Спосіб реконструкції причальних споруд

Реферат: Спосіб реконструкції причальних споруд передбачає зведення шпунтової стінки перед лицьовою стінкою причальної споруди, заповнення зворотною засипкою простору між лицьовою стінкою причальної споруди і шпунтовою стінкою, і зволоження сухої зворотної засипки. Як зворотну засипку використовують відвальний доменний шлак. Зволожену зворотну засипку піддають глибинному віброущільненню. UA 112353 U (54) СПОСІБ РЕКОНСТРУКЦІЇ ПРИЧАЛЬНИХ СПОРУД UA 112353 U UA 112353 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до портового гідротехнічного будівництва, а саме до способу реконструкції існуючих причальних споруд, термін експлуатації яких близький до критичного. Технічний стан існуючих причальних споруд в портах України характеризується значним фізичним зносом. При розробці варіантів реконструктивних рішень необхідно враховувати технічні (будівельні), технологічні (експлуатаційні по переробці вантажів) та економічні вимоги. Як технічні вимоги розглядаються: - необхідність збільшення глибин біля причалів; - підвищення загальної стійкості причалів; - запобігання подальшого фізичного зносу паль існуючої естакадної конструкції і верхньої будови з кардинальним захистом від льодового впливу і агресивного впливу води в зоні змінного рівня. Як технологічні вимоги розглядалась можливість поетапного виконання робіт по довжині причалів, що реконструюються, що забезпечує їх часткову експлуатаційну придатність для виробництва вантажно-розвантажувальних робіт. Як економічні вимоги розглядалися наступні вимоги до варіантів реконструкції: - максимальне використання конструкції існуючої споруди, що дозволяє максимально знизити вартість реконструкції; - мінімальний обсяг розбирання існуючих конструкцій з максимальним, по можливості, збереженням шляхів, інженерних мереж і комунікацій, що призводить до скорочення термінів виведення споруди з експлуатації на період реконструкції. Відомий спосіб реконструкції причальних споруд включає забивання короткої оторочки у вигляді придонного пальового шпунтового ряду перед шпунтовою стінкою зі зняттям шару ґрунту перед нею, в якому коротку оторочку занурюють до рівня донного ґрунту на відстані від шпунтової стінки 0,5-1,0 м, а утворену пазуху між ними заповнюють бетоном, причому до заповнення пазухи бетоном між стінкою і оторочкою створюють розпір [авторське свідоцтво СРСР 1331941, Ε02В 1/00. Опубл. 23.08.87. Бюл. 31]. Недоліком даного способу є те, що, по-перше, при такому способі днопоглиблення у шпунтових стінок причалів, при збільшенні глибин, збільшується вільна довжина причальної стінки (шпунтова стінка і коротка оторочка) над рівнем дна, зростають напруги в причальній стінці, конструкція виявляється в перенапруженому стані, в результаті чого зростає ймовірність прогину (деформації) причальної стінки в її прольоті через розпірний тиск на неї ґрунту зворотної засипки. Заповнення бетоном пазухи, що утворилася між шпунтовою стінкою і короткою оторочкою і створення між ними розпору до заповнення зазначеної пазухи бетоном не забезпечує компенсацію напружень, що виникли в причальній стінці при знятті ґрунту перед нею. В цьому випадку проліт причальної стінки в місці контакту (стикування) шпунтової стінки з короткою оторочкою залишається незакріпленим, що може призвести до прогину (деформації) у причальної стінки в результаті впливу згинального моменту, що виникає в результаті розпірного тиску на неї ґрунту зворотної засипки. Крім того, це може призвести до порушення ґрунтонепроникності причальної стінки, оскільки при прогині (деформації) причальної стінки можливе утворення зазорів і тріщин в заповненій бетоном пазусі між оторочкою і шпунтовою стінкою, вона може виявитися проникною для ґрунтових частинок, а це може стати причиною вимивання ґрунту зворотної засипки причалу, що в свою чергу може призвести до осідання території причалу. Деформація причальної стінки і порушення її ґрунтонепроникності знижує загальну стійкість причалу при проведенні днопоглиблення. По-друге, створення розпору між шпунтовою стінкою і короткою оторочкою пов'язано зі значними обсягами підводно-технічних робіт і з тривалими термінами проведення таких робіт. Найбільш близьким є спосіб реконструкції причальної споруди, що передбачає улаштування заанкерованої оторочки зі сталевого шпунта Ларсен-5 безпосередньо біля кордону існуючої причальної споруди. У простір між лицьовою шпунтовою стінкою і стінкою існуючої причальної споруди засипають гранульований доменний шлак як зворотну засипку. Сухий гранульований шлак зволожують (див. Цыганков В.Н., Сваренко Л.П., Махович Г.Е. Строительные и экологические аспекты при регламентировании использования металлургических шлаков в промышленной гидротехнике. Сб. научных трудов XIII международной научно-технической конференции "Экология и здоровье человека. Охрана водного и воздушного бассейна. Утилизация отходов" - Харьков: Укр ВОДГЕО, 2005). Даний спосіб вибраний як прототип. Прототип і спосіб, що заявляється, мають спільні ознаки: - зведення стіни з сталевого шпунта перед лицьовою стінкою причальної споруди; - заповнення зворотною засипкою простору (пазухи) між лицьовою шпунтовою стінкою і конструкцією існуючої причальної споруди; 1 UA 112353 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - використання доменного шлаку як зворотної засипки; - зволоження доменного сухого шлаку. Однак, способу за прототипом притаманні такі недоліки: - більш значний обсяг розбирання існуючої конструкції споруди, складність реконструкції і висока трудомісткість; - висока вартість реконструкції споруди, пов'язана з вартістю гранульованого доменного шлаку. В основу корисної моделі поставлена задача створити удосконалений спосіб реконструкції причальних споруд (конструкція-естакада), в якому, шляхом заміни складу зворотної засипки, а також введенням додаткової операції - глибинне віброущільнення, забезпечити зниження активного тиску фунту зворотної засипки на шпунтову стінку, що дозволяє забезпечити підвищення загальної стійкості споруди, що реконструюється і збільшення експлуатаційного навантаження на складські майданчики причальної споруди, спрощення способу і зниження вартості реконструкції. Поставлена задача вирішена в способі реконструкції причальних споруд, що включає зведення шпунтової стінки перед лицьовою стінкою причальної споруди, заповнення зворотною засипкою простору між лицьовою стінкою причальної споруди і шпунтовою стінкою, зволоження сухої зворотної засипки тим, що як зворотну засипку використовують відвальний доменний шлак, а після зволоження зворотну засипку піддають глибинному віброущільненню. Глибинне віброущільнення здійснюють до досягнення величини щільності зворотної засипки, рівній 1,753 1,95 τ/м . Спосіб, що заявляється, пояснюється кресленнями, де: фіг. 1 - схема заповнення відвальним доменним шлаком простору між лицьовою причальною стінкою і шпунтовою стінкою; фіг. 2 - схема заповнення відвальним доменним шлаком вікон, виконаних в реконструйованому причальному спорудженні. На схемах показано: лицьова шпунтова стінка - 1, плита верхньої будови - 2, анкерні тяги сталеві - 3, завантажувальний бункер - 4, екскаватор - 5, шар відвального доменного шлаку - 6, склад відвального шлаку на будівельному майданчику - 7, лицьова стінка причальної споруди 8, що реконструюється, вікно у верхній будові причальної споруди - 9, вікно в лицьовій шпунтовій стінці - 10. Спосіб реконструкції причальних споруд здійснюється в II етапи. На першому етапі доменний відвальний шлак подається в простір між лицьовою стінкою причальної споруди 8 і шпунтовою стінкою 1 за допомогою завантажувального бункера 4 і екскаватора 5. Оскільки шлак укладається в підпричальний простір під кутом природного укосу, використовується укладання шлаку за допомогою гідромонітора з тиском до 12 атм. За допомогою гідромонітора проводиться укладання шлаку при подачі струменя уздовж лінії кордону - проміжок між шпунтовою стінкою 1 і бортовою балкою (на кресленні не показано), а також поперек лінії кордону - через монтажні вікна 10 (60 × 60 см) в шпунтовій стінці 1, що влаштовуються з кроком 5,0 м уздовж лінії кордону причалу. На другому етапі доменний відвальний шлак подається через монтажні вікна, виконані в плиті верхньої будови 2. При цьому також використовується гідромонітор з подачею струменя у вікна в плиті верхньої будови 2 і в шпунтовій стінці 1. Ця операція проводиться для заповнення надводної частини. Відвальний доменний шлак, покладений в простір між лицьовою стінкою причальної споруди 8, а також у вікна, виконані в реконструйованій причальній споруді, піддають глибинному віброущільненню за допомогою віброголки. Завдяки одночасній взаємодії вібрації і надходженню повітряної і водної мас в зоні виконання робіт по реконструкції причальної споруди, знижується тертя всередині відсипаного масиву відвального доменного шлаку, грудки шлаку зсуваються, цим досягається висока щільність ущільнення відсипання. У зв'язку з розташуванням гідротехнічних споруд в безпосередній близькості від морського середовища, процес ущільнення і затвердіння шлакового відсипання є процесом напівсухого формування. Насипна щільність доменного відвального шлаку в стані природної вологості становить 1,3 3 τ/м . Після віброущільнення були відібрані проби на утворених відвальними доменними шлаками ущільнених територіях реконструйованого причалу. Вид зразків - циліндричний, розміри зразків: діаметр 70 мм, Η=50 мм. Відбір проб проведений методом вирубки з ущільненого тіла утворених з доменних відвальних шлаків територій зразків в кількості 7 проб. З урахуванням раніше відібраних 5 проб загальна кількість становила 12 проб, що відповідає вимогам ГОСТ 5182-78. 2 UA 112353 U 5 10 15 20 25 За результатами випробувань щільності зразків ґрунту зворотної засипки, після глибинного 3 віброущільнення величина щільності відвального доменного шлаку склала 1,75-1,95 τ/м . Після віброущільнення відсипаного і ущільненого доменного відвального шлаку, відбору ущільненого шлаку через монтажні вікна в решту пазухи подають пісний цементно-піщаний розчин до контакту його з плитою верхньої будови 2. Подачу пісного цементно-піщаного розчину здійснюють розчинонасосами, починаючи з тилової частини підпричальної пазухи через вікна в плиті верхньої будови 2 і при переході до морської частини пазухи через вікна в шпунтовій стінці 1. На відміну від прототипу та існуючих технологій, де як матеріал зворотної засипки гідротехнічних споруд використовується гранульований доменний шлак з попередніми поливом відсипання, пропонований спосіб має ряд переваг: - забезпечення більш високої надійності гідротехнічних споруд, після введення їх в експлуатацію; - забезпечення можливості збільшення експлуатаційних навантажень на складські майданчики споруди; - перспектива - в зв'язку з великими запасами доменних відвальних шлаків, складованих на полігонах промислових відходів металургійних підприємств; - екологічно ефективний, в зв'язку з скороченням площі шлакових відвалів. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Спосіб реконструкції причальних споруд, що передбачає зведення шпунтової стінки перед лицьовою стінкою причальної споруди, заповнення зворотною засипкою простору між лицьовою стінкою причальної споруди і шпунтовою стінкою і зволоження сухої зворотної засипки, який відрізняється тим, що як зворотну засипку використовують відвальний доменний шлак, а зволожену зворотну засипку піддають глибинному віброущільненню. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що використовуваний як зворотна засипка відвальний доменний шлак піддають глибинному віброущільненню, до величини щільності зворотної 3 засипки, рівній 1,75-1,95 т/м . 3 UA 112353 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4