Оградительный мол
Использование: оградительные гидротехнические сооружения, молы и/или волноломы в акваториях морских портов. Сущность: синергия откосного профиля мола с его двухрядной конструкцией, реализация совокупности волногасителей сплошного и сквозного типов и ряжевая конструкция мола с наброской бетонными блоками. Волногасящие элементы, насаженные на козловую свайную опору, представляют собой бетонные блоки в виде пустотелых параллелепипедов и снабжены выступами для закрепления на сваях. Технический результат: повышение степени волногашения (до полного гашения волн), а также повышение устойчивости, надежности и долговечности конструкции. 1 с и 6 з.п.ф-лы, 2 фиг.
Техническое решение относится к оградительным гидротехническим сооружениям и может быть использовано при возведении молов и/или волноломов в акваториях морских портов.
Известные берегозащитные сооружения [7] традиционно включают установленные в виде вертикальных или ступенчатых подпорных стенок плиты с засыпкой камнем или грунтом. Такие стенки могут быть выполнены из ребристых или трапецеидальных блоков [6], либо из плит с перфорацией [5]. Устройства, выполненные в виде сплошных стенок недостаточно эффективны для волногашения [7].
Сильные ударные воздействия волн о стенку могут быть предотвращены, в частности, в сквозных конструкциях, поэтому более эффективными для волногашения являются специальные сквозные конструкции. Например, ряд известных устройств [1-3, 7] выполнен в виде свай с насажанными на них волногасящими элементами, которые выполнены из армированной резины, из утилизированных автопокрышек [3] или из железобетонных блоков [2, 7] и имеют сквозные отверстия, повышающие эффективность волногашения. При этом установленные в один ряд вертикальные сваи заглублены в грунт, и на них в вертикальный ряд насажаны волногасящие элементы [3].
Однако молы и волноломы [3, 7], обладая сравнительно невысокой материалоемкостью, стоимостью и относительной простотой возведения,
являются недостаточно надежными и долговечными, не исключают смещения свай при сильном волнении, что ограничивает их применение.
Надежность и долговечность повышается при использовании совокупности прочных металлических свай и насаживаемых на них железобетонных элементов [1, 2, 7], причем устойчивость сооружения может быть повышена путем каменной засыпки (наброски).
Так известное устройство [2] берегозащитного сооружения содержит забитые в морское дно в ряд вертикальные сваи и насажанные на сваи, в вертикальные ряды волногасящие элементы. При этом элементы в виде плоских железобетонных плит насаживаются на сваи с различными углами наклона друг к другу, для чего в плитах выполнены сквозные отверстия в виде овала. Сооружение [2] может быть выполнено в совокупности с каменной засыпкой выемки со стороны берегового склона.
Однако, сооружение [2], как и другие аналоги, не обеспечивает необходимой степени волногашения, а насажанные элементы с различными углами наклона к горизонту не позволяют использовать сооружение в качестве причальной стенки. При этом установка свай только в один ряд может привести [7] к уменьшению прочности, а, следовательно, - к снижению надежности и долговечности сооружения.
Оградительный мол [1], принятый за прототип, содержит забитые в морское дно в ряд вертикальные сваи и насажанные на сваи в вертикальные ряды волногасящие элементы. Мол [1] включает, по меньшей мере, два ряда вертикальных свай, объединенных свайным монолитным железобетонным ростверком, а поочередно насаживаемые на сваи волногасящие элементы выполнены в виде цилиндрических блоков, по меньшей мере, двух различных диаметров, причем ряды вертикальных свай с волногасящими элементами образуют ряжевую конструкцию с заполнением внутреннего пространства твердым камнем, размеры которого превышают проемы, образованные волногасящими элементами.
Однако, вследствие наличия вертикальных стенок мол [1], в ряде случаев, не может обеспечить необходимой степени волногашения, поскольку максимальное (и даже полное) гашение волн может быть реализовано [7] только на наклонной поверхности сооружения с пористой наброской. При этом гидротехнические сооружения с вертикальными стенками подвергаются воздействию значительных волновых нагрузок и больших напряжений в основании свайного типа [7], что снижает их надежность и долговечность.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании прочного и устойчивого мола в акватории морского порта, обеспечивающего адекватное волногашение при исключении смещений элементов при мощном воздействии волн.
Основной технический результат предлагаемого устройства -повышение степени волногашения за счет специальной конструкции при обеспечении устойчивости, надежности и долговечности. Технический результат, кроме того, заключается в синергии откосного профиля мола с его двухрядной конструкцией и в реализации совокупности волногасителей сплошного и сквозного типов.
Технический результат достигается следующим образом.
Оградительный мол содержит два ряда свай и насаженные на сваи в ряды волногасящие элементы, причем ряды свай с волногасящими элементами образуют ряжевую конструкцию с заполнением внутреннего пространства наброской из камня или бетонных блоков.
Отличительной особенностью является то, что ряды свай выполнены в виде козловых опор с наклоном к вертикали, насаженные на сваи волногасящие элементы представляют собой бетонные блоки в виде пустотелых параллелепипедов и снабжены выступами для последовательного закрепления в рядах путем насаживания на пару соседних свай в каждом из двух свайных рядов, причем нижние ряды волногасящих элементов у дна моря выполнены в виде сплошных непроницаемых плит, внутреннее
пространство между которыми заполнено наброской из горной массы, в том числе карьерных отходов. Верхние ряды волногасящих элементов у поверхности моря выполнены со сквозными каналами, внутреннее пространство между верхними рядами волногасящих элементов заполнено бетонными блоками, а выступающая над поверхностью моря наброска выполнена из фасонных бетонных блоков.
Отличием мола также является то, что забитые в два ряда сваи выполнены в виде козловых опор с наклоном к вертикали от 3 до 30°.
Кроме того мол отличается тем, что волногасящие элементы представляют собой бетонные блоки в виде параллелепипедов (ПП) с выступами и имеют 
- образное поперечное сечение, при этом размеры ПП определяются соотношением
где L1 - длина одной из сторон ПП, равная или чуть большая диаметра d трубчатой сваи;
L2 - длина смежной к стороне с длиной L 1=d стороны ПП, причем L2
d;
L3 - длина третьей, наклонной к вертикали стороны ПП, которая составляет от одной до 3-х длин стороны L1;
R - длина горизонтальной стороны сечения ПП;
d - диаметр трубчатой сваи.
В конкретном случае выполнения мола в качестве бетонных блоков, заполняющих внутреннее пространство между верхними рядами волногасящих элементов, использованы бетонные массивы, выполненные в виде кубов или ПП.
При этом мол отличается тем, что выступающая над поверхностью моря наброска выполнена из фасонных бетонных блоков - гексабитов.
В частных случаях выполнения мола сквозные каналы волногасящих элементов выполнены круговой или овальной, или квадратной, или прямоугольной формы, или в виде их комбинаций.
В одном из вариантов выполнения мола насаженные на сваи волногасящие элементы верхних рядов у поверхности моря выполнены из проницаемых фасонных бетонных блоков, например гексабитов.
На фиг.1 представлена общая схема конструкции оградительного мола, фиг.2 иллюстрирует конструкцию козловой опоры наклонной боковой стенки мола.
Оградительный мол (фиг.1) содержит два ряда свай 1 и насаженные на них волногасящие элементы 2, нижние ряды которых у дна моря выполнены в виде сплошных непроницаемых плит 3, внутреннее пространство между которыми заполнено наброской 4 из горной массы, в том числе карьерных отходов. Волногасящие элементы 5 у поверхности моря выполнены со сквозными каналами 6, внутреннее пространство между верхними рядами волногасящих элементов заполнено бетонными блоками 7. Выступающая над поверхностью моря наброска выполнена из фасонных бетонных блоков 8. Волногасящие элементы представляют собой (фиг.2) бетонные блоки в виде пустотелых параллелепипедов 9 и снабжены выступами 10, и включают нижние ряды 11 у дна моря из сплошных непроницаемых плит 3 и верхние ряды 12 у поверхности моря из плит 5 со сквозными каналами 6.
Защита акватории от волнения посредством предложенного оградительного мола производится следующим образом.
Повышение степени волногашения достигается путем использования трех различных по конструкции рядов волногасящих элементов, размещенных по высоте наклонной стенки мола. Основное волногашение в приповерхностном слое происходит за счет волногасящих элементов 5 со сквозными каналами 6, насаженных на сваи 1 и размещенных в верхнем ряду 12, и бетонных блоков 7. Гашение волн в природной зоне осуществляется на сплошных непроницаемых плитах 3 нижнего ряда 11, укрепленных наброской 4 из горной массы (карьерных отходов). В верхней части мола волны гасятся наброской из фасонных бетонных блоков 8. Наклонная стенка мола, повышающая степень волногашения [7], выполнена в виде козловых
опор свай 1 с наклоном к вертикали от 3 до 30°. Диапазон углов наклона обосновывается тем, что при углах меньше 3° стенка близка к вертикальной, и эффект волногашения снижается, а при углах больше 30° снижается функциональная возможность применения мола в качестве причала. При этом наиболее эффективное волногашение происходит при соотношении высот нижних рядов 11, верхних рядов 12 и наброски 8, равном 3:2:1.
Для обеспечения прочного насаживания волногасящих элементов 2 (сплошных непроницаемых плит 3 и элементов 5 со сквозными каналами 6) на сваи 1 они выполнены в виде пустотелых параллелепипедов 9 и снабжены выступами 10. При этом размеры выступов 10 определяются выражением (1) для плотного насаживания элементов 2 на сваи 1.
Наиболее полное волногашение обеспечивается при заполнении внутреннего пространства между верхними рядами 12 волногасящих элементов 5 бетонными блоками (массивами) 7, выполненными в виде кубов или параллелепипедов. Оптимальной для волногашения и надежности сооружения служит также выполненная из фасонных блоков-гексабитов выступающая над поверхностью моря наброска 8 мола.
Сквозные каналы 6 волногасящих элементов 5 могут быть в частных случаях выполнены круговой или овальной, или квадратной, или прямоугольной (см. фиг.2) формы, или в виде их комбинаций. В одном из вариантов выполнения мола насаженные на сваи 1 волногасящие элементы 5 верхних рядов 12 могут быть выполнены из фасонных бетонных блоков, например гексабитов.
Таким образом, за счет существенных признаков предложенного мола: наклонной стенки мола в совокупности с его ряжевой конструкцией и наброской в приповерхностной части бетонными блоками в виде кубов (или параллелепипедов), а также трех видов волногасящих элементов, установленных в наклонную стенку, обеспечивается технический результат - повышение степени волногашения, а также повышение устойчивости, надежности и долговечности мола. Как показало моделирование
(В.М.Шахин, НИЦ «Морские берега», г.Сочи, 2003 г.), подтвержденное натурными испытаниями гидротехнических сооружений фирмы «Спецфундаментстрой» (г.Геленджик), повышение степени волногашения предложенным оградительным молом по сравнению с прототипом составляет 1,1-1,3 раза, а в ряде случаев достигается полное гашение волн.
ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ
I. Прототип и аналог:
1. RU 17706 U 1, 20.04.2001 (прототип).
2. RU 2090692 С 1, 20.09.1997 (аналог).
3. SU 1666610 А 1, 30.07.1991 (аналог).
4. SU 1330241 А 1, 20.08.1987 (аналог).
5. SU 1382898 А 1, 20.03.1988 (аналог).
II. Дополнительные источники по уровню техники:
6. RU 2002122476 А, 20.02.2004.
7. Морской энциклопедический справочник: В 2-х томах. Том 2 / Под ред. Н.Н.Исанина. - Л.: Судостроение, 1987, 520 с. (см. Оградительные сооружения, с.15-17).
1. Оградительный мол, содержащий два ряда свай и насаженные на сваи в ряды волногасящие элементы, причем ряды свай с волногасящими элементами образуют ряжевую конструкцию с заполнением внутреннего пространства наброской из камня или бетонных блоков, отличающийся тем, что ряды свай выполнены в виде козловых опор с наклоном к вертикали, насаженные на сваи волногасящие элементы представляют собой бетонные блоки в виде пустотелых параллелепипедов и снабжены выступами для последовательного закрепления в рядах путем насаживания на пару соседних свай в каждом из двух свайных рядов, причем нижние ряды волногасящих элементов у дна моря выполнены в виде сплошных непроницаемых плит, внутреннее пространство между которыми заполнено наброской из горной массы, в том числе карьерных отходов, верхние ряды волногасящих элементов у поверхности моря выполнены со сквозными каналами, внутреннее пространство между верхними рядами волногасящих элементов заполнено бетонными блоками, а выступающая над поверхностью моря наброска выполнена из фасонных бетонных блоков.
2. Мол по п.1, отличающийся тем, что забитые в два ряда сваи выполнены в виде козловых опор с наклоном к вертикали от 3 до 30° .
3. Мол по п.1, отличающийся тем, что волногасящие элементы представляют собой бетонные блоки в виде параллелепипедов (ПП) с выступами и имеют 
- образное поперечное сечение, при этом размеры ПП определяются соотношением
где L1 - длина одной из сторон ПП, равная или чуть большая диаметра d трубчатой сваи;
L2 - длина смежной к стороне с длиной L 1=d стороны ПП, причем L2d;
L3 - длина третьей, наклонной к вертикали стороны ПП, которая составляет от одной до 3-х длин стороны L1;
R - длина горизонтальной стороны сечения ПП;
D - диаметр трубчатой сваи.
4. Мол по п.1, отличающийся тем, что в качестве бетонных блоков, заполняющих внутреннее пространство между верхними рядами волногасящих элементов, использованы бетонные массивы, выполненные в виде кубов или ПП.
5. Мол по п.1, отличающийся тем, что выступающая над поверхностью моря наброска выполнена из фасонных бетонных блоков-гексабитов.
6. Мол по п.1, отличающийся тем, что сквозные каналы волногасящих элементов выполнены круговой или овальной, или квадратной, или прямоугольной формы, или в виде их комбинаций.
7. Мол по п.1, отличающийся тем, что насаженные на сваи волногасящие элементы верхних рядов у поверхности моря выполнены из проницаемых фасонных бетонных блоков, например гексабитов.
