Подводно-технические работы, водолазное дело и мониторинг морских нефтегазовых сооружений (стр. 12 )

В процессе работ труба должна быть постоянно погружена в укладываемый раствор на глубину не менее 0,8 м (рис.67).

В качестве крупного заполнителя для подводной бутовой клад­ки используют камень крупностью 150—400 мм, а для подводно­го бетона марки 150 и выше — щебень крупностью 40—150 мм, с объемом пустот более 45%

Цементный раствор должен иметь подвижность, обеспечива­ющую его свободное растекание в заполнителе.

Радиус действия труб назначают не более 3 м при заливке камня и не более 2 м — при заливке щебня.

Комплект оборудования и механизмов для подводного бетони­рования должен обеспечивать непрерывность укладки с заданной интенсивностью, равномерное заполнение бетоном (раствором) всего бетонируемого блока, удобство и безопасность работ.

Для оценки эффективности подводного бетонирования были проведены испытания на сжатие образцов диаметром 15 и высотой 15 см, извлеченных из подводных бетонных сооружений, забетони­рованных различным способом.

Испытаниями установлено, что наивысшая прочность бетона достигнута при бетонировании способом ВПТ. Кроме того, при бето­нировании способом ВПТ кладка получается наиболее монолитной.

Для подачи бетона под воду обычно применяют стальные тру­бы, составленные из отдельных звеньев. Соединения звеньев осуществляют на плотных водонепроницаемых фланцах с 4—6 болтами. Верхняя часть трубы, примыкающая к воронке бетонирования, со­бирается из отдельных звеньев длиной 1—2 м. Диаметр труб зави­сит от их пропускной способности, м3/ч, и принимается равным, мм:

150 при пропускной способности 6

200…………………………………..11

250…………………………………..17

300…………………………………..25

Толщину стенки для труб диаметром 150-200 мм принимают 3-4 мм, а при диаметре 250-300 мм 5-6 мм.

Нижняя часть трубы оборудуется пробкой, закрепленной подвеской из каната к бункеру. Бункера и воронки для загрузки труб бетоном изготовляют из стали толщиной 3—5 мм с обвязкой из уголков. Для подъема и опускания трубы на бункере устраивают серьги. Высота подвеса траверсы от бункера должна быть насм более длины наибольшего из удаляемых звеньев.

Для защиты вливающих труб при бетонировании способом ВР и при высоте бетонируемого блока менее 6 м устраивают шахты круглого сечения диаметром от 25 до 40 см из вертикальных стер­жней диаметром 16—22 мм и спиральных колец диаметром 4— 8 мм. При высоте блока более 6 м шахты делают квадратными, се­чением от 25 до 40 см из уголков 75х100 мм, соединенных в каркас стержнями диаметром 10—12 мм.

Повышение качества укладки подводного бетона достигается вибрированием наполненных смесью вливающих труб с помощью площадочных вибраторов, закрепляемых на кронштейне, приварен­ном к трубе. Хорошие результаты получаются при глубинном виб­рировании смесей.

Бетон и раствор подаются к месту укладки бетононасосами и пневмонагнетателями.

По способу действия бетононасосы бывают непрерывного и периодического действия. В современном строительстве распрост­ранены поршневые бетононасосы периодического действия с механическим и гидравлическим приводом.

Бетононасосы с механическим приводом, совершают 45—50 двойных ходов поршня в 1 мин, вытесняя за каждый двойной ход от 5 до 25 л смеси в трубопровод. Диаметр питающих трубопрово­дов 150—280 мм. Дальность подачи: по горизонтали до 250 м, по вертикали до 30 м. Максимальный размер заполнителя в бетонной смеси 70 мм. Бетононасосы с гидравлическим приводом совершают 4—10 двойных ходов в 1 мин, вытесняя за один ход поршня до 100 л смеси. Более простое устройство, возможность создавать од­нотипные конструкции с широким диапазоном подачи делают на­сосы с гидроприводом более прогрессивными, чем бетононасосы с механическим приводом.

Для транспортирования по трубам бетонных смесей и раство­ров наряду с бетононасосами широко применяют пневмонагнетатели, которые бывают двух основных типов: вертикальные и горизонтальные.

Бетононасосы и пневмонагнетатели выбираются в зависимости от объемов намечаемых работ и требуемой производительности бетонирования.

Сменная эксплуатационная производительность Па бетононасо­са определяется по формуле:

ПЭ = ПТКТ, (30)

где ПТ — техническая производительность, м3/ч (определяется по паспорту); К — коэффициент использования машины по времени, равный 0,7;

Т — средняя продолжительность смены, ч.

Техническая характеристика ПТ ппевмонагнетателя определяет­ся по формуле:

ПT = Vn, (31)

где V — вместимость пневмонагнетателя по загрузке, м3;

- число циклов в 1 ч; (32)

t — время на загрузку нагнетателей, открывание, закрывание и

очистку затвора, открывание и закрывание кранов, с; L — дальность транспортирования смеси, м; и — средняя скорость транспортирования, м/с.

Техническая производительность пневмонагнетателей в зависи­мости от вместимости, скорости и дальности транспортирования при­ведена в табл. 24.

При одновременной подаче бетонных смесей по вертикали и го­ризонтали сопротивление движению смеси больше на вертикаль­ных. участках.(для преодоления гидростатического давления на 1 м столба бетона требуется дополнительно 2,4*104 Па воздуха).

B зависимости от интенсивности укладки бетона, общих объе­мов работ, а также от дальности и высоты подачи смеси требуется различное число машин.

Таблица 24. Техническая производительность пневмонагнетателей, м3/ч

Для бетонирования конструкций под водой применяются пла­вучие бетонные установки и бетонные плавучие заводы.

Плавучая самоходная установка для бетонирования методом Г. шприц-бетона смонтирована на базе переоборудованного грузового теплохода. Запасы строительных материалов размещены в носовом трюме, а необходимое оборудование — в кормовом трюме. Подго­товка заполнителей и погрузка их на судно выполняются на бере­говой базе. Установка для ремонта сооружений шприц-бетоном включает в себя бетоносмеситель, пескоструйный аппарат, водяной насос, компрессоры и бетон-шприц-машину С-360А. Подача готовой бетонной смеси на ремонтируемую поверхность осуществляется с помощью компрессоров производительностью 10 м3/мин каждый. Рабочее давление в бетон-шприц-машине поддерживается в преде­лах 0,15—0,35 МПа. Расстояние от сопла до поверхности бетона при торкретировании принимается равным 1—1,2 м.

Подвод электроэнергии мощностью 90 кВт для питания уста­новки осуществляется с берега. Производительность плавучей самоходной установки составляет 20—50 м2/смена (при средней толщине наносимого слоя 7—12 см). С одной стоянки ремонтируется сооружение длиной 20 м.

Для приготовления бетонной смеси при строительстве волноло­мов, бун и т. п. применяют плавучие бетонные заводы производи­тельностью 15 тыс. м3/год (рис.68). Завод размещен на двух сухо­грузных баржах грузоподъемностью 250 т каждая: на одной барже размещен кран со сменными грейферами вместимостью 0,35 и 0,5 м3, производительностью 7,1 —10 м3/ч для производства погру­зочных работ и подачи бетонной смеси на место укладки, бетоно-смесительный комплекс с бетоносмесителем вместимостью 500 л, трюмы для хранения цемента, паровой котел производительностью 450 кг/ч для подогрева воды и заполнителей в зимнее время; на другой барже установлен грейферный кран с ковшами вмести­мостью 0,35 и 0,5 м3 и емкости для хранения песка и щебня. Бетон­ная смесь может подаваться на место укладки бетононасосом или краном в бадье. В состав завода включены два дизель-генератора мощностью 50 кВт каждый.

Рис. 68. Плавучий бетонный завод:

1 — трюм вместимостью 60 м3 для цемента; 2 — кран со сменными грейферами вместимостью 0,35 и 0,5 м3; 3 — бетоносмеситель вместимостью 500 л; 4 — раздаточный бункер для заполнителей; 5 — раздаточный бункер для цемента; 6 — ковшовый элеватор; 7 — пневморазгрузчнк цемента; 8 — склады щебня; 9 — склад песка

Работы по возведению сооружений из монолитного бетона включают подготовку постели грубым ровнением, установку опалубки и заполнение ее бетоном. Опалубку монтируют на предварительно забитых сваях из устана­вливаемых щитов, которые должны плотно прилегать друг к другу. Если это не удается, водолаз должен законо­патить все неплотности паклей. Зазор между опалубкой и основанием заделывают снаружи мешками с песком и камнями. Их заполняют примерно на 2/3 и подают на конце водолазу. Укладку ведут не менее чем в два ряда так, чтобы мешки верхнего ряда располагались со сдви­гом на половину длины по отношению к мешкам нижнего ряда. Поверх мешков укладывают крупные камни. Если зазор между нижней кромкой опалубки и основанием неве­лик, то для его заделки используют паклю.

Заполнять опалубку бетоном можно способом восхо­дящего раствора и способом вертикально перемещаю­щихся труб. Оба способа предусматривают укладку бетона с поверхности. Для бетонирования способом вос­ходящего раствора (рис. 69 а) бетонируемый объем после установки в нем труб для подачи бетонного раствора заполняется булыжником или рваным камнем. Раствор подается в каждую из труб без больших перерывов так, чтобы его уровень в трубах не опускался ниже уровня воды. Для бетонирования способом вертикально переме­щающихся труб (рис. 69. б) используют бетон, содер­жащий гравий или щебенку. Смесь подают по трубам порциями без перерыва. По мере заполнения объема трубы поднимают так, чтобы их нижние концы были погружены в бетон на глубину 0,6—1,0 м. Водолазные работы при укладке бетона обоими способами заклю­чаются в наблюдении за опалубкой, чтобы своевременно обнаружить неплотности и устранить их.

Рис. 69. Укладка бетона при возведении сооружений: а — способ восходящего раствора; б — способ перемещающихся труб

1 — тали; 2 — лоток; 3 — стрела; 4 — бетономешалка; 5 — фланцы труб; 6 — трубы; 7 — ограждение трубы; 8 — камни; 9 — бетонный раствор; 10 —. опалубка; 11 — воронки; 12 — эстакада; 13 — вагонетка; 14 — бетон; 15 – лебедка

5. ПОДВОДНЫЕ РАБОТЫ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ

5.1. Сооружения из массивов правильной кладки

Причальные и оградительные стенки правильной кладки воз­водятся наиболее просто, а, следовательно, и наиболее часто.

Бетонные массивы, изготовленные на берегу, укладывают краном правильными рядами (курсами) без применения раство­ра в швах. Вес отдельных массивов может достигать 50—100 тс.

Перед началом укладки первого курса массивов водолазы про­изводят контрольные промеры постели и ее осмотр. Если име­ются размытые и заиленные места, то водолазы удаляют гидро­монитором ил, а затем выравнивают постель, укладывая камни вплотную друг к другу. Готовность постели для установки мас­сивов оформляют актом, а место установки обозначают буй­ками.

Первый массив укладывают на углу или по центру стенки или головы. Для этого кран с массивом подтягивают к буйку и опус­кают под воду массив с таким расчетом, чтобы до постели оста­валось расстояние не более 25 см. Затем опускают водолаза, ко­торый осматривает положение массива по отношению к месту его укладки. Результаты осмотра водолаз передает по телефону. Окончательное опускание массива на постель производят толь­ко по указанию водолаза, который ломом направляет его до установки в проектное положение.

Разбивку кордонной линии первого курса массивов под водой производят при помощи длинных железобетонных свай, метал­лических швеллеров, балок.

Целесообразно применять специальный кондуктор (рис. 70). При таком способе можно производить одновременно с большой точностью разбивку трех курсов на секции длиной до 50 м.

При установке последующих массивов водолаз проверяет пра­вильность укладки рейкой, прикладывая ее к сторонам двух, ранее уложенных, нижних или боковых массивов. Положение каждого массива, величину швов и бермы надлежит про­верять после укладки каждого курса. Швы, появившиеся на переломах плана и профиля, водолаз заполняет камнем или бетоном, который подается в мешках.

Укладку защитных массивов на бермы и откосы постели сле­дует производить после уста­новки первого курса массивов стенки с предварительной про­веркой состояния бермы и от­косов. Для строповки блоков применяют обыкновенные стро­пы, специальные ключи или клещевые захваты.

Рис. 70. Кондуктор для установки массивов под водой: 1-направляющий трос; 2-ролик; 3-металлическая плита; 4-буй; 5-компрессор; 6-шланг

После окончания монтажа производят статическую огрузку отдельной части сооружения, укладывая наверх его бетонные блоки, предназначенные для дальнейшего монтажа стенок. По­сле огрузки кладки при проверочном водолазном осмотре над­лежит установить состояние массивов и кладки в целом, а также отсутствие деформаций (сдвигов, выпучин).

Рис. 71 .Плавучее устройство для промерочных работ: 1-понтоны; 2-рельсы; 3-тележка; 4-привод; 5-площадка; 6-лебедки; 7-шток; 8-нивелирная рейка

Промерочные работы выполняют футштоком или нивелиров­кой, а при больших объемах применяют специальное плавучее устройство (рис. 71), которое представляет собой конструкцию из четырех цилиндрических понтонов диаметром 1000 мм, дли­ной 2,5 м, с деревянной платформой. На платформе уложены рельсы, по которым может перемещаться тележка с мерной рей­кой. Перемещение тележки осуществляется от привода, уста­новленного на площадке. При промерах устройство при помо­щи лебедок устанавливают по створу, закрепляют якорями и при помощи передвижной тележки и закрепленного штока с ни­велирной рейкой производят точную нивелировку укладывае­мых массивов.

Установку каждого курса массивов фиксируют следующими документами: чертежом, на котором показано расположение мас­сивов в плане с указанием заводского номера каждого массива, даты изготовления и даты установки; схемой с указанием поло­жения каждого массива относительно кордонной линии (для первого курса) и относительно нижележащих массивов (для ос­тальных курсов); журналом нивелирования.

5.2. Сооружения из массивов-гигантов

Массивы-гиганты представляют собой сборные железобетон­ные плавучие короба с продольными и поперечными перегород­ками (рис.72). Их изготавливают чаще всего на берегу, собирая из сборных железобетонных элементов. После сборки каждый массив-гигант испытывают на непроницаемость, для этого в его отсеки, начиная с торцовых к центральным в шах­матном порядке заливают воду.

Рис. 72. Конструкция массива-гиганта: 1 — торцовые стенки; 2 — лицевая стенка; 3— диафрагма; 4 — средняя стен­ка; 5 — задняя стенка; 6 — плита днища; 7 — контрфорс консоли днища.

Воду заливают в отсеки до уровня, равного осадке. Если при осмотре стенок пустых отсе­ков в них не обнаружена течь в виде капель, струй или подте­ков, массив-гигант считается непроницаемым и пригодным для установки в сооружение.

Стапельные площадки, на которых изготавливают массивы-гиганты, должны быть приспособлены для перемещения масси­вов и спуска на воду.

Расчетная глубина воды hп м, на пороге спускового стапеля определяется по формуле:

hп = h0 +Bi + , (29)

где ho -осадка массива-гиганта, м;

В —размер массива-гиганта вдоль стапеля, м;

i —уклон стапеля, i = 0,1—0,125; h — запас на возможное понижение уровня воды во время спуска мас­сива-гиганта на воду h = (0,34-0,5) м.

Для изготовления массивов-гигантов используют иногда пла­вучие или сухие доки, а также слипы судостроительных и судо­ремонтных заводов.

При наличии благоприятной погоды массив-гигант отводят к месту установки, в противном случае его буксируют к месту от­стоя, в защищенную акваторию. Для буксировки массива-гиган­та, а также для его установки на якорях в пункте отстоя на нем устраивают деревянный настил из щитов, на котором по уг­лам массива-гиганта устанавливают лебедки с канатами и кнех­ты. Кроме того, на массиве-гиганте располагают насосы авто­номного действия, навешивают кранцы, а на торцовых стенах, закрепляют вехи.

При недостаточной устойчивости массива-гиганта его притапливают, заполняя водой часть его отсеков.

На небольшое расстояние массив-гигант транспортируют бук­сиром, устанавливая под бортом массива пли его кормой вспо­могательный катер с водоотливным насосом (рис.73, а).

Рис. 73. Технологическая схема буксировки и установки массивов-гигантов: 1 — маcсив-гагант; 2 — буксир; 3 — брага из мягкого каната; 4 — настил из досок; 5 — бревенчатые накладки; 6 — лебед­ки; 7 — установленные массивы; 8— вехи; 9 — якоря; 10 — кнехты.

При буксировке массива-гиганта на расстояние в несколько десятков

или сотен километров вокруг него обводят мягкий канат, пред­варительно закрепив по углам бревенчатые накладки (рис.75 б). Доставленный к месту укладки, массив-гигант при помощи буксирных катеров на четырех якорях устанавливают над мес­том его погружения (рис. 73 в), контролируя правильность ус­тановки в плане по вехам с помощью геодезических инстру­ментов. Последующие массивы опускают рядом с уже установ­ленными при помощи одного или двух буксировщиков (рис.73 г, д).

При буксировке массива-гиганта к месту его установки не­обходимо определить силу тяги Рб на крюке буксировщика, ко­торая равна сумме сил сопротивления воды и сопротивления от ветра, волн, уклона реки и других путевых условий. Сила со­противления воды Рв, Н, определяется по формуле:

(34)

где f1 и f2 - коэффициенты соответственно сопротивления смоченной лобовой поверхности (f1 = 0,06) и трения смоченных бортовых и дни­щевой поверхностей массива-гиганта (f2= 1,5* 10-4… 2*10-4); S1 и S2 — площадь поверхностей массива-гиганта, м2: лобовой S1, борто­вых и днищевой S2; vб — скорость буксирования, м/с.

Необходимая мощность, кВт, буксира определяется по фор­муле:

Nб=10-3Рбvб, (35)

где Рб - сила тяги на крюке буксировщика, Н.

Погружают массив-гигант на постель, заполняя водой от­дельные отсеки, открыв кингстоны в днище или на борту мас­сива. Заполнение водой секций может быть выполнено также при помощи насосов, установленных на плавучих средствах ря­дом с погружаемым массивом. После проверки правильности установки массива-гиганта в проектное положение загружают его отсеки камнем, гравием, песчано-гравийной смесью или песком. Отсеки, подвергающиеся воздействию волновых и ле­довых нагрузок, заполняют бетоном.

5.3. Причальные сооружения типа больверк

Причальные соору­жения из тонкой вертикальной стенки, называемые больверками, чаще всего строят из деревянного, металлического или же­лезобетонного шпунта. Для придания большей устойчивости стенке к ней часто прикрепляют анкерное устройство.

Перед установкой шпунта обследуют дно, расчищают и уг­лубляют его.

Наиболее распространенными являются следующие способы погружения шпунта:

-способ механической забивки с использованием сваебойного агрегата, состоящего из копра (башенного крана )своебойного молота и механизмов для подъема и опускания стрел, а также перемещения башни, стрел и молота;

-способ вибропогружения шпунта, при котором применяют вибропогружатели, подвешиваемые на крюк крана или копра;

-способ погружения шпунта подмывом с использованием гид­равлической подмывной установки;

-комбинированный способ, сочетающий в себе несколько пе­речисленных способов и технических средств.

Копры для забивки шпунта могут быть сухопутными и пла­вучими. В зависимости от принципа действия молота копры бы­вают паровоздушные (простого или двойного действия) и ди­зельные (штанговые и трубчатые), их основные параметры приведены в табл. 25.

Таблица 25

Молоты	Масса ударной части, кг	Энергия удара, кДж	Частота ударов в минуту не менее	Общая масса, кг, не более
Паровоздушные: простого действия двойного действия Дизельные: штанговые трубчатые	3000—8000 95—2300 140—2—7500	38—100 1,4—14 1—30 11-135	45—35 275—120 100—50 55—45	4200—10—6550 243—4— 14000

В процессе погружения шпунта сваебойной установкой вы­полняют следующие операции: перемещение установки к месту работы, подтаскивание, подъем и установку шпунта, забивку шпунта с измерением глубины его погружения и испытание.

При вибрационном погружении шпунта применяют вибропо­гружатели (табл. 26), которые устанавливают на наголовник сваи. Принцип действия вибропогружателя основан на взаим­ной ликвидации горизонтальных сил, вызываемых дисбаланса­ми вибратора и суммированием направленных вниз вертикаль­ных сил, создающих условия для погружения сваи в грунт.

Хорошие результаты показывают вибромолоты (табл. 27), в которых совмещены вибрационный и ударный способы погру­жения шпунта.

Погружение шпунта способом подмыва основано па рыхлении и частичном вымывании грунта из-под его нижнего осно­вания при помощи водяной струи, истекающей под давлением до 0,5 МПа из насадка с диаметром выходного отверстия от 32 до 62 мм. Последний метр шпунта погружают, забивая его в грунт основания механическими средствами, прекращая по­дачу воды к насадку в нижнем основании сваи.

После установки шпунта причальную стенку анкеруют сталь­ными тягами диаметром 90—95 мм, натягивают их и выполня­ют обратную засыпку грунта за стенку причала. Технология строительства причала типа больверк из металлического шпунта может быть осуществлена в соответствии со схемой, представленной на рис. 74.

Таблица 26

Таблица 27.

Рис. 74. Схема строительства причала типа больверк по этапам: а — погружение шпунта; б, в — погружение соответственно анкерных и деревянных свай; г — .монтаж анкерных тяг; д — отсыл­ка призмы; е — отсылка. грунта и фильтра; ж — бетонирование оголовка и монтаж отбойной рамы; з — монтаж проводок; и - подсыпка грунта.; 1 — бульдозеры; 2, 3 — (Кондукторы для погружения соответственно анкетных и деревянных свай; 4 — плот; 5—контейнер для камня и щебня; 6 — площадка для отбойных рам; 7 — автокраны; 8 — емкости для бетона; 9 — опалубка оголовка; 10 — плавраны; 11—обратный фильтр; 12 — каменная приема; 13, 15, 16 — баржи соответственно с анкерами, сваями

и шпунтовыми пакетами; 14 —- плот; 17 — направляющие.

5.4. Уголковые причальные сооружения

При строительстве причалов в тяжелых грунтах, недопускающих забивку шпунта и свай применяют причальные сооружения уголкового типа из сборных железобетонных элементов. Уголковые причальные на­бережные бывают трех видов: контрфорсный, с внутренней и внешней анкеровкой (рис.75).

а)

б)

в)

Рис. 75. Типы уголковых причальных сооружении: а — контрфорсное; б—с внутренией анкеровкой; а— с внешней анкеровкой; 1—отбойное устройство; 2 — надстройка; 3 -— обратная засыпка; 4 — контрфильтр; 5 —каменная постель; 6 — фундаментная плита; 7 — лицевая плита; 8 — контрфорсная плита; 9—ан­керная тяга; 10 — упор; 11— железобетонная свая

Работу по строительству уголковой набережной контрфорсного типа начинают с устройства котлована, затем отсыпают щебень, разравнивают его, отсылают и ровняют каменную по­стель, после чего при помощи крана устанавливают заранее собранные в единые блоки фундаментные, вертикальные и контрфорсные плиты. В процессе возведения набережной на зазо­ры между лицевыми плитами и на швы фундаментных плит

укладывают полотнища из гидрорерина, а затем по стыкам фундаментных плит грейферным краном отсыпают тыловой контрфильтр из щебня. Засыпают пазухи за стенкой несколько выше горизонта воды.

Уголковые причальные сооружения с внутренней анкеров­кой возводят аналогично уголковым причалам контрфорсного типа. При этом положение лицевых блоков, установленных пла­вучим краном, регулируют с помощью специальных инвентар­ных приспособлений, расположенных на анкерных тягах.

Рис. 76. Cxeмa строительства уголковой набережной с внешней анкеровкой:

а — подготовка постели; б—установка фундаментной плиты; в —отсыпка щебеночной призмы; г — установка анкерных плит; д —натяжение анкерных тяг; е— засыпка приз­мы и устройство оголовка; 1— подкос; 2 —инвентарный массив массой 45 т; 3 — фун­даментная плита; 4 — поплавок; 5 — копер; 5 —траверса; 7 — противовес; 8 — анкерная плита; 10— деревянные сваи; 11—лицевая панель; 12— призма отпора; 13 — резерв грунта

Уголковые набережные с внешней анкеровкой в отличие от причалов контрфорсного типа и с внутренней анкеровкой соби­рают из отдельных элементов непосредственно на месте их со­оружения (без предварительной сборки элементов в блоки). Технология строительства уголковой набережной с внешней ан­керовкой (рис. 76) предусматривает последовательное выпол­нение операций: подготовка каменной постели; установка пер­вой фундаментной плиты плавкраном; прокладка водолазами так называемой «боевой линии», служащей ориентиром для ус­тановки последующих фундаментных плит и обозначаемой на акватории буйками; установка на фундаментные плиты лице­вых вертикальных плит, выполняемая при помощи монтажных подкосов, верхняя часть которых выходит на поверхность воды; отсыпка пригрузочной щебеночной призмы в месте примыкания лицевой и фундаментной плит; рефулирование первой очереди грунта засылки в тыловую часть причала; установка анкерных плит и тяг; засыпка пазух грунтом второй очереди и устройст­во оголовка на лицевой плите.

5.5. Гидравлическое погружение трубчатых свай

Операцию по погружению в придонный грунт трубчатых свай выполняют при строительстве эстакад, устройстве свайных оснований под слипы, установке оголовков водозаборных соо­ружений и т. д. Применение традиционных способов погруже­ния свай в подводный грунт на значительной глубине с исполь­зованием молотов и вибропогружателей часто бывает весьма затруднительно. В практике широкое применение нашел гид­равлический способ погружения свай.

Опыт гидравлического погружения трубчатых свай и свай­ных оболочек в разных грунтах позволил выявить рациональ­ные значения давления и подачи воды, обеспечивающих погру­жение свай на необходимую глубину (табл.28).

Для гидравлического погружения трубчатых свай применя­ют устройства гидромониторного (рис. 77 а) и гидроэжекторного (рис. 77 б) типов.

Устройство гидромониторного типа состоит из напорного патрубка 2, проходящего через внутреннюю полость сваи 5 и заканчивающегося гидромониторным насадком 6, из которого под напором истекает водяная струя. Для обеспечения цент­рального положения напорного патрубка по отношению к оболочке сваи используют направляющую заглушку 1. В верхней части сваи расположен опорный столик 4, на который устанав­ливают груз 3.

Таблица 28

Устройство для гидроэжекторного погружения свай, конст­рукция которого разработана Гипроречтрансом, состоит из ствола 11, закрепленного на нем опорного столика 9, направ­ляющих ребер-упоров 10, входящих свободно в оболочку-сваю 17, нижних ребер 12, конического насадка 13, эжектирующих насад­ков 15 и размыкающего сопла 14. Эжектирующие насадки установле­ны в рецессах (углублениях) 16. В верхней части ствола закреплен фла­нец 7 для присоединения к нему на­порных рукавов. На опорный сто­лик 9 устанавливают груз 8, имею­щий возможность свободно переме­щаться вдоль ствола.

С целью определения работоспо­собности и границ рационального использования обоих устройств бы­ли выполнены экспериментальные исследования. Схема опытной уста­новки показана на рис. 78. Опыты проводили при давлениях напорной воды, изменяемых в пределах от 2 до 12 Па. При этом было выделено три стадии воздействия гидравличе­ской струи на грунт: докритическая, критическая и закритическая.

Рис. 77 Гидравлические уст­ройства для погружения труб­чатых свай

Рис. 78, Схема экспериментальной установки для изучения процесса заглуб­ления трубчатых свай в подводный грунт:

/ — электродвигатель; 2— насос; 3—кран; 4 —нагнетательный водовод; 5 — всасываю­щий трубопровод; 6 — тележка; 7 — гибкий шланг; 8 — манометр; 9 — трубка к мано­метру; 10 — хомут для крепления устройства; 11—устройство для погружения трубча­тых свай в подводный грунт; 12 — песок

Докритическая стадия (рис. 79 а) характеризуется интенсивным раз­мывом частиц в определенной зоне (воронке) и выносом грунта из нее, одновременным началом взвешивания более крупных частиц, которые не удаляются из воронки, а лишь совершают циркуляционное движение в ее пре­делах. По мере погружения сваи количество грунта, удаляемого из воронки, уменьшается, а количество движущихся взвешенных частиц увеличивается.

Критическая стадия погружения сваи (рис. 79, б) характер­на тем, что частицы грунта не выносятся за пределы зоны, при­мыкающей к свае, поскольку мощность струи недостаточна. В этой стадии грунт находится в состоянии диффузии, части­цы совершают движение в пределах определенного замкнутого контура, сквозь который свая легко погружается.

В закритической стадии (рис. 79 в) свая на всем протяже­нии оказывается защепленной в грунте.

а) б) в)

Рис. 79 Стадии погружения свай гидравлическим способом в подводный грунт

Зона диффузии, находящаяся непосредственно под гидравлическим насадком, суже­на до минимальных размеров. В этой стадии, которая наибо-лее неблагоприятна и продолжительна, сила защемления сваи в грунте Fc должна преодолеваться весом сваи Gc и устройст­ва Gy, т. е. должно выполняться условие:

Fc< Gc+ Gy (36)

Увеличения правой части этого неравенства можно достиг­нуть введением в нее еще одного дополнительного члена, учи­тывающего вес балласта Gб, устанавливаемого на опорный сто­лик устройства в процессе погружения сваи. В этом случае не­равенство приобретает вид:

Fc<Gc + Gy+G6. (37)

Выполнение условия, выражаемого приведенными неравен­ствами, может быть достигнуто также снижением силы защепления сваи в грунт Fc, чему .способствует применение гидроэжекторного устройства. Погружение сваи этим устройством происходит следующим образом. Грунт под сваей разрыхляет­ся гидравлической струей, а под действием эжектируюших струй грунтосмесь поступает во внутреннюю полость сваи. Образуемое под нижним концом сваи свободное пространство тут же заполняется грунтом, оседающим под тяжестью собст­венного веса из грунтового массива, прилегающего к свае. Грун­товая смесь, транспортируемая по свае эжектирующими струя­ми, через зазор между верхним сечением сваи и опорным сто­ликом переливается и замещает грунт, который вместе со сва­ей оседает и вновь поступает во внутреннюю полость сваи. Та­ким образом, в процессе погружения сваи происходит непре­рывная циркуляция грунта, во время которой грунтовые части­цы внутри сваи перемещаются вверх по ней, а с наружной ее стороны двигаются вниз. Такое движение грунтовой массы снижает силу трения между наружной поверхностью погру­женной сваи и окружающим ее грунтом и сводит к минимуму возможность защемления сваи.