Оградительные сооружения, классификация

Оградительные сооружения по расположению подразделяются на внешние и внутренние.

Внешними называют оградительные сооружения, предназначенные в основном для защиты акватории порта от проникания на нее со стороны моря волнения, течений, наносов и движущегося льда, а в некоторых случаях - для защиты подходных каналов от заносимости. От волнения акваторию порта защищают образом волноломы и молы. От течений, наносов и льда или от одного из этих факторов акваторию защищают преимущественно оградительные дамбы. Они же применяются для защиты территории от затопления, а также подходных каналов от заносимости. Одновременно они, конечно, защищают находящиеся в канале суда и от воздействия других факторов, в том числе и волнения. Обычно дамбы выполняют откосного профиля из местных грунтов с устройством защитного покрытия, поэтому на водохранилищах, по существу, все оградительные сооружения являются дамбами.

К внутренним относятся оградительные сооружения, расположенные на акватории порта и отделяющие одну часть от другой. В том случае оградительные сооружения предназначаются не столько для защиты акватории от волнения, проникающего с моря, сколько для того, чтобы воспрепятствовать образованию волн на самой акватории или оградить бассейны специального назначения, например нефтяные гавани.

Иногда при расширении акватории за счет строительства новых оградительных сооружений внутренними могут оказаться старые внешние оградительные сооружения; в этом случае их существование должно быть специально обосновано

К внутренним оградительным сооружениям относятся также шпоры сооружения, примыкающие к другим сооружения; иногда шпорами называют и короткие молы.

По форме поперечного сечения оградительные сооружения подразделяют на сооружения вертикального профиля (рис.), откосного профиля (рис.) и смешанного типа. Кроме того, выделяют оградительные сооружения специальных типов: сквозные, плавучие, пневматические и гидравлические.

а и б – вертикального профиля гравитационного и свайного типа; в – откосного профиля; г – смешанного типа; 1 – постель, 2 – подводная стенка, 3 – надстройка, 4 – шпунтовое или свайное ограждение, 5 – заполнение.

Оградительные сооружения вертикального профиля – делят на два типа: гравитационные и свайные. Устойчивость сооружений первого типа обеспечивается благодаря силам трения, развивающимся по контакту сооружения с основанием и пропорциональным весу сооружения, а устойчивость сооружений второго типа – благодаря защемлению конструкций в грунте основания.

Оградительные сооружения откосного профиля различают по виду покрытия откосов, конструкции ядра, крутизне откосов, оформлению гребня сооружения и другим признакам.

В сооружениях смешанного типа вертикальную стенку выполняют всегда гравитационной.

Для обеспечения необходимых прочности, устойчивости и долговечности оградительных сооружений при их проектировании нужно учитывать ряд факторов, важнейшими из которых являются гидрологические и инженерно – геологические.

К гидрологическим факторам относят: волнения, лед, колебания уровня и течения. Наибольшее значение для оградительных сооружений имеет волнение.

При расчете оградительных сооружений, как правило, учитывают воздействие только ветровых волн, параметры которых (высоту и длину) в районе порта определяют в зависимости от скорости ветра, продолжительности его действия.

Для портов, замерзающих полностью или частично, необходимо учитывать воздействие льда на оградительные сооружения. Морской лед может оказывать на сооружения, следующие механические воздействия: в виде статического давления при навале дрейфующих ледяных нолей, при термическом расширении и нагромождении льда перед сооружением, динамического давления при ударе отдельных крупных льдин, истирающего действия при движении льда у сооружения, нагрузок от примерзшего к сооружению льда при понижении или повышении уровня воды.

Нагрузки ото льда в значительной степени определяются его свойствами, которые существенно меняются в зависимости от внешних условий, как в пространстве, так и во времени, что сильно затрудняет их изучение и обобщение.

Колебания уровня, вызываемое целым рядом причин, могут быть периодическими и непериодическими. Наибольшие изменения уровня наблюдаются при приливно–отливных и при сгонно–нагонных колебаниях. Для нашей страны эти изменения составляют соответственно до 11 м (Охотское море) и 3…5м (Азовское море). Колебания уровня существенно влияют на характер волнения в районе сооружений, компоновку порта, конструкцию сооружений, объем дноуглубительных работ, технологию строительства.

Наиболее полную характеристику колебаний уровня в данном пункте можно получить из анализа кривых повторяемости и обеспеченности, построенных по данным наблюдений для определенного интервала времени. Пользуясь этими материалами, можно определить характерные уровни и в первую очередь их экстремальные значения определенной обеспеченности, что необходимо для обоснованного назначения отметки портовой территории и глубины воды на подходах к порту и у причалов.

Морские течения различного происхождения не оказывают силового воздействия на сооружения, но обуславливают наряду с воздействием ветра дрейф ледяных полей и движение отдельных льдин, а также перемещают иногда огромные массы песка и ила, что ведет при определенных условиях к заносимости морских каналов и портовых акваторий. Следует отметить, что перемещение наносов происходит в результате совместного действия течений и волнения, и чем крупнее наносы, тем большую роль играет волнение.

Выбор типа и конструкции оградительных сооружений в значительной степени зависит от инженерно – геологических условий. Более того, зачастую при неблагоприятных условиях вообще не возможно осуществить строительство оградительных сооружений без специальных мероприятий, обычно весьма дорогих. Как правило, такая ситуация возникает при залегании в основании сооружений слабых илистых грунтов, что в реальных условиях наблюдается довольно часто вследствие специфики образования морских отложений в прибрежной зоне моря. С другой стороны, выход на поверхность дна коренных скальных пород, которые являются хорошим основанием, резко удорожает строительство порта, если необходимо провести в большом объеме дноуглубительные работы. Наконец, наличие крупных включений в грунте (валунов) очень осложняет, а в ряде случаев и полностью исключает применение свайных конструкций.

Характер грунтов, как известно, влияет не только на конструкцию сооружений, но и на методы их воздействия. Причем нарушения технологии строительства, определяемой грунтовыми условиями, приводят в ряде случаев к созданию аварийной ситуации.

В связи с этим, изучение инженерно – геологических условий в месте строительства оградительных сооружений является одной из наиболее важных и ответственных задач. В комплексе инженерно – геологических исследований всегда следует предусматривать изучение геоморфологии морских побережий, что позволит составить представление о возможных изменениях в движении наносов и переформировании берегов после возведения оградительных сооружений.

Внешние оградительные сооружения обычно строят в районах побережья, где наблюдается частое и сильное волнение, поэтому к ним предъявляют требование живучести на любой стадии строительства. С этих позиций конструкцию оградительных сооружений оценивают по периоду времени с начала возведения отдельной секции мола до завершения такого этапа строительства, когда конструкция может воспринять расчетные нагрузки. Чем меньше этот период времени, тем в большей степени данная конструкция, удовлетворяет указанному требованию к таким конструкциям, относятся массивы – гиганты, железобетонные оболочки большого диаметра и сооружения откосного профиля при соответствующей технологии их строительства.

При выборе и конструкции оградительных сооружений все указанные факторы рассматриваются совместно, проводится технико– экономическое сравнение возможных вариантов и выбирается оптимальный вариант, в наибольшей степени отвечающий конкретным физико – географическим условиям и технологическим требованиям при наименьшей стоимости.