % размера сетки, применяемой при разработке без защитного слоя.

5.7. Мощность защитного слоя определяется расчетом в ПОС по формуле

				Мощность защитного слоя;
					Мощность зоны нарушений грунтового массива взрывом;
					Допустимая величина переборов грунта по основанию.

Мощность зоны нарушений h находится в переделах до 15 диаметров скважинных зарядов, взрываемых на уступе непосредственно над защитным слоем, и должна уточняться расчетом в проекте производства буровзрывных работ в зависимости от свойств скального массива.

5.8. Допустимые величины переборов и недоборов грунта должны задаваться в технических условиях на буровзрывные работы в зависимости от конструктивных особенностей сооружений.

5.9. Рыхление грунта защитного слоя выполняется взрывом зарядов на вышележащем уступе. Защитный слой разрабатывают с помощью скало-зачистных машин (экскаваторов, оборудованных обратной лопатой, бульдозеров с рыхлителями) после уборки грунта на вышележащем уступе.

При планировке основания под сборные железобетонные конструкции допускается рыхление защитного слоя зарядами ВВ согласно табл. 3.

Таблица 3

Расчетная мощность зоны нарушений грунтового массива в диаметрах заряда
Допустимый максимальный диаметр зарядов, мм

При этом перебур скважин и шпуров за пределы защитного слоя не допускается.

5.10. При ведении взрывных работ у откосов котлованов на объектах II группы необходимо применять контурное взрывание. Для объектов I группы целесообразность контурного взрывания должна устанавливаться в ПОС и уточняться в проекте производства буровзрывных работ.

5.11. Параметры контурного взрывания (расстояние между зарядами, их масса и конструкция) определяются расчетом в проекте производства буровзрывных работ и уточняются по результатам опытных взрывов. Применение донных зарядов у оснований сооружений II группы при контурном взрывании не допускается.

Очередность взрывания контурных зарядов и зарядов рыхления устанавливается проектом производства буровзрывных работ.

5.12. При неблагоприятных геологических условиях для обеспечения сохранности скальной поверхности за контурной плоскостью и предохранения откосов от выветривания при длительном воздействии атмосферных явлений при контурном взрывании оставляется защитный слой путем размещения плоскости контурных зарядов перед проектным контуром откоса.

5.13. Зачистка и обработка откосов после контурного взрывания должны производиться без применения взрывов.

5.14. Разработка защитного слоя после контурного взрывания для подготовки поверхности под укладку бетона должна выполняться небольшими участками без применения взрывов. Размер подготавливаемых площадей под бетон устанавливается проектом производства бетонных работ.

5.15. При необходимости производства взрывных работ вблизи свежеуложенного (в возрасте до 15 сут) бетона, а также охраняемых наземных и подземных сооружений и оборудования допустимые параметры взрывания (высота уступа, диаметр и масса зарядов, схема и интервалы замедления) устанавливаются расчетом в проекте производства буровзрывных работ.

Значения допустимых скоростей колебаний для охраняемых объектов и оборудования должны быть установлены в технических условиях на ведение буровзрывных работ. Допустимые скорости колебаний для технологического оборудования должны быть согласованы с заводами-изготовителями.

Необходимость постоянного или периодического сейсмоконтроля при взрывах устанавливается техническими условиями на производство буровзрывных работ.

5.16. Подводное рыхление скальных грунтов производится согласно требованиям разд. 3 СНиП III-45-76.

6. ПОДЗЕМНЫЕ КАМЕРНЫЕ ВЫРАБОТКИ

6.1. При производстве работ по подземным камерам речных гидротехнических сооружений (машинных залов ГЭС, гидроаккумулирующих и атомных электростанций, турбинных водоводов, затворов, трансформаторов, уравнительных резервуаров, насосных, подземных бассейнов, монтажных камер) следует выполнять требования СНиП III-44-77, СНиП III-15-76 и настоящего раздела.

6.2. В зависимости от требований к сохранности пород, окружающих выработки, буровзрывные работы должны производиться при проходке камер:

в подошве, стенах и кровле которых допускается небольшое увеличение природных и образование искусственных трещин, - скважинными и шпуровыми зарядами;

в подошве, стенах и кровле которых увеличение природных и образование искусственных трещин не допускается, - скважинными и шпуровыми зарядами контурным взрыванием по кровле и стенам и оставлением защитного слоя скального грунта (породы)* по подошве, величина и способ разработки которого определяются ППР.

* Классификация скальных грунтов (пород) определяется по ГОСТ 25100-82.

Величины переборов за проектный контур при проходке камерных выработок не должны превышать, мм, при группе скального грунта:

IV, V ......... 100

VI,VII ........ 150

VIII-ХI ....... 200

Недобор породы, вызывающий уменьшение толщины несущих конструкций, не разрешается.

6.3. Проходка камер, оставляемых полностью или частично без обделки, должна производиться контурным взрыванием для обеспечения сохранности естественного состояния окружающих скальных грунтов.

6.4. В качестве строительных подходов к камерным выработкам следует использовать выработки постоянных сооружений: отводящие, подводящие и транспортные туннели, шинно-грузовые, монтажные и вентиляционные шахты. При соответствующем технико-экономическом обосновании допускается устройство дополнительных подходов.

6.5. Сооружение камер высотой свыше 10 м, в которых проектом предусмотрено устройство постоянной обделки, необходимо производить в следующем порядке: проходка подсводовой части выработки и устройство крепи свода с последующей разработкой основного массива скального грунта (ядра) камеры и возведением обделки стен.

6.6. Проходку подсводовой части камерных выработок пролетом до 20 м в прочных среднетрещиноватых скальных грунтах следует осуществлять, как правило, на полное сечение с последующим возведением постоянной обделки свода.

Проходку подсводовой части камерных выработок пролетом свыше 20 м в прочных среднетрещиноватых скальных грунтах и независимо от пролета в скальных грунтах средней прочности следует производить, как правило, уступным способом с опережением центральной части сечения или с проходкой передовой выработки на всю длину камеры. Необходимость и возможность разработки подсводовой части камерных выработок в прочных среднетрещиноватых скальных грунтах на полное сечение пролетом свыше 20 м должны быть обоснованы в ППР.

Проходку подсводовой части в малопрочных грунтах независимо от пролета камерной выработки следует осуществлять, как правило, способом опертого свода. Целесообразность проходки с предварительным закреплением массива слабоустойчивых скальных пород должна быть обоснована технико-экономическим расчетом. Способы предварительного закрепления массива (цементация, химическое закрепление, установка предварительно напряженных и обычных анкеров из вспомогательных выработок) устанавливаются ПОС в зависимости от инженерно-геологических условий.

6.7. Разработку ядра камерных выработок, в которых проектом предусмотрено устройство постоянной обделки, следует осуществлять сверху вниз уступами высотой, м:

в прочных среднетрещиноватых скальных грунтах - до 10;

в скальных грунтах средней прочности - до 5;

в малопрочных грунтах - до 3.

При этом в слабоустойчивых породах разработка уступов должна производиться с оставлением целиков породы (для опирания вышележащих участков свода или стен) и последующей их разработкой и бетонированием стен в шахматном порядке или проходкой участков траншей вдоль стен на высоту разрабатываемого уступа и бетонированием стен в первую очередь.

При разработке камерных выработок следует вести систематическое тщательное наблюдение за устойчивостью стен. В случае возникновения опасности подвижек стен внутрь камеры следует выявить характер возможных подвижек во времени и при необходимости принять меры к усилению крепи стен установкой распорных балок или анкеров.

Высота уступов, размеры целиков породы и участков камеры, меры для снижения влияния деформации стен на напряженное состояние конструкций, материал распорных балок, длина анкеров назначаются ППР в зависимости от конкретных инженерно-геологических условий строительства.

6.8. Разработку камерных выработок в вечномерзлых скальных породах следует вести в соответствии с требованиями пп. 6.5-6.7, осуществляя повседневный контроль за изменением температурного режима выработок, устойчивостью пород и ореолом оттаивания. Температурный режим при строительстве камер в вечномерзлых скальных породах и меры по его поддержанию устанавливаются ПОС.

6.9. Тип временного крепления камерных выработок при их разработке определяется в ППР, при этом:

в прочных среднетрещиноватых скальных грунтах временное крепление, как правило, не производится, но во избежание возможных отслоений и вывалов скального грунта на отдельных трещиноватых участках свода и стен (трещиноватые участки определяются во время оборки скального грунта после взрывных работ) следует устанавливать металлическую сетку по анкерам;

в скальных грунтах средней прочности крепление следует выполнять анкерами и набрызг-бетоном;

в малопрочных грунтах свод и стены следует крепить анкерами с металлической сеткой и набрызг-бетоном; время до возведения постоянной обделки камеры должно быть минимальным и обосновано ППР.

Использование арочной крепи в качестве временного крепления допускается в исключительных случаях для крепления отдельных выработок (фаз работ) при надлежащем технико-экономическом обосновании.

6.10. Установка временной крепи при разработке камерных выработок в вечномерзлых скальных грунтах должна выполняться вслед за разработкой забоя. Тип временной крепи определяется ПОС. Разработка камерных выработок в вечномерзлых скальных грунтах без временной крепи допускается лишь в грунтах, устойчивость которых не снижается при оттаивании.

6.11. В проектах производства бетонных работ по возведению постоянных обделок камерных выработок должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие плотное заполнение бетонной смесью замковой части сводов, а также монолитность стыков стен с пятами сводов.

7. БЕТОННЫЕ РАБОТЫ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ МОНОЛИТНЫХ

И СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ

7.1. При производстве и контроле качества опалубочных, арматурных и бетонных работ, а также работ по приготовлению и транспортированию бетонной смеси, монтажу сборных железобетонных конструкций следует выполнять требования СНиП III-15-76, СНиП III-16-80 и настоящего раздела.

7.2. На приготовление, транспортирование, укладку, уход и контроль качества бетона при строительстве речных гидротехнических сооружений должны составляться технические условия, утверждаемые в установленном порядке.

7.3. В процессе приготовления, транспортирования и укладки бетонной смеси в целях обеспечения требуемых характеристик бетона речных гидротехнических сооружений наряду с выполнением требований соответствующих разделов СНиП III-15-76 необходимы:

обеспечение, как правило, не более двух перегрузок в процессе транспортирования и подачи бетонной смеси в блоки бетонирования;

использование мощных вибраторов или пакетов вибраторов для уплотнения бетонной смеси при укладке;

применение специально оборудованных механическими щетками машин для снятия цементной пленки с горизонтальных поверхностей блоков бетонных слабоармированных сооружений.

7.4. Автомобильные и железнодорожные массовые перевозки бетонной смеси для бетонирования речных гидротехнических сооружений, как правило, должны осуществляться в специально оборудованных самосвалах-бетоновозах. Вместимость транспортных средств для перевозки бетонной смеси должна соответствовать вместимости бадей, с помощью которых осуществляется подача бетонной смеси в блоки бетонирования.

Транспортировать бетонную смесь на расстояние свыше 15 км следует в автобетоносмесителях. Транспортирование бетонной смеси на расстояние свыше 15 км в самосвалах-бетоновозах допускается при условии использования в бетонной смеси добавок - замедлителей схватывания.

7.5. Подготовленные к укладке бетонной смеси основания и поверхности строительных швов наряду с указаниями СНиП III-15-76 должны удовлетворять следующим требованиям:

основание должно быть очищено от мусора, грязи, снега, льда;

поверхности бетонных оснований горизонтальных и наклонных строительных швов , кроме того, должны быть очищены от цементной пленки. Снятие цементной пленки должно осуществляться, как правило, механизированным способом;

поверхности горизонтальных и наклонных строительных швов в железобетонных сооружениях и вертикальных строительных швов в бетонных и железобетонных сооружениях следует очищать от цементной пленки при наличии соответствующих требований в проекте.

7.6. С целью предотвращения образования трещин от температурных воздействий в процессе твердения бетона возведение сооружения должно производиться, как правило, равномерно по всему фронту с перерывами в укладке смежных по высоте блоков в пределах от 3 до 10 сут. В случае увеличения перерывов должны выполняться дополнительные требования проекта к температурному режиму твердения блоков.

7.7. Срок перекрытия отдельных слоев или захваток в процессе бетонирования блоков не должен превышать 3 ч в зависимости от типа и свойств цемента, а также температурных условий укладки бетона. В случае использования в бетонной смеси добавок - замедлителей схватывания срок перекрытия может быть увеличен. В каждом конкретном случае срок перекрытия должен уточняться строительной лабораторией.

7.8. В зависимости от возможной интенсивности бетонирования, размеров блоков в плане и допустимых сроков перекрытия слоев или захваток укладка бетонной смеси в блоки может выполняться с использованием:

послойной технологии, когда бетонирование осуществляется в несколько слоев по всей площади блока;

ступенчатой технологии с числом ступеней не более трех - при уплотнении бетонной смеси ручными глубинными вибраторами и не более двух - при использовании средств внутриблочной механизации работ;

токтогульской (однослойной) технологии, предусматривающей бетонирование блоков высотой до 1,5 м сразу в один слой.

Ступени при бетонировании с использованием ступенчатой технологии должны выполняться параллельно продольной оси сооружений. Направление бетонирования - от нижнего бьефа к верхнему. Ширина ступени должна составлять не менее: 2 м - при уплотнении бетонной смеси ручными вибраторами и 3 м - при использовании механизированных средств.

Высота блоков при бетонировании с использованием токтогульской технологии должна составлять от 0,5 до 1,5 м; бетонирование должно осуществляться под защитой шатра; езда по ранее уложенному бетону может осуществляться после достижения им прочности не менее 5 МПа (50 кгс/кв.см); все работы должны выполняться механизированным способом; средства внутриблочной механизации по своим техническим возможностям должны соответствовать принятой высоте блоков.

7.9. Уплотнение бетона в блоках бетонных слабоармированных сооружений (с насыщением арматурой до 15-20 кг на 1 куб.м) должно производиться с максимальным использованием одиночных крановых вибраторов или пакетов вибраторов, подвешенных на механизмах для внутриблочных работ (малогабаритных электрических тракторов, манипуляторах и т.п.), при этом подвижность бетонной смеси, измеряемая осадкой нормального конуса, не должна превышать 2 см.

Расстояние между отдельными вибраторами в пакете не должно превышать 1,5 радиуса действия вибратора. Вибраторы в пакете должны по возможности устанавливаться с наклоном до 30° от вертикали параллельно друг другу с целью улучшения проработки зоны контакта между отдельными слоями бетонной смеси. Высота укладываемого слоя бетонной смеси не должна превышать длины рабочей части используемых вибраторов.

7.10. Для сильноармированных железобетонных конструкций, где уплотнение бетонной смеси затруднено, допускается применение бетонных смесей повышенной пластичности, уплотняемых вибраторами, а в случаях, когда расположение арматуры препятствует применению вибраторов, допускается по согласованию с проектной организацией использование литых бетонных смесей с осадкой нормального конуса от 22 до 24 см без виброуплотнения.

7.11. При бетонировании крепления откосов земляных сооружений (плотин, дамб) должны использоваться механизированные способы подачи и укладки бетонной смеси (бетоноукладочные механизмы и комплексы) или бульдозерная технология. При использовании бульдозерной технологии распределение бетонной смеси по откосу при бетонировании выполняется бульдозером, уплотнение бетонной смеси - виброплитой, навешенной на трактор. Бульдозер должен перемещать бетонную смесь в направлении от основания откоса к гребню, передвигаясь по слою бетонной смеси (не выходя на армоконструкции, не прикрытые бетонной смесью), расстояние перемещения смеси при этом не должно превышать 20-25 м. Бульдозерная технология может использоваться при толщине крепления не свыше 20 см. Скорость перемещения трактора с навешенной виброплитой в процессе уплотнения бетонной смеси не должна превышать 1 - 2 м/мин. Подвижность укладываемой бетонной смеси при использовании бульдозерной технологии, измеряемая осадкой нормального конуса, не должна превышать 2 см. При уплотнении бетонной смеси виброплитой, навешенной на трактор, возможно использование в конструкции крепления мелкозернистого (песчаного) бетона.

7.12. Для обеспечения температурного режима твердения бетона в массивных бетонных сооружениях ПОС должны предусматриваться следующие мероприятия:

регулирование температуры бетонной смеси в процессе ее приготовления;

трубное и поверхностное охлаждение уложенного бетона; устройство шатров или тепляков над блоком и поддержание в них искусственного климата;

устройство теплой опалубки на наружных поверхностях блоков;

утепление или укрытие горизонтальных поверхностей блоков.

Регулирование температурного режима бетона в массивном сооружении должно регламентироваться техническими условиями.

7.13. Охлаждение бетона в массивных бетонных сооружениях осуществляется в два этапа: первый этап - в процессе укладки и твердения бетона для снижения температуры экзотермического разогрева в блоке (продолжительность 2-3 недели); второй этап - охлаждение бетона в сооружении до среднемноголетней температуры наружного воздуха, позволяющее произвести омоноличивание швов сооружения.

7.14. Для регулирования температуры бетона на первом этапе следует применять поверхностное или трубное охлаждение при использовании, как правило, речной или грунтовой воды естественной температуры.

Поверхностное охлаждение бетона следует применять для блоков высотой от 0,5 до 1 м путем полива, обеспечивающего на поверхности охлаждаемого бетона слоя воды, имеющего постоянное организованное течение в одном направлении со скоростью 5-8 см/с.

Скорость охлаждения на первом этапе при использовании как поверхностного, так и трубного охлаждения не должна превышать 1°С в сутки в течение первых 8-10 сут. после укладки бетонной смеси и 0,5°С в сутки в последующий период.

7.15. На втором этапе используется, как правило, трубное охлаждение. Температура воды, применяемой для охлаждения на втором этапе, должна быть на 2-3°С ниже температуры бетона, при которой предусмотрено омоноличивание швов сооружения. В случае отсутствия естественных источников воды с указанной температурой следует предусматривать установку для искусственного охлаждения воды.

Скорость охлаждения бетона на втором этапе не должна превышать 0,4-0,5°С в сутки. Охлаждение бетона при этом должно производиться ярусами высотой, как правило, не менее 10 м.

7.16. При подборе составов бетона для снижения температуры экзотермического разогрева в слабоармированных сооружениях с насыщением арматурой до 20 кг на 1 куб.м необходимо предусматривать применение среднетермичных цементов и максимальное снижение их расхода. Снижение расхода цемента должно достигаться путем применения заполнителей многофракционного состава, малоподвижных бетонных смесей с осадкой нормального конуса до 2 см, добавки золы-уноса, а также использования пуццоланового и шлакопортландцемента для внутренней и подводной зон сооружения.

7.17. В зимний период перепад температур поверхности и центра (ядра) бетонного массива не должен превышать 25°С. Блоки, забетонированные в зимний период, должны выдерживаться в утепленной опалубке до достижения ядром блока температуры, превышающей температуру наружного воздуха не более чем на 25°С.

Распалубка боковых граней перед бетонированием смежных блоков должна производиться под защитой шатра или тепляка. Поверхность блоков, забетонированных в теплое время года и не успевших остыть до наступления холодного периода (минимальная суточная температура 0°С, среднесуточная температура 5°С и ниже), должна быть утеплена.

В плотинах с расширенными швами и контрфорсных плотинах, возводимых в суровых климатических условиях, необходимо перекрывать швы и пазухи на зимний период и обеспечивать их обогрев.

7.18. В качестве основного типа опалубки для бетонных малоармированных сооружений (гравитационных, арочных, арочно-гравитационных, контрфорсных плотин) должна использоваться консольная металлическая или деревометаллическая опалубка, для железобетонных сооружений гидроузлов - разборно-переставная крупнощитовая металлическая, деревометаллическая, фанерометаллическая или деревянная опалубка. При разработке опалубок следует выполнять требования ГОСТ 23478-79.

Металлические конструкции опалубки должны быть заводского изготовления.

Применение стационарной и штрабной необорачиваемой опалубки допускается для опалубливания граней, имеющих выпуски арматуры, обетонирования закладных деталей, прирезки к скальному основанию, а также для поверхностей, имеющих сложное геометрическое очертание, двоякую кривизну, в частности конструкций проточной части здания ГЭС.

Для поверхностей вертикальных и наклонных строительных швов при возможности использования конструкций рабочей арматуры в качестве несущего каркаса следует применять сетчатую металлическую несъемную опалубку.

Для поверхностей блоков, подлежащих выдерживанию в опалубке в течение длительного периода (свыше 15 сут), должна применяться утепленная опалубка со щитом-утеплителем, остающимся на поверхности бетона после распалубки.

7.19. Способы, сроки, схемы и технологическая последовательность работ по изготовлению, транспортированию, монтажу и омоноличиванию сборных железобетонных элементов гидротехнического сооружения должны регламентироваться ППР и специальными техническими условиями.

7.20. Контроль качества бетонной смеси должен осуществляться строительной лабораторией в соответствии с ГОСТ 10181.0-81 - ГОСТ 10181.4-81. Контрольные пробы должны отбираться не реже одного раза в смену на бетонном заводе и не реже одного раза в сутки на месте укладки для каждой марки бетона, а также каждый раз при изменении качества исходных материалов.

7.21. Контроль прочности бетона монолитных и сборных бетонных и железобетонных конструкций должен производиться в соответствии с ГОСТ 18105.0-80 - ГОСТ 18105.2-80 статистическим методом, позволяющим достичь постоянства принятой при расчете конструкций обеспеченности нормативных сопротивлений бетона.

При изготовлении единичных конструкций небольшого объема, когда нет возможности получить необходимое для вычисления статистических характеристик число результатов, в порядке исключения допускается применение нестатистического метода контроля прочности бетона при соблюдении ГОСТ 18105.0-80, ГОСТ 18105.2-80.

Одновременно с контролем прочности на тех же образцах должен осуществляться контроль плотности бетона согласно ГОСТ 12730.0-78 и ГОСТ 12730.1-78.

Контроль водонепроницаемости бетона должен осуществляться в соответствии с ГОСТ 12730.0-78 и ГОСТ 12730.5-78, контроль морозостойкости - в соответствии с ГОСТ 10060-76.

Число контрольных проб для испытаний бетона на водонепроницаемость и морозостойкость должно устанавливаться по данным табл. 4.

Таблица 4

Общий объем бетона в сооружении, тыс.куб.м	Объем бетонной смеси, куб.м, из которой отбирается по одной пробе для испытания на
	водонепроницаемость		морозостойкость
	в массивных бетонных сооружениях	в железобетонных сооружениях	в массивных бетонных сооружениях	в железобетонных сооружениях

8. МОНТАЖНЫЕ РАБОТЫ

8.1. При монтаже технологического оборудования речных гидротехнических сооружений следует выполнять требования СНиП 3.05.05-85, СНиП III-18-75 и настоящего раздела.

8.2. До начала монтажных работ должны быть подготовлены для приема оборудования предусмотренные в ПОС базы монтажных организаций, а также монтажные площадки эксплуатационного периода.

8.3. Монтаж эксплуатационных кранов должен производиться, как правило, на постоянных подкрановых путях. В случае монтажа эксплуатационных кранов на временных подкрановых путях последние не должны превышать осадок, установленных Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, утвержденными Госгортехнадзором СССР.

8.4. При бесштрабном способе монтажа закладных частей механического и гидросилового оборудования основание для установки закладных частей должно быть выполнено согласно ППР или инструкции по монтажу завода - поставщика оборудования.

8.5. При производстве монтажных работ следует не допускать засорения пазов или установленных в них затворов и решеток.

8.6. Сборка отдельных узлов и монтаж рабочих механизмов гидротурбин и гидрогенераторов должны производиться в зоне, защищенной от атмосферных осадков и огражденной от возможного попадания строительного мусора.

8.7. Монтаж системы регулирования, укладка и пайка обмоток статора, пайка межполюсных соединений ротора генератора, монтаж системы охлаждения токопроводящих частей генератора, подпятника и подшипников, а также пуск, наладка и испытание смонтированного гидроагрегата должны выполняться при положительной температуре не ниже 5°С.

9. ЦЕМЕНТАЦИЯ ГРУНТОВ

9.1. При производстве цементационных работ следует выполнять требования СНиП 3.02.01-83 и настоящего раздела.

9.2. При совмещении цементационных и общестроительных работ календарный график строительства должен обеспечивать фронт для цементационных работ с учетом соблюдения требований технологического процесса цементации, предусмотренного настоящими нормами и проектом работ.

9.3. Цементационные работы в зоне влияния подпора, как правило, следует выполнять до наполнения водохранилища. При необходимости производства цементационных работ в условиях частичного или полного напора на сооружения ППР должны учитываться изменения условий выполнения работ, вызываемые подъемом напора.

9.4. Цементационные работы в основании гидротехнического сооружения должны быть закончены до устройства дренажа.

9.5. Цементационные работы, как правило, должны выполняться под пригрузкой (толщи вышележащего грунта, искусственной насыпи, тела бетонного сооружения, специальной бетонной плиты). Цементационные работы следует начинать после выполнения работ, обеспечивающих проектную толщину пригрузки и ее непроницаемость для цементного раствора. При проведении цементационных работ под пригрузкой из свежеуложенного бетона работы разрешается начинать через 10 сут после окончания укладки бетонной смеси.

9.6. После завершения цементации всех зон и проведения суммарной цементации скважины, если она была предусмотрена проектом, ствол скважины должен быть затампонирован раствором.

9.7. При выполнении цементационных работ при среднесуточной температуре наружного воздуха ниже 5°С должны соблюдаться следующие требования:

цементируемые грунты в пределах зоны распространения цементного раствора должны иметь температуру не менее 2°С;

температура нагнетаемого в скважину раствора не должна быть ниже 5°С;

измерения температуры нагнетаемого раствора, наружного воздуха и в помещении следует заносить в журнал производства работ.

9.8. При противофильтрационном назначении цементации грунтов контроль выполненных работ следует осуществлять путем бурения, гидравлического опробования и цементации контрольных скважин, определенных проектом.

9.9. Объем контрольных скважин должен составлять, как правило, 5-10% объема рабочих скважин.

9.10. Цементационные работы на участке противофильтрационной завесы должны быть признаны достаточными, если удельные водопоглощения в контрольных скважинах по своей средней величине и допускаемым отклонениям от средней величины соответствуют требованиям проекта или достижимым значениям удельного водопоглощения для грунтов проверяемого участка.

9.11. Способ контроля выполненных работ по укрепительной цементации должен устанавливаться проектом и состоять из гидравлического опробования и цементации контрольных скважин или из определения деформационных свойств грунтов геофизическими методами. Допускается применение указанных способов одновременно.

10. ПРОПУСК РАСХОДОВ РЕКИ В СТРОИТЕЛЬНЫЙ ПЕРИОД

И ВОЗВЕДЕНИЕ ПЕРЕМЫЧЕК

10.1. Схема пропуска расходов реки в строительный период должна быть решена в ПОС с учетом компоновки основных сооружений, очередности и последовательности их возведения, а также с учетом топографических, геологических и гидрологических условий и с соблюдением требований судоходства и лесосплава.

10.2. Возведение перемычек следует производить в межпаводковый период, приурочивая работы по их строительству к срокам прохождения минимальных расходов реки.

При возведении перемычек в зимнее время со льда должна быть обеспечена достаточная несущая способность ледяного покрова для движения автотранспорта. До начала работ по возведению перемычек майну следует полностью очистить от льда.

10.3. При подготовке основания всех типов перемычек выше уреза воды следует выполнять требования СНиП 3.02.01-83.

Основание в русле реки под перемычки из грунтовых материалов подлежит обследованию и, как правило, не требует подготовки. В случае залегания в основании каменных осыпей и валунов последние должны быть удалены.

Основание в русле реки под ряжевые и ячеистые перемычки подготавливается путем удаления отдельных крупных камней и валунов и при необходимости выравнивается подсыпкой щебеночными или гравийно-песчаными материалами.

10.4. Перемычки из грунтовых материалов должны возводиться, как правило, из грунтов полезных выемок (котлованов, каналов и т.п.). Перемычки, входящие в состав основных сооружений, должны выполняться из материалов и по техническим условиям согласно требованиям проекта этих сооружений.

10.5. Ряжевые перемычки следует возводить, как правило, из двухкантного бруса. При высоте ряжей до 6 м разрешается применять лесоматериалы любых пород, при высоте более 6 м следует применять лесоматериалы только хвойных пород. Соединения в ряжевых перемычках следует выполнять на металлических нагелях.

10.6. Сборка ряжей производится на берегу на стапелях по заданным размерам. Готовые ряжи спускают на воду, буксируют к месту установки и якорят в створе перемычки, после чего производят их загрузку камнем или грунтом и установку на дно.

В зимнее время разрешается производить сборку ряжей на льду при достаточной несущей способности льда.

При скальном основании должны выполняться детальные промеры дна, на основе которых нижние венцы ряжей прирубают по конфигурации дна.

10.7. Перед устройством перемычки ячеистой конструкции из металлического шпунта для выявления условий забивки следует выполнить пробную забивку шпунта на проектную глубину с последующим его выдергиванием. Заполнение цилиндрических ячеек перемычки необходимо производить на всю высоту, а заполнение сегментных ячеек осуществлять равномерно, не допуская превышения уровня в соседних ячейках более чем на 2 м.

10.8. До начала откачки котлована перемычки должны быть освидетельствованы заказчиком, проектировщиком, подрядчиком и составлен акт о готовности перемычек к восприятию напора.

10.9. За состоянием перемычек должно быть установлено постоянное наблюдение. Для своевременного ремонта и восстановления нарушенных частей перемычек в период откачки котлована и половодий следует заготовить в необходимом количестве аварийный запас материалов.

10.10. Понижение уровня воды при откачке котлована не должно превышать 0,5 м в сутки. В случае обнаружения выноса грунта необходимо произвести укрепительные работы на участке выноса.

11. ПЕРЕКРЫТИЕ РУСЕЛ РЕК

11.1. Схема перекрытия русла реки должна быть решена в ПОС с учетом гидрологических и геологических условий, перепада на банкете, расхода и скорости течения воды, пропускной способности водоотводящего тракта, крупности материала для перекрытия, транспортных условий, грузоподъемности транспортных и погрузочных средств.

11.2. Порядок работ и сроки перекрытия русла на судоходных и лесосплавных реках должны быть согласованы с организациями речного флота и лесосплава. Кроме того, при наличии в верхнем бьефе регулирующих водохранилищ следует также согласовать порядок работ по перекрытию со службой эксплуатации этих водохранилищ.

11.3. Перекрытие русла реки следует приурочивать к межпаводковым периодам с минимальными расходами воды в реке, а на судоходных и лесосплавных реках - на конец навигации или несудоходный период.

11.4. Параметры перекрытия русла (перепад на банкете, скорости течения в проране, крупность и объем материала для перекрытия) на стадии проекта следует рассчитывать на максимальный расход воды в реке в месяц перекрытия с вероятностью превышения 20%.

При наличии на реке выше створа перекрытия регулирующего водохранилища за расчетный расход воды при перекрытии следует принимать согласованный со службой эксплуатации водохранилища специальный пониженный сбросной расход.

Непосредственно перед перекрытием русла параметры перекрытия следует уточнить с учетом фактических расходов воды в реке, принимаемых на основании краткосрочного прогноза на период перекрытия.

11.5. До начала работ по перекрытию русла реки надлежит выполнить следующие подготовительные работы, предусматриваемые ПОС:

создать склады материалов, необходимых для перекрытия русла, расположив их возможно ближе к месту перекрытия на незатопляемых отметках и организовать подъезды к ним;

подготовить водосбросной тракт для переключения на него расходов реки;

до затопления котлована бетонных сооружений, на которые переключаются расходы, произвести предварительную разборку ограждающих перемычек до минимально возможных размеров по условиям пропуска расходов до перекрытия русла;

выполнить предварительное стеснение русла реки до минимальных размеров с учетом условий судоходства.

12. ЗАЩИТА ОКРУЖАЮЩЕЙ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ

12.1. До начала наполнения водохранилища в соответствии с проектом должны быть собраны и вывезены из его зоны редкие и исчезающие виды флоры и фауны и созданы необходимые условия для их развития и воспроизводства, выполнены мероприятия по научному исследованию, инженерной защите или переносу исторических и культурных памятников.

12.2. До перекрытия русла реки должны быть построены рыбопропускные сооружения, а до начала наполнения водохранилища - нерестово-вырастные хозяйства и рыбопитомники.

12.3. Карьеры грунтовых материалов для отсыпки земляных сооружений следует, как правило, размещать в зоне затопления.

12.4. При производстве работ необходимо предусматривать и строго выполнять мероприятия, обеспечивающие соблюдение действующих законодательств в области охраны окружающей среды.

Текст документа сверен по:

официальное издание

Госстрой СССР - М. : ЦИТП, 1985

Использование: возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории. Сущность: создание технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории при реализации пионерного способа строительства с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор. Технический результат: сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения свайных мостовых оснований за счет производства работ без применения плавсредств и, в значительной мере, за счет использования временных опор и кондукторов специальной конструкции для установки свайных временных и основных (постоянных) опор с технологической платформы, перемещаемой по временным опорам. Повышение надежности монтажа и бесперебойность работы независимо от погодных условий и волнения на акватории. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2447226

Изобретение относится к способам возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории.

Типичными аналогами технологии возведения гидротехнических сооружений являются технические решения , модифицирующие традиционные способы и требующие, как правило, применения плавсредств (суда, понтоны), оснащенных подъемными кранами и другим специальным оборудованием.

Основным недостатком этих известных способов является значительная трудоемкость, сложность и стоимость работ вследствие использования плавсредств, эффективность которых зависит от погодных условий. При этом установку временных (инвентарных) опор для повышения производительности эти способы не предусматривают.

Известен способ монтажа пролетных строений моста, включающий возведение объемными блоками с использованием временных опор. Однако этот способ предназначен лишь для мостовых конструкций, сооружаемых на суше, и не учитывает специфики монтажа мостов с большими пролетными строениями.

Известный способ возведения моста, включающий выполнение постоянных опор и монтаж пролетного строения с использованием временных опор, реализует секционное пролетное строение, но не рассматривает особенностей возведения свайных оснований на акватории, поэтому, также как и способ , не может быть использован в гидротехническом строительстве большепролетных мостовых конструкций.

В способе сооружения морских эстакад, принятом за прототип, предложено при помощи кранового судна устанавливать временные (инвентарные) блоки для сооружения постоянных опор, что ускоряет строительно-монтажные работы.

Недостатками способа являются сложность, трудоемкость и большие капитальные затраты, обусловленные применением плавсредств, невозможность использования в условиях значительного волнения, что затрудняет достижение оптимального критерия производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости. Кроме того, в способе не отражена рациональная технология установки временных и постоянных опор, не предусмотрена специфика возведения свайных опор большепролетных мостов значительной протяженности.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории при реализации пионерного способа строительства с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор.

Основной технический результат предлагаемого способа - сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения свайных мостовых оснований за счет производства работ без применения плавсредств и, в значительной мере, за счет использования временных опор и кондукторов специальной конструкции для установки свайных временных и основных (постоянных) опор с технологической платформы, перемещаемой по временным опорам. Предлагаемый способ без каких-либо ограничений позволяет реализовать пионерный способ строительства большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акваториях с различной глубиной (в том числе при малых глубинах, где использование плавсредств невозможно) при повышении надежности монтажа и бесперебойности работы независимо от погодных условий и волнения на акватории.

При этом, применяя технологическую платформу специальной конструкции, обеспечивают рациональное совмещение всех производственных операций от монтажа свайного основания и мониторинга (диспетчеризации) до обустройства бытовых условий строителей-монтажников.

Технический результат достигается следующим образом.

Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории включает погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО).

Отличительной особенностью способа является то, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на начальном этапе работ с крайней опоры (берегового устоя) моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных поперечных опорных балок, на которые устанавливают технологическую платформу (ТП) с возможностью ее перемещения по этим опорным балкам, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ОСО очередного (последующего) свайного основания. При этом подвижную ТП снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа ВО и ОСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают, по меньшей мере, одним закрепленным на ТП кондуктором для размещения свайных опор ВО и ОСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину. На следующем этапе работ ТП перемещают по вновь уложенным опорным балкам, последовательно выполняют очередные ВО до проектного участка монтажа ОСО и монтируют ОСО, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

При этом в качестве основных свайных опор ОСО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в дно выполняют свайное основание из вертикальных или наклонных свай.

В конкретном случае выполнения способа временную опору ВО выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки под технологическую платформу ТП, при этом ВО выполняют в виде свайных колонн с диаметром, меньшим диаметра ОСО, а число N пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяют из соотношения

Отличием способа также является то, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения ОСО выполняют в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.

Способ отличается тем, что технологическую платформу ТП оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ОСО, закрепленными на противоположных частях ТП, причем кондуктор для монтажа ВО закрепляют на ТП по направлению производства работ.

Кроме того, отличием способа является то, что технологическую платформу ТП выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещают монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.

В качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.

Способ также отличается тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

При этом в частном случае выполнения способа рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции может быть смонтирован временный мост для обеспечения производства сборными элементами для монтажа ВО и ОСО посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО монтируют с помощью ТП, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.

На чертеже приведена схема технологического комплекса, реализующего способ возведения свайных мостовых оснований на акватории, где использованы следующие обозначения: 1 - основные (постоянные) свайные опоры ОСО; 2 - свайные основания; 3 - временные опоры ВО; 4 - временные поперечные опорные балки под ТП; 5 - технологическая платформа ТП; 6 - большегрузный подъемный кран; 7 - свайный погружатель; 8 - кондуктор для монтажа ВО; 9 - кондуктор для возведения ОСО; 10 - временный мост.

Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории реализуют следующим образом.

На береговой базовой рабочей площадке производят заготовку сборных элементов: основные свайные опоры ОСО 1, в качестве которых используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм; временные свайные опоры ВО 3 (колонны с диаметром, меньшим диаметра ОСО); временные поперечные опорные балки 4. С крайней опоры (берегового устоя) выполняют погружение ВО 3 с размещением на них временных поперечных опорных балок 4, на которые устанавливают технологическую платформу ТП 5 с возможностью ее перемещения по опорным балкам 4, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО 3, а также ОСО 1 очередного (последующего) свайного основания 2. Монтаж ВО 3 и ОСО 1 осуществляют посредством подъемного крана 6 и свайного погружателя 7, при этом для установки ВО 3 применяют кондуктор, закрепленный на ТП 5 по направлению работ, а опоры ОСО 1 погружают в дно акватории, используя кондуктор 9, закрепленный на противоположной части ТП 5. Работа ТП и кондуктора известна и аналогична описанной в .

При этом временную опору ВО 3 выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн 3 с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки 4 под технологическую платформу 5, причем число пар ВО 3 между двумя последующими (соседними) свайными основаниями 2 большепролетных мостовых конструкций (40-60 и более м) определяют из соотношения (1).

Закрепленный на ТП 5 кондуктор 9 выполняют (аналогично ) в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор 1 с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор 1 на проектное положение посредством подъемного крана 6 с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем 7 вертикально или с наклоном к вертикали до 30°. Свайное основание 2 выполняют из вертикальных или наклонных свай ОСО 1. В качестве свайного погружателя 7 для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана 6.

Технологическую платформу ТП 5 выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП 5 размещают монтажный большегрузный подъемный кран 6 и свайный погружатель 7, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП 5 выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам 4 посредством транспортных механизмов. При этом возведение свайных мостовых оснований 2 завершают армированием и бетонированием ОСО посредством оборудования и материалов, размещенных на ТП 5.

Рядом по профилю мостовых оснований 2 проектной мостовой конструкции монтируют временный мост 10 для обеспечения производства сборными элементами (заготовленными на береговой базовой рабочей площадке) для монтажа ВО 3 и ОСО 1 посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост 10 с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО 3 монтируют с помощью ТП 5, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.

В процессе производства ТП 5 перемещают по вновь уложенным опорным балкам 4, последовательно выполняют очередные ВО 3 до проектного участка монтажа ОСО 1 и монтируют ОСО 1 свайного основания 2, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

В частном случае выполнения способа для ускорения строительно-монтажных работ возведение свайных мостовых оснований большепролетных (40-60 и более м) мостовых конструкций большой (до 2-5 км) протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

Таким образом, из формулы и из описания способа и операций по его выполнению следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы, при этом достигается оптимальный критерий производства «сложность - стоимость - эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости.

Источники информации

I. Прототип и аналоги:

1. SU 142212 А1, 30.05.1961 (прототип).

2. RU 2161220 С1, 27.12.2000 (аналог).

3. RU 2260650 С1, 20.09.2005 (аналог).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

4. SU 1070253 А1, 30.01.1984.

5. SU 1393861 А1, 07.05.1988.

6. ЕА 199800325 А1, 28.10.1999.

7. RU 2098558 С1, 10.12.1997.

8. Никеров П.С., Яковлев П.И. Морские порты. - М.: Транспорт, 1987, 416 с. (с.118-274).

9. Амбарян О.А., Горюнов Б.Ф., Белинская Л.Н. Устройство морских портов. - М.: Транспорт, 1987, 272 с. (с.122-199).

10. RU 83075 U1, 20.05.2009.

11. RU 41032 U1, 10.10.2004.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории, включающий погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО), отличающийся тем, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на начальном этапе работ с крайней опоры (берегового устоя) моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных поперечных опорных балок, на которые устанавливают технологическую платформу (ТП) с возможностью ее перемещения по этим опорным балкам, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ОСО очередного (последующего) свайного основания, при этом подвижную ТП снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа ВО и ОСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают, по меньшей мере, одним закрепленным на ТП кондуктором для размещения свайных опор ВО и ОСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину, на следующем этапе работ ТП перемещают по вновь уложенным опорным балкам, последовательно выполняют очередные ВО до проектного участка монтажа ОСО и монтируют ОСО, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основных свайных опор ОСО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в дно выполняют свайное основание из вертикальных или наклонных свай.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что временную опору ВО выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки под технологическую платформу ТП, при этом ВО выполняют в виде свайных колонн диаметром, меньшим диаметра ОСО, а число N пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяют из соотношения

где L - расстояние между двумя соседними свайными основаниями;

R - допустимый вылет стрелы большегрузного подъемного крана.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения ОСО выполняют в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что технологическую платформу ТП оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ОСО, закрепленными на противоположных частях ТП, причем кондуктор для монтажа ВО закрепляют на ТП по направлению производства работ.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что технологическую платформу ТП выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещают монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции монтируют временный мост для обеспечения производства сборными элементами для монтажа ВО и ОСО посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО монтируют с помощью ТП, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.