Сооружения откосного профиля могут с успехом применяться в любых гидрологических и инженерно – геологических условиях. Ограничениями служат только их высокая стоимость при небольших глубинах и невозможность получения местного камня необходимой крупности (монолитов).

В последнее время сооружения этого типа получают преимущественное распространение, причем в подавляющем большинстве случаев для покрытия откосов применяют бетонные фигурные блоки. При использовании внутренней стороны оградительных сооружений откосного типа для швартовки судов приходиться возводить отдельно причальные конструкции и устраивать по гребню сооружения дорогу для проезда транспорта.

Взаимодействие волн с волноломами откосного профиля коренным образом отличаются от взаимодействия с вертикальными стенками. Здесь почти отсутствует ограждение волн и волновой энергии от сооружения, а, следовательно, не образуется стоячих волн с повышенными размывающими донными скоростями. Разрушение волн на откосе происходит с высокой интенсивностью волнового давления, однако, их действие, как правило. Не угрожает потере устойчивости всего сооружения; здесь достаточно обеспечить устойчивость отдельных его элементов (камней или массивных блоков), прикрывающих откосы. Все это способствовало широкому распространению волноломов откосного профиля в практике морового портового строительства. Масштабы их возведения особенно возросли с появлением фасонных блоков.

Сооружения откосного профиля могут возводиться из несортированного и сортированного камня, с покрытием из массивовой наброски и кладки, из массивной наброски, песчаные дамбы и т.д.

Наброску из несортированного камня применяют при минимальных глубинах и слабом волнении (рис.).

Устойчивость откосов каменно – набросных сооружений зависит от силы волнения, крупности и массы камня, его формы и крутизны откоса.

Наброска из сортированного камня имеет более крутые откосы, устойчивые при более сильном волнении, так как здесь в зонах с более интенсивным волновым воздействием укладывается более крупный камень. Существуют три разновидности этих сооружений.

Наброска с покрытием представляет собой ядро из мелкого камня, отсыпанное почти полным профилем и прикрытое по откосам и на гребне одним – тремя слоями более крупного камня. Одно из таких сооружений дано на рис. здесь выделены три характерные части:

1) ядро из мелкого камня;

2) промежуточный слой из более крупного материала, служащий в зоне активного воздействия обратным фильтром;

3) защищенный слой с камнем наибольшей крупности.

Послойная наброска (см. рис.) состоит из нескольких слоев по высоте: нижний (ядро) – отсыпают без всякой защиты из карьерной мелочи или даже намывают грунтом до глубины, равной 2,5 – 3,0 высотам волны, средний – отсыпают из камня средней крупности до глубины порядка 0,75 строительной высоты, верхний – возводят из камня максимальной крупности до отметки гребня сооружения (из расчета шторма максимальной силы, ожидаемого в период срока службы сооружения).

Слабое место схемы – высокая пористость наброски, снижающая качества сооружения. Данная наброска не имеет тех недостатков, которые характерны для наброски с покрытием.

Комбинированная наброска представляет собой сооружение, в котором послойная структура внутри и в тыловой части сочетается с упрощенным покрытием в виде утолщенного наклонного защитного слоя со стороны моря. Преимущества наброски: более высокий относительный объем мелкой фракции камня и меньшая средняя пористость, более низкая сложность и трудоемкость защитных и промежуточных слоев.

Каменно–набросные волноломы с покрытием из массивовой кладки (рис.) отличаются от наброски с каменным покрытием крупностью элементов покрытия. Применяют их при сильном волнении, когда естественные глыбы массой свыше 15 т добывать трудно и дорого. Наиболее распространенными являются блоки массой 40 – 60 т поскольку крупность массивов может быть любой (в пределах грузоподъемности имеющихся кранов), этими сооружениями можно гасить волнение любой силы. Однако, имея гладкие грани, массивы правильной формы трудно удерживаются на прикрываемом каменном откосе. Для предотвращения сползания массивов в нижней части защитного слоя возводят мощную упорную берму из массивовой кладки на развитой каменной упорной призме (рис.). Для надежной защиты откоса от прямых ударов волн иногда требуется по два слоя массивовых и белее. Однако столь плотная преграда вызывает при откатывании волны мощное гидродинамическое противодавление снизу, для противодействия которому кладку дополнительно пригружают сверху. Гладкая поверхность откоса способствует беспрепятственному сильному вкатыванию волны на сооружение, что в свою очередь требует соответствующего возвышения гребня над спокойным горизонтом, иногда с возведением на нем тяжелого парапета. Сооружение становится громоздким и дорогостоящим.

Покрытие из массивовой наброски повышает ее волногасящую способность и поэтому используется гораздо чаще. Однако для надежности крепления необходимо, по меньшей мере, двухслойное покрытие с промежуточным слоем из крупного камня мощной упорной призмой (рис.).

Волнолом из массивовой наброски, расположенный на каменной постели, широко был распространен как в нашей стране, так и за рубежом. Это было связано с тем, что добыча крупных скальных глыб и их транспортировка к месту укладки порой весьма затруднительны или невозможны. Максимально высокая пористость массивовой наброски (42 – 48%), снижающая волногасящий эффект и повышающая способность пропускать наносы – существенный недостаток этого типа сооружения.

Общим недостатком откосных сооружений с использованием обыкновенных массивов правильной формы является отсутствие взаимной связи между отдельными массивами, раскатываемыми сильным волнением. При волнении высотой свыше 8 м потребная масса устойчивых на откосе массивов становится чрезмерно большой или необходимое для устойчивости заложение откоса – чрезмерно поглотим. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в построении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.

Сооружения фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняют откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крупными откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).

Основные типы фасонных блоков. Геометрические характеристики некоторых блоков, используемых в оградительных сооружениях, приведены на рис.

Тетрапод – четырехлучевой центрально – симметричный фасонный блок – самый распространенный в мировой и отечественной практике. В защитном покрытии тетрапод укладывают, как правило, двумя слоями: в первом (нижнем) слое тремя конусами он опирается на прикрываемую поверхность, во втором (верхнем) слое, наоборот, вставляется в образовавшиеся зазоры одним конусом вниз. При таком расположении достигается наибольшая плотность, зацепляемость и устойчивость.

Квадрипод – четырехлучевой осесимметричный блок, отличается от тетрапода тем, что оси трех конусов из четырех расположены в одной плоскости. Центр тяжести расположен ниже, чем у тетрапода, однако зацепляемость с каменно – набросной поверхностью хуже, чем у последнего. Укладывают его, как и тетрапод, двумя слоями.

Гексапод – шестилучевой центрально – симметричный блок, отличается большой зацепляемостью, однако центр тяжести находится сравнительно высоко. Благодаря наличию шести лучей его можно использовать как в двухслойном, так и в однослойном покрытии.

Трибар – три параллельных цилиндра, объединенных своими центрами осесимметричной трехлучевой цилиндрической вставкой. Обладает особо высокой зацепляемостью с каменно – набросным сооружением и шероховатостью волногасящего слоя. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в портостроении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.

Сооружения из фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняет откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей волногасящую способность волнолома, так как гидравлическое сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крутыми откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).

Основные элементы оградительных сооружений вертикального профиля. Гравитационные оградительные сооружения вертикального типа в общем случае состоят из подводной стенки, надстройки и каменной постели.

Подводная стенка представляет собой главную наиболее ответственную волногасящую часть сооружения, воспринимающую на себя основную долю волновых нагрузок. Конструктивно она может быть выполнена самым разнообразным путем: из бетонных массивов, массивов–гигантов, ряжей, оболочек большого диаметра, свайного типа и т.д.

Надстройка, выполняемая чаще всего в виде сплошной конструкции из монолитного, сборно–монолитного бетона или железобетона, прикрывает собой отдельные элементы (массивы) подводной части волнолома, обеспечивая их взаимосвязь и устойчивость, или же предохраняет от размыва материал заполнения (камень, гравий, песок) в ячейках массивов–гигантов, ряжей, оболочек и т.д. Находясь над водой не во взвешенном состоянии, она оказывает существенное влияние на устойчивость всего сооружения. Состоит надстройка, как правило, из двух элементов: горизонтальной плиты толщиной 1,5 – 2 м. и более, и вертикального или наклонного парапета (рис.)

а – с вертикальной лицевой гранью; б – с криволинейной лицевой гранью; в – с железобетонным козырьком – парапетом; г – неполного профиля; е – с дополнительным волногасителем; 1 – парапет, 2 – горизонтальная плита.

При использовании тыловой стороны волнолома в качестве причального сооружения толщина плиты определятся отметкой причала, а плиту оборудуют соответствующими швартовными и отбойными устройствами, потернами для прокладки инженерных сетей и т.д. Из условий незаливаемости отметку верха плиты назначают несколько выше отметки гребня волн на акватории порта.

Парапет (надстройка) в простейшем случае представляет собой плоскую вертикальную стенку прямоугольной или ступенчатой формы. При недопустимости перелива воды через парапет отметку его верхней грани назначают на 0,5 м выше отметки гребня расчетной волны. При недопустимости переплескивания волн (наличие причала с тыловой стороны и т.д.) лицевой грани парапета придают криволинейную форму, способствующую отражению всплесков в сторону моря. Иногда, вместо массивной бетонной конструкции парапет выполняют в виде тонкостенного железобетонного козырька. Если перелив воды через волнолом допускается, он может быть возведен не на всю высоту или вообще отсутствовать. Если парапет сместить от лицевой грани сооружения, то удар волны на подводную и надводную части волнолома произойдет не одновременно, что приведет к уменьшению волнового воздействия.

Каменную постель в гравитационных оградительных сооружений (рис.) устраивают, как правило, при любых грунтах. При скальных грунтах постель служит в основном для выравнивания поверхности дна и имеет минимальную толщину 0,5 м, а в случае использования мешков с бетоном – 0,25м. При плотных нескальных грунтах постель служит для распределения давления и уменьшения его интенсивности по поверхности грунта основания. Толщину постели в этом случае назначают на менее 1,5 – 2,5 м, причем нижний слой играет роль контрфильтра (из щебня), предотвращая вымывание частиц грунта из–под постели. Они надежны в эксплуатации, долговечны, просты в использовании и возведении. Однако высокая чувствительность к неравномерным осадкам, большие расходы бетона, длительность и низкие темпы работ в открытом море, потребность в больших объемах дорогостоящих водолазных работ и другие недостатки являются серьезными сдерживающими факторами в применении обыкновенных массивов

При слабых грунтах свойство постели распределять давление и уменьшат его интенсивность может оказаться недостаточным для обеспечении необходимой прочности и устойчивости основания. В этом случае принимают дополнительные меры – постель можно возводить с заменой слабого (илистого) грунта по всей его толщине под постелью более прочным материалом, например песком. При значительной толщине напластований замену слабого грунта производят лишь в верхней его части. Песчаная прослойка в этом случае как бы поддерживает сооружение «на плаву» в илистом грунте (плавающая постель). Иногда вместо замены слабого грунта под постелью производят искусственное уплотнение – консолидацию.

Консолидацию грунтов производят с помощью песчаных свай – дрен (рис.), погружаемых с помощью обсадной трубы, заполненной крупнозернистым песком, и вибропогружателя. После погружения трубы на нужную глубину ее поднимают вверх, оставляя в грунте сваю – дрену, через которую из илистого грунта отжимается вода, – таким образом, уплотняется грунт.

Оградительные сооружения из бетонных массивов. Длительная практика использования сооружений этого типа выработала целый ряд их разновидностей.

Сооружения из обыкновенных массивов, имеющих форму параллелепипеда массой до 100 т, уложенных горизонтальными рядами (курсами) со смещением (перевязкой) зазоров (швов) между ними для монолитности кладки (по аналогии с кирпичной кладкой), являются одним из наиболее широко распространенных в этом классе сооружений в отечественной и мировой практике (рис.).

Оградительные сооружения из массивов–гигантов. Массивы–гиганты представляют собой тонкостенные, как правило, железобетонные ящики (понтоны) с достаточной плавучестью и остойчивостью на воде, изготовленные на берегу, буксируемые на плаву и погружаемые с помощью затопления водой через кингстоны на место установки на заранее подготовленное основание и затопляемые затем материалом, обеспечивающим ему достаточную устойчивость при действии на него штормового волнения (рис. а, б). Сооружения из массивов – гигантов отличаются между собой профилем поперечного сечения, материалом засыпки и некоторыми другими признаками.

Профиль массива–гиганта имеет существенное значение при решении вопросов строительства оградительных сооружений этого типа. Прямоугольная форма ящика является простейшей и наиболее рациональной и экономичной, позволяя применять при возведении недорогую скользящую опалубку. Трапецеидальная форма более сложна при возведении, однако, обеспечивает большую устойчивость сооружения. Прямоугольный профиль с днищевой консолью (консолями) проще в изготовлении по сравнению с трапецеидальным и более устойчив по сравнению с прямоугольным ящиком и поэтому является наиболее предпочтительным. Длину ящика принимают 20 – 25 м, но не более утроенной высоты.

Для придания массиву–гиганту большей жесткости внутри ящика устраивают продольные и поперечные переборки, делящие понтон на ряд отсеков (ячеек) размерами 3х4–4х5 м толщину плит у переборок определяю расчетом, у наружных стенок она составляет 25 – 75 см, днища – 40 – 90 см. (в отдельных случаях и более), внутренних переборок 10–25 см. Между смежными ящиками при возведении составляют зазор 15–20 см, обеспечивающий возможные неравномерные осадки и наклоны ящиков без взаимного соприкосновения. Зазоры заполняют стыками различных конструкций для непроницаемости от волновых потоков жидкости.

Затопление отсеков массива–гиганта может быть самым разнообразным. Песчаное, песчано-гравелистое или гравелистое заполнение наиболее дешевое и с минимальной трудоемкостью выполнимое. Однако в случае повреждения наружной стенки ящика может возникнуть угроза утечки материала заполнения в море. Каменное заполнение может быть вымыто из ящика лишь при очень крупных повреждениях наружных стенок, однако оно значительно дороже песчаного. Бетонное заполнение вообще не может быть «вымыто» волнением, однако оно максимально дорого и трудоемко и не позволяет в случае необходимости освободить отсеки от затопления для передвижки ящика при ремонтно-восстановительных работах. Комбинированное затопление - бетонное в крайних отсеках, песчаное или песчано–гравелистое в средних отсеках - является безопасным с точки зрения намыва заполнителя и значительно дешевле бетонного. При подводном бетонировании отсеков необходимо добиваться надежного сцепления бетона заполнения с железобетонными стенками ящика.

Сооружения вертикального профиля свайного типа. При строительстве сооружений свайной конструкции нет необходимости создавать искусственную каменную постель, которая является относительно дорогой и трудоемкой частью сооружения. Сооружения этого типа можно возводить на глубинах 4…5 м из деревянных свай, 7…8 м из тяжелого металлического шпунта. При ячеистой конструкции глубина воды по аналогии с перемычками может быть значительно больше, однако в практике портостроения оградительные сооружения ячеистой конструкции обычно применяют на глубине до 10…12 м, однако при специальном обосновании этот тип сооружения может возводиться и на больших глубинах.

Грунты основания при свайных сооружениях могут иметь меньшую несущую способность, чем это требуется в случае сооружений гравитационного типа, но должны допускать забивку свай или шпунта на необходимую глубину.

Оградительные сооружения свайной конструкции можно возводить на слабых илистых грунтах любой мощности.

Стоимость сооружений свайной конструкции значительно меньше стоимости гравитационных сооружений. Таким образом, оградительные сооружения свайной конструкции могут применяться при меньшей высоте волны по сравнению с сооружениями гравитационного типа и соответствующих инженерно – геологических условиях.

Сооружения смешанного типа. Поскольку гравитационные сооружения вертикального профиля не могут применяться на сжимаемых грунтах при глубине воды больше 20…28 м, а сооружения откосного профиля в этих условиях будут слишком дорогими, то в практике портостроения получили распространение сооружения смешанного типа.

В связи с увеличением осадок судов оградительные сооружения, вынося не большие глубины; в этих условиях сооружения смешанного типа становятся весьма перспективными.

В строительстве на водохранилищах оградительных сооружений смешанного типа насухо они могут быть конкурентоспособными с сооружениями откосного тела с грунтовым ядром, возводимыми методом гидромеханизации при значительной глубине воды.

Окончательно тип сооружений выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Сооружения специальных типов. Эти сооружения предназначены для постоянной и временной защиты акватории и отдельных объектов (технических плавсредств, морских буровых вышек, ворот порта и др.).

Переходная прямая EC’, EC’’, ЕС’’’, ЕС или Е’С, Е’’C проводится из условия равенства давления по обе стороны стенки.

Ниже переходного участка давление равно - активному. То есть путем последовательного изменения эпюры предельного сопротивления грунта (FEC’СИВА, FEE’’СИВА) добиваются замыканию эпюры моментов (то есть необходимо, чтобы замыкающая, последний луч и линия отметки погружения шпунта пересеклись в одной точке; в причальных стенках мы рядом последовательных приближений, заглубляя или, наоборот, поднимая шпунт вверх корректируем последние силы и лучи с тем, чтобы замкнуть силовой и веревочной многоугольники – в этом случае замыкающая, последний луч и линия действия Ep’ пересекутся в одной точке).

Дальнейший расчет производится по аналогии с предыдущим. Если при этом глубина забивки t и максимальный изгибающий момент M изг мах окажутся меньше, чем при расчете на вертикальную

нагрузку, то принятая ширина считается достаточной, в противном случае следует увеличить ширину сооружения В ил при соответствующем обосновании увеличить сечение стенок.

После подбора сечений свай и определения глубины их забивки производится расчет всего сооружения на сдвиг и поворот.

4. Проверяется достаточность принятой ширины сооружения из условия его устойчивости на сдвиг и поворот.

Потеря устойчивости сооружения двухрядной конструкции может произойти в результате скольжения в плоскости наиболее опасного сечения (на уровне дна, или на уровне слоя слабого грунта). В этом случае сооружение проверяют на сдвиг.

Потеря устойчивости сооружения может произойти и вследствие выдергивания шпунта (или свай). В этом случае сооружение проверяют на поворот относительно центра сечения (подошвы) в уровне опасного сечения.

Расчетная схема в том и другом случае имеет вид:

Ев – сумма двигающих сил (волн.д.е.);

Ry – реакция грунта основания на глубине у

(Rу g y N1 y N2 y );

N1y и N2у – силы сопротивления нижней части (ниже расчетного уровня) свай или шпунта выдергиванию или вдавливанию.

N 1 у (Е nhр E azy ) t g 0

N 2 у (Е ah E azy ) t g 0

En р h - горизонтальное состояние предельного

сопротивления грунта за внешней стенкой;

Eah , Еа1у , Eа2у – горизонтальные составляющие активного давления грунта;

Enу – горизонтальные составляющие пассивного давления грунта;

Рс1 , Рс2 – сопротивление шпунтовых стенок излому (определяется по технической литературе); φ0 – угол трения грунта по стенке.

В заключении необходимо провести проверку общей устойчивости сооружения по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

Сооружения ячеистой конструкции (металлический плоский шпунт).

На основании экспериментальных исследований установлено, что наиболее вероятное разрушение ячейки произойдет в результате ее перекоса, вследствие сдвига материала засыпки по вертикальной плоскости.

При расчете ячеистых конструкций используют приближенный метод, предложенный Жемочкиным Б.Н. и дополненный Титовой В. И.

l пл l пас

(1) зас В t g зас зас Н о пас

(2) R y g y N 1 y N 2 y

(3) N 1 y (E nhр E azy ) t g 0

(4) N 2 y (E ah E azy ) t g 0

ec p E B (R y t g E ny E a1 y P c1 P c2 ) c

(3)T 1 T "1 T ""1

T " 1 Ekp

D t g зас

Т "" 1 Ekp D f з . ш .

S T1

a 1.178R ;b 1.274R

(5) ec p M опр c M уд

M уд Sa T2 b M отн

(6)M уд 0,59E kp D 2 t g зас (0,02 0,04)П *t g 0 f M отн

(7) ес p P раз с P рас

P рас P r P k P cocp P B

P рас 3000 кт / пог. см 300 т / пог. м

E кр E a h ; h f (1 зас, Hc / R )

Расчет сооружения производят в следующем порядке:

1. Производится проверка устойчивости сооружения на сдвиг по вертикальной плоскости

(перенос).

Предварительно назначаем ширину сооружения

Dячейки =(0,8÷0,9)H.

При расчете устойчивости конструкции на сдвиг по вертикали (диаметральной) плоскости предполагается, что сооружение находится в состоянии предельного равновесия и при переносе ячейки в вертикальной плоскости сдвига развиваются силы трения Т1 .

Сила трения Т1 включает в себя силу трения в грунте Т1 ’ и силу трения в замках шпунта Т1 ’’. При переносе ячейки возникают силы трения грунта о шпунт Т2 по всему периметру ячейки.

По аналогии с изгибом стержней сдвиг произойдет по средней плоскости, где касательные напряжения максимальны. При действии горизонтальной нагрузки эпюра

напряжения в горизонтальной плоскости имеет форму трапеции, и при повороте ячейки около средней точки подошвы О возникает пара реактивных сил S, противодействующих перекосу.

S (T 1 "T 1 "") T 2

Таким образом, перекашиванию ячейки, вследствие действия момента внешних сил (относительно точки O) Мопр ., сопротивляются моменты следующих сил.

Сила трения Т1, действующая в средней плоскости, равна сумме сил:

Т 1 = Т 1 ’+ Т 1 ’’

Т1’ – сила трения в грунте, равная Екр *D*tg*φзас ;

Т1’’ – сила трения в замках шпунта, расположенных в средней плоскости, рвная Eкр*D*f (f - коэффициент трения в замках шпунта).

При перекосе ячейки возникают силы трения грунта о шпунт Т2, которые образуют пару с плечом b=1,274R.

φ – угол трения грунта по металлическому шпунту.

Проектируя вес силы или вертикальную ось, находим значение силы S: S= Т1 -Т 2 . Плечо пары сил S равно: а=1,178R.

Удерживающий момент, определяется по формуле: М уд =Sa+Т 2 b (момент от Т1=0). Условие устойчивости на перекос имеет вид:

ес р М опр с М уд

M уд M1 M 2 M 3 M отп

После подстановки всех действующих сил и ряда преобразований получим:

М уд 0,59 Екр D2 tg зас 0,02 0,04 Пtg 0 f M отп

Мопр – момент внешних сил относительно середины основания на уровне острия свай и шпунта; Мотп – момент отпора грунта (пассивное сопротивление грунта);

Eкр – активное давление грунта на криволинейную поверхность.

Eкр =Eа *h; h=f(Нс /R , φзас ) по СН-286-64.

Eа – равнодействующая активного давления грунта на вертикальную стенку.

Устойчивость и прочность ячеистой конструкции обуславливается, главным образом, распором материала засыпки, от которого зависят удерживающие силы в ячейке. С уменьшением распора уменьшаются устойчивость ячейки т усилия в замках. Связи с этим при расчете устойчивости ячейки следует принимать минимальное значение распора, а при расчете замковых соединений, наоборот наибольшие. Очевидно, что давление грунта засыпки на единицу длины криволинейной поверхности будет меньше, чем для прямоугольной, так как объем призмы обрушения грунта в первом случае будет всегда меньше.

φ0 – угол трения грунта о шпунт =φзас .

f – коэффициент трения в замках шпунта =0,4.

2. Производится проверка общей устойчивости сооружения.

3. Производится расчет прочности замковых соединений.

Учитывая, что наиболее опасной формой разрушения шпунтовой оболочки является ее разрыв, производится проверка ее на растяжение. Разрывающие усилия в замковых соединениях относят к одной погонной единице по высоте шпунта.

Прочность замковых соединений проверяют по условию:

	Р доп
	Р раз

Ррас – расчетное разрывающее усилие в замках шпунта.

Р раз=Р r+Р к+Р соср+Р в

Pr – разрывающее усилие от распора грунта засыпки.

Pr =σai R

R – радиус цилиндрической ячейки;

σai - i hi a g0 a - ордината распора –

берем максимальное ее значение с учетом q и для прямолинейной стенки и по Кулону;

Рсоср – разрывающее усилие от сосредоточения нагрузки при наличии в зоне действия силы жесткой диафрагмы (лед и прочее).

Р соср = αАЗ вн

Рвн – внешняя нагрузка (ледовая, навал судна и т.п.) на погонный метр:

Α – 0,3 – коэффициент учитывающий распределение сосредоточения нагрузок на высоте 3-4м;

А – коэффициент, характеризующий форму ячейки;

А = l (расстояние между диафрагмами) для сегментных;

А = l к (расстояние между центрами подрывов) для цилиндрических;

Рк – разрывающее усилие, передаваемое козырьком через узловую шпунтину, в виде сосредоточенных нагрузок от давления засыпки на козырек

Рк = Gакр *r*cosβ

Gакр – интенсивность активного давления грунта засыпки на козырек, вычисленная с учетом кривизны.

r – радиус козырька; r=(2/3÷1)R;

Β – см.чертеж (угол между направлением действия силы Рк и перпендикуляром и продольной оси сооружения);

Рв – максимальное разрывающее усилие от волновой нагрузки.

Рв воды вп 2 в l для _ сег ментных_ ячеек

Рв в вп h 2 в lк для _ цилиндрических _ ячеек

hв – высота исходной волны;

ηвн – понижение свободной волновой поверхности СНиП-II-57-75.

Конструкции оградительных сооружений откосного типа

Оградительные сооружения откосного профиля строят из различного вида набросок: каменной,

из фасонных блоков.

Каменные наброски могут быть выполнены из несортированного и сортированного камня.

I. Оградительные сооружения из несортированного камня.

Применяют при незначительном волнении h<2÷2,5м и малой глубине. При большем волнении насыпь быстро разрушается. Морской откос под воздействием штормов нередко уполаживается до 1:8-1:12. Оградительные сооружения из несортированного камня возводят при сравнительно небольшой глубине и слабом волнении. Крутизна откосов составляет 1:3-1:5. Для таких сооружений используется ванный камень изверженных или твердых осадочных пород (известняк, прочный песчаник) массой от 5- 10 кг до нескольких тонн. При

незначительном волнении его действию могут противостоять только крупные камни. В связи с этим возникает необходимость в сортировке камня с тем, чтобы на откосах сооружения располагать наибольшие по массе камни.

II. Оградительные сооружения из сортированного камня.

I – глыбы 10 -20 т

II – камни 1 – 5 т

III – камни 0.5 – 1 т

IV – щебень

С уменьшением глубины ко дну камень насыпается мельче, толщина каждого слоя не менее 2-я метров. Оградительные сооружения из сортированного камня возводятся в основном из высокопрочного камня

изверженных пород с R≥2000 кН/м3 . Ядро таких сооружений отсыпается из мелкого камня и карьерной мелочи. Затем отсыпается более крупный камень. В верхней части сооружения и на откосах, .где волновые удары достигают максимума, укладывается самый крупный камень массой от 5 до 12-20т в зависимости от расчетных параметров волн и крутизны откоса. Размер камня, расположенного в нижележащем слое, должен быть меньше размера пустот между камнями вышележащего слоя, а масса камней должна иметь отношение не менее 1:9.

Камень, применяемый для наброски, по массе подразделяется на пять категорий.

Уклон откоса сооружения с внутренней стороны должен составлять 1:1-1:1,5, с морской стороны 1:3-1:5 в приурезовой зоне и 1:5-1:3 в нижней части.

Отметка гребня оградительного сооружения должна быть несколько выше наката волны. Если же допускается частичное перекатывание больших волн через сооружение, гребень может быть несколько ниже.

III.Оградительные сооружения из массивной наброски

При расчетной высоте волны h>5,0м – необходимо иметь очень крупные камни (глыбы), что не рационально из-за трудности подбора естественных камней перешли к искусственным массивам и блокам, которые укладывают в наброску.

Сооружения из массивной наброски состоят из массивов от 15 до 100 т при соотношении сторон

Основанием сооружения является, как правило, каменная постель, состоящая из ядра (карьерные отходы и камень массой до 30кг) и верхнего покрытия толщиной 1-1,5м из камня массой 100-200кг. Каменная постель со стороны гавани имеет форму уступа для обеспечения надежного упора массивной наброски и сокращения числа бетонных массивов. Постель обязательна при строительстве на мягких грунтах.

Основной частью сооружения является массивовая наброска. Морской откос при наброске прямоугольных массивов имеет уклон от 1:1,25 до 1:6, а внутренний откос – от 1:1 до 1:1,25. Для предотвращения раскатывания массивов на берме укладываются упорные берменные массивы. Ширина гребня на уровне воды принимается не менее 3,5-4 высоты волны, а возвышение гребня над спокойным уровнем – не менее 0,7.

Пористость сооружений из массивовой наброски составляет 43-48%.

Чтобы исключить сползание массивов вниз по откосу, ниже хоны наибольшего волнового воздействия устраивают упорную берму из каменной наброски. Берма прикрывается берменными упорными массивами.

IV. Оградительные сооружения из наброски фасоных блоков.

Оградительные сооружения из наброски массивов до 100т имеют высокую стоимость. Кроме того, для их строительства необходимы плавучие краны большой грузоподъемности. В связи с этим в настоящее время у нас в стране и за рубежом, вместо массивов начали применять различные малогабаритные фасонные блоки: тетраподы, стабиты, трибары, тетраэдры, диподы и др.

Фасонные блоки обладают значительно большей волногосящей способностью, чем обыкновенные массивы. Наброска из фасонных блоков имеет высокую пористость и шероховатость. Что приводит к

разделению накатывающейся волны на большее количество отдельных струй. Энергия этих струй теряется при столкновении друг с другом.

Наиболее широкое распространение из всех фасонных блоков получили тетраподы. Наброска из тетраподов обладает большим сцеплением и, следовательно, большой устойчивостью. Это позволяет увеличить крутизну откосов, следовательно, уменьшить поперечный профиль сооружения и снизить стоимость.

Проектирование и расчет откосных оградительных сооружений

При проектировании откосных оградительных сооружений необходимо в первую очередь выбирать поперечный профиль сооружения, определить отметку гребня сооружения и подобрать вес камня, массивов или блоков, устойчивых на откосе при расчетном шторме.

Расчетную обеспеченность высоты волны в системе волн принимают равной 2%.

Различают обеспеченность в режиме т в системе. Обеспеченность в режиме (режиме поперечного шторма) назначается исходя из класса капитальности сооружения и по скорости ветра.

1,2 класс капитальности - Р=2% (1 раз в 50лет); 3,4 класс капитальности - Р=4% (1 раз в 25лет).

Обеспеченность в системе (системе волн) принимается по количеству волн, то есть учитывается нерегулярность волнения.

H1% - максимальная высота волны из 100 волн, бегущих через указанную точку акватории.

Определение возвышения гребня

Над расчетным максимальным горизонтом при недопущении перелива вод через гребень определяется по формуле:

а) для сооружений из каменной наброски

Zc =hнг + hнк +a

а – конструктивный запас, равный 0,1h;

hнг - высота ветрового нагона воды при расчетной скорости ветра; hнк - высота наката волны на откос.

Высоту нагона hнг (перекоса свободной поверхности акватории под действием ветра) рекомендуется определять по данным натурных наблюдений для наиболее волноопасного направления. При отсутствии данных наблюдений hнг допускается определять (без учета конфигурации береговой черты и рельефа дна) методом последовательных приближений по формуле:

V 2 l

hнг К w g (d w h нг ) соs w , м

Vw – расчетная максимальная скорость ветра;

l – разгон волны, то есть протяженность охваченная ветром акватории; d – глубина перед сооружением;

g – ускорение свободного падения;

αw – угол между продольной осью водоема и направлением ветра; наихудшие условия cosαw = 1.0,

αw = 0˚.

Кw – коэффициент f (Vw ).

1-ое приближение: hнг = 0  опр. h’нг 2-ое приближения: hнг = h’нг  опр. h’’нг До тех пор, пока h нг i h нг i 1

Высоту наката волны на откос обеспеченностью 1% для фронтально подходящих волн (h1%) определяется по формуле:

h нк1% K 2 K p K sp K чип h 1 %

К2 – коэффициент шероховатости откоса; Кр – коэффициент водонепроницаемости откоса;

Кsp – коэффициент, учитывающий влияние нерегулярности волнения;

Кчип – коэффициент, учитывающий влияние пологости волны и заложение откоса (m=ctgα – заложение откоса).

б) для сооружений из массивной наброски:

Z c (0.75 1.0)h 2%

Ширина сооружения по гребню

Ширина сооружения по гребню назначается, исходя из условий производства работ и эксплуатации, и принимается равной h, но не менее:

Для каменно-набросных сооружений – 4м;

- для массивовой наброски – 2L (L – максимальный размер массива).

На уровне расчетного максимального горизонта воды волнолом должен иметь ширину не меньше (3÷4)h для каменно-набросных и 4L для наброски их массивов.

Заложении откосов (морских):

- для сооружений из каменной наброски от 1:1,25 до 1:4 в зависимости от силы волнения и крупности камня;

- для наброски из массивов или блоков от 1:1 до 1:1,5.

Устойчивость элементов крепления на откосе

Камни и массивы недостаточного веса при воздействии волн могут потерять устойчивость и скатиться вниз.

Масса рваного камня, массивов или блоков, соответствующая состоянию его предельного равновесия от действия ветровых волн определяется по формуле: при расположении камня или блоков на участке откоса от верха сооружения до глубины z=0,7h:

G верх

1 m 3

1 ctg 3

Тоже, при Z>0,7h

					7,5z 2

μр , Kf2 – коэффициенты = f (вида покрытия: камень, блоки и т.д.). γм – объемный вес камня или блока;

mα – заложение откоса mα =ctgα.

Интенсивность удара волн особенно велика в зоне прилегающей к спокойному уровню воды. Вверх по откосу интенсивность волн воздействий постепенно уменьшается и ограничивается высотой наката волны. Если допускается перекатывание волн через гребень, то крепление гребня и тылового откоса должны быть усилены. Вес камней в зоне гребня следует увеличить на 20% по сравнению с величинами, определенными по формуле (1).

Вниз по откосу от спокойного уровня интенсивность волновых воздействий так де постепенно уменьшается. Ниже зоны обрушения волн на глубине Z, отсчитываемой от минимального уровня, вес камней на поверхности откоса определяется по формуле (2).

Приведенные выше значения веса камней должны соблюдаться в поверхностной зоне наброски, толщина которой должна быть не менее2-хметров и, во всяком случае, не менее двух слоев камня указанных размеров. В более глубоких слоях камень может иметь меньшие размеры. Слой камня так же должен иметь толщину, не меньшую 2-х м.

Проектирование головы

Головные части оградительных сооружении вертикального типа имеют усиленную конструкцию, так как на них действуют более интенсивнее волновые нагрузки.

Ширина головной части В2 принимается увеличенной: В2 =(1,3÷1,5)Вст . Длина головной части: L2 =(2,5÷3)Вст

Надстройка в голове делается на 1 м выше (максимально на 1,5м).

Голова мола имеет, как правило, с 3-х сторон парапет, который сопрягается лестницей с плитой надстройкой. Ширина бермы вдоль головы мола должна быть увеличена на 30-40%, а откосы постели сделаны более пологими. Берменные массивы укладывают как со стороны моря, так и гавани. Голову мола рассчитывают как единый блок на воздействие максимальной волновой или ледовой нагрузки. Волновую нагрузку определяют с учетом дифракции волн.

При расчетах принимают повышенные коэффициенты надежности.

Корневая часть

Корневая часть мола может отличаться по конструкции от остальной части сооружения. Наиболее распространенные конструкции корневой части:

– в виде двухрядной конструкции из металлического или железобетонного шпунта;

– в виде каменной наброски с мощной бетонной плитой поверху и на откосах.

При сильном основании укладывают бетон в мешках с бетонной надстройкой.

При проектировании необходимо учитывать трансформацию волн и увеличенную опасность подмыва корневой части. Эта часть сооружения, как правило, врезается в берег на длину, не меньшую полуторной длины наката (заплеска) волны на берег при максимальном волнении.

Лекция 1. Причальные сооружения

Общие положения

Причалом называется совокупность сооружений, оборудования и устройств, предназначенных для швартовки судов в целях производства перегрузочных работ, ремонта или отстоя.

Комплекс причальных сооружений образует причальный фронт порта, который характеризуется начертанием в плане, формой обделки берега и конструктивным решением.

Причалы строят на берегу (береговые причалы) с целью контакта судов с берегом для выполнения различных грузовых операций или их ремонта. Причалы строят на рейде (рейдовые причалы), которые предназначены для отстоя судов или производства грузовых операций с судна на судно.

Причалы, примыкающие к берегу, называются набережными. Причалы, вытянутые в акваторию под углом к берегу, называются пирсами.

Различают следующие формы обделки берега: (схемы поперечного профиля причалов)

1. Вертикальная форма;

2. Откосная форма;

3. Полуоткосная форма;

4. Полувертикальная форма.

В морских портах, принимающих обычно большие суда со значительными осадками, что требует больших глубин у причалов и имеющих сравнительно незначительные колебания уровня (особенно

в безливных морях) применяется почти исключительно вертикальная форма.

В речных портах вертикальные причальные сооружения должны иметь большую высоту надводной части, чтобы предотвратить затопление причалов во время паводков. При больших колебаниях уровня воды это неэкономично, так как паводковый период времени обычно небольшой, а затраты средств на увеличение высоты причала большие.

В таких случаях строят откосные причальные сооружения. Сопряжение судна с берегом осуществляется с помощью плавучих средств дебаркадеров (специальных понтонов).

Откосная форма является наиболее простой и дешевой, требуя для своего осуществления только земляных работ по планировке берега, берегоукрепительных работ и создания причальных приспособлений.

Полуоткосная и полувертикальная формы занимают промежуточное положение между двумя вышеприведенными как в отношении объема строительных работ, так и в смысле эксплуатационных удобств.

В случае если уровень высоких вод стоит большую часть навигационного времени, то могут строиться полувертикальные причальные сооружения, а если большую часть навигационного времени сохраняется уровень низких вод, то могут сроиться причалы полуоткосного типа.

Для выбора оптимальной формы обделки берега в речных портах, необходимо сопоставить их по технико-экономическим показателям.

Классификация причальных сооружений

Классифицировать причальные сооружения можно по разным признакам – по форме обделки берега, по капитальности, по конструктивным признакам, по материалам, из которых они выполняются и т.д. С классификацией по форме обделки берега и по капитальности мы познакомились выше.

По конструктивному признаку причалы могут быть подразделены на три основные группы:

1. Гравитационные сооружения;

2. Сооружения в виде тонких стенок (больверка);

3. Сооружения с высоким свайным ростверком (сооружения в которых сваи являются элементом основной конструкции причала).

Кроме основных, существуют много других типов конструкций причальных сооружений

(сооружения на специальных основаниях (опускные колодцы, кессоны), сооружения смешанного типа – частично заглубленные оболочки и другие).

гидротехн. сооружения для защиты акваторий от волнения, течения, наносов, ледохода. Различают внеш. и внутр. оградительные сооружения. Внешние располагают по мор. наружи, контуру ограждаемой акватории, внутренние делят акваторию на части и препятствуют развитию местного волнения. По расположению оградительные сооружения в плане различают волноломы, обе оконечности которых не соединяются с берегом, и молы, примыкающие одним концом к берегу, а также оградит, дамбы, сооружаемые для защиты подходных каналов порта. В зависимости от естеств. условий и назначения порта его акватория может быть защищена одним молом, одним волноломом или сист. молов и волноломов. Расположение оградительных сооружений и ворот порта в плане устанавливается с учетом условий естеств. режима р-на побережья. По способу обеспечения устойчивости оградительные сооружения разделяют на гравитационные, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается собств. массой, и свайные, устойчивость которых полностью или частично обеспечивается заделанными в основание сваями (колоннами). По проницаемости для воды различают оградительные сооружения типа сплошных или сквозных преград. Первые полностью перекрывают толщу воды, доходят до дна, а вверху несколько возвышаются над уровнем спокойной воды. Во вторых оградительные сооружения волногасящая констр. обычно расположена только в верх, части. Общие требования к констр. оградительных сооружений обусловлены особенностями их возведения на незащищенных или полузащищенных от волнений акваториях. Предпочтительны констр. оградительных сооружений, которые допускают мор. работы при наиб, неблагоприятных гидромет. условиях и в кратчайшие сроки. Такими оградительными сооружениями являются крупные сборные или набросные констр. из тяжелых элементов, изготовленные на берегу. Выбор типа и констр. оградительных сооружений зависит от естеств. условий побережья, назначения сооружения, наличия строит, материалов, произв. базы,средств механизации, опыта строительства. Из гидрологич. условий первостеп. значение имеет волнение. Характер взаимодействия волн с оградительными сооруженими зависит от параметров волн, глубин, от формы оградительных сооружений. Геологич. условия также влияют на выбор констр. оградительных сооружений. Для скальных оснований предпочтительны оградительные сооружения гравитац. типа. На мягких основаниях при достаточной несущей способности можно возводить оградительные сооружения гравитационного и свайного типов. Учитывают также характер движения наносов, изменяемость дна, берег, линии. Наиб, распространены оградительные сооружения типа сплошной преграды, которые в поперечном сечении имеют вид сооружений верт., откосного или смеш. профиля. Оградительные сооружения верт. профиля строят в виде верт. стенки (иногда ячеистой или свайной констр.), которая отражает подходящую волну. В болылинстве случаев они бывают гравитационными и состоят из 3 осн. частей: постели, верт. стенки и надстройки. Набросные или отсыпные постели предназначены для выравнивания поверхности дна, более равномерного распределения давлений на естеств. основания, а также для защиты оснований от размыва. При плотных нескальных основаниях с достаточной несущей способностью постель обычно включает каменную призму и обратный фильтр из карьерной мелочи, щебня, гравия. При слабых грунтах в постель дополнительно включают песчаную подушку, а иногда устраивают верт. песчаные дрены. На скальных основаниях только выравнивают поверхность слоем камня или бетоном в мешках. Постели могут быть расположены на поверхности дна либо частично или полностью заглублены для обеспечения достаточных глубин у стенки, для удаления верх, слабого слоя отложений или с целью исключения действия разбивающихся волн на стенку. Верт. стенки возводят из бетонных массивов, ряжей, оболочек большого диам., свайных рядов. Толщина стенки зависит от волновых нагрузок, свойств грунтов в основании, констр. стенок. Высоту верх, и ниж. кромок стенки назначают с учетом колебаний уровня воды и характера волновых воздействий. По длине стенка разделяется на секции, размеры которых зависят от геологич. условий и констр. стенок. Надстройка представляет собой обычно монолитную, реже сборно-монолитную констр. и состоит из плиты и парапета. Своей массой она увеличивает устойчивость стенки, объединяет ее элементы в единое целое, исключает или ограничивает перелив воды через оградительные сооружения, а также служит для установки шварт, и отбойных приспособлений, навиг. знаков, прокладки инж. сетей. Для удобства трансп. операций верх, кромка плиты должна быть на уровне портовой террит. и располагаться выше гребней волн на ограждаемой акватории. При строительстве оградительных сооружений используются: обыкнов. массивы - прямоугольные блоки из бетона или бутобетона массой 5 - 100 т; циклопич. массивы - бетонные блоки массой 250- 450 т; ячеистые массивы - бетонные или железобетонные пустотелые констр. с днищами или без днищ. Возможны курсовая кладка массивов - гориз. рядами (курсами) с перевязкой швов, причем возводится одноврем. ряд секций сооружения, или столбовая кладка, при которой каждая секция сооружения возводится отдельно на полную высоту. Массивы-гиганты - железобетонные ящики (понтоны) больших размеров с днищами и внутр. перегородками, которые изготовляют на берегу, затем спускают на воду, транспортируют на плаву, устанавливают на постель и заполняют песком, камнем, бетоном. Их масса достигает неск. тыс. тонн. Иногда используют стальные понтоны. Массивы-гиганты могут иметь прямоугольное поперечное сечение с консольными выступами днища или без выступов или трапецеидальное с расширением в ниж. части. Массивы-гиганты с перфорир. передней стенкой и отсеками, не заполненными балластом с мор. стороны, представляют собой камеры гашения волн. Гашение осуществляется за счет неполного отражения волн от перфорир. стенки, сдвига во время фаз волнового давления на стенку изнутри и снаружи, рассеивания энергии из-за турбулентных процессов и снижения ударных эффектов. Суммарная площадь отверстий принимается 0,25-0,33 поверхности фасада стенки. Ряж - деревянная или железобетонная констр. коробчатой формы с днищем и внутр. перегородками. Ряжи изготовляют на берегу, затем спускают на воду, буксируют к месту установки, заполняют камнем и уста наливают на подготовл. основание. Распространены также оградительные сооружения из верт. цилиндрич. железобетонных оболочек большого диам. (^ 15 м), заполненных сыпучими материалами; их частично погружают в грунт либо устанавливают на каменную постель или скальное основание. Оградительные сооружения свайной констр. менее удовлетворяют требованиям к мор. гидротехн. строительству; их можно строить на достаточно защищенных от волнения акваториях (вые. волн до 3,5 м) и при основаниях, допускающих устройство шпунтовых стенок (сплошных свайных рядов). Более распространены сооружения 2-рядной констр., представляющие собой 2 скрепленные между собой параллельные верт. стенки (из стального шпунта, колонн-оболочек) с сыпучим заполнением из камня, гравия, песка. Имеются сооружения однорядной констр. из стальных и железобетонных оболочек малых диаметров (до 2м). Иногда применяют свайные сооружения ячеистой констр., представляющие собой в плане ячейки цилиндрич. или сегментного типа, образуемые стальными шпунтовыми стенками-оболочками с сыпучим заполнением. Оградительные сооружения подвергаются воздействию значит, волновых нагрузок. Вблизи них развиваются интенсивные донные потоки, которые могут размывать основание, повреждать каменные постели и даже вызывать аварии сооружений. Поэтому нередко требуется устройство спец. защиты естеств. оснований от размыва. Для оградительных сооружений верт. профиля характерен меньший расход материалов, чем для сооружений откосного профиля, особенно при больших глубинах и проч. основаниях. Оградительные сооружения откосного профиля сооружают из наброски камня, массивов или фасонных блоков. Они частично или полностью гасят подходящую волну на наклонной поверхности мор. откоса и внутри пористого тела наброски. Оградительные сооружения из сортированного камня более экономичны по расходованию материалов и при наличии крупных камней могут возводиться для защиты акваторий от волн большой высоты. Широко распространены оградительные сооружения из наброски сортированного камня с защитными покрытиями из обыкнов. бетонных массивов. Для таких сооружений, не требуются камни большой массы, они значительно дешевле, чем сооружения с наброской искусств, блоков. Оградительные сооружения из наброски сортированного камня с защитными покрытиями из фасонных блоков получили распространение с 50-х гг. XX в. Фасонные бетонные или железобетонные блоки разнообразной формы укладывают на откосах со стороны моря. По сравнению с обыкнов. массивами они имеют меньшую массу, хорошо сцепляются друг с другом, что позволяет создавать более крутые откосы набросок, уменьшать высоту наката волн и всплесков. Благодаря меньшим высоте и объему набросок, использованию кранов меньшей мощн. улучшаются экон. показатели. Недостаток метода - сложность изготовления фасонных блоков. Наиб, распространены оградительные сооружения из наброски обыкнов. массивов массой 30-60 т в зависимости от параметров волн, пологости откосов, форм и глубин расположения элементов. Берменные массивы защищают от размыва каменную постель. Бордюрные массивы окаймляют наброску по подошве откоса. Достоинства оградительных сооружений откосного профиля по сравнению с др. сооружениями: простота констр. и производства работ; возможность строительства на слабых основаниях, на разл. глубинах, при любых параметрах волн и характере волнения;способность сохранять свои функции при повреждениях; простота ремонта и восстановления (наброской нов. элементов дополнительного профиля); пониж. требования к погодным условиям при мор. работах. Недостатки: большой расход строит, материалов, особенно при больших глубинах; невозможность использования сооружения в качестве причального; опасность повреждения судов при навале на сооружения. Оградительные сооружения откосного профиля целесообразно возводить при небольших глубинах (особенно на слабых основаниях), при которых оградительные сооружения верт. профиля испытывают усил. действие разбивающихся или прибойных волн. Оградительные сооружения смеш. профиля состоят из разл. элементов верт. и откосного профилей. Включают верт. гравитац. стенку на значит, по размерам каменной постели. Подходящие волны отражаются от сооружения. По конструктивным особенностям аналогичны оградительные сооружения верт. профиля. Они целесообразны при больших глубинах, когда нельзя применять оградительные сооружения верт. профиля из-за больших напряжений в основании, а сооружение откосного профиля неэкономично из-за большого расхода материалов. Оградительные сооружения сквозного типа включает верх, пролетное волнозащитное строение, опирающееся на отд. опоры (мостовой тип). В отличие от оградительный сооружений типа сплошной преграды оно только частично отражает подходящую волну и задерживает плавающий лед. Устойчивость обеспечивается сопротивлением опор и грунта основания. Пролетные строения - волногасители расположены только в верх, части толщи воды и представляют собой преграды в виде тонких стенок, коробов и др. конструкций. Опоры могут быть гравитационными, свайными или др. типов. Сооружение может одноврем. использоваться как причальное, тогда его констр. выполняется с учетом доп. требований. В оградительных сооружениях с тонкими экранами волногаситель имеет вид тонкой стенки, ниж. край к-рой несколько заглублен ниже поверхности воды. Экраны могут быть верт. и наклонными, а также одиночными, в 2 ряда и т. п. Сооружения с экраном ящичного типа (прямоугольным в поперечном сечении) более эффективны, чем с тонким экраном. Чем больше заглубление и ширина ящичного экрана, тем полнее гашение. Волногаситель может иметь и др. констр.- напр, в виде стальной решетки. Оградительные сооружения сквозного типа целесообразны для постоянной или врем, защиты акваторий от волнения при относительно малой высоте волн (до 3-4 м) и значит, глубинах, когда нерационально перекрывать всю толщу воды сооружениями типа сплошной преграды.

а – из двух параллельных наклонных рядов шпунта; б – в виде сегментных ячеек;

в – из оболочек; 1 – шпунт; 2 – анкер; 3 – откос шпунтины; 4 - диафрагмы

Сооружения откосного типа . Оградительные сооружения откосного типа строят из различного вида набросок: каменной, массивной и фасонных блоков.

Каменные наброски могут быть из несортированного и сортированного камня. Сооружения из несортированного камня возводят га сравнительно небольшой глубине и слабом волнении. Используется рваный камень изверженных или осадочных пород массой от 5 кг до нескольких тонн. Значительному волнению могут противостоять только крупные камни. Поэтому возникает необходимость в сортировке камня с тем, чтобы на откосах сооружения располагать наибольшие по массе камни.

Оградительные сооружения из сортированного камня выполняют из послойно уложенных камней различной крупности поверх внутренней части сооружения, называемого ядром. Ядро может быть выполнено из песка, гравия или несортированного камня.

Оградительные сооружения

а - из наброски сортированного камня; б - смешанного типа; 1 – крупный камень; 2 – камень средней крупности (до 1 т.) 3 – карьерные отходы; 4 – берменный камень; 5 – массивная кладка; 6 – мелкий несортированный камень

На больших глубинах строительство сооружений откосного типа из-за большого объема наброски неэкономично. В этом случае целесообразно применять конструкции смешанного типа.

Если в районе строительства отсутствует или имеется в ограниченном количестве естественный камень массой более 2 т для создания устойчивого откоса наброски, то морской откос покрывают массивами от 30 до 60 т, имеющим форму параллелепипедов или кубов.

Волнолом из наброски

1 - наброска из массивов массой 37 т.; 2 – камень массой более 1 т.; 3 – камень массой менее 0,5 т.; 4 – берма; 5 – берменные массивы

Большое распространение получили откосные конструкции из обыкновенных бетонных массивов. Во всех случаях в конструкциях таких сооружений устраивается каменное основание (постель), поверх которой выполняется массивная наброска. Поперечное сечение имеет форму трапеции с прямолинейными боковыми сторонами (или с бермами). Бермы необходимы для создания упора откосному креплению и для уширения профиля сооружения в нижней части при любых грунтах основания. Бермы могут быть только со стороны моря или с двух сторон. Пористость сооружений из массивной наброски составляет 40-50%.

Поиски удешевления конструкций откосных оградительных сооружений привели к созданию различных форм фасонных блоков. Наброска из фасонных блоков имеет высокую пористость и шероховатость, что приводит к разделению накатывающейся волны на большое число отдельных струй. Энергия этих струй теряется при столкновении одна с другой. Такие сооружения обладают большей волногасящей способностью.

Фасонные блоки

а - тетрапод; б – стабит; в – трибар; г – тетраэдр; д – дипод; е – гексалег; ж - доллос

Наибольшее распространение из всех фасонных блоков получили тетраподы. Наброска из тетраподов обладает большим сцеплением и, следовательно, большей устойчивостью. Это позволяет увеличить крутизну откосов, следовательно, уменьшить поперечный профиль сооружения и снизить его стоимость.. Для строительства у нас в стране применяются тетраподы массой от 3 до 15 т. Имеются сооружения из тетраподов массой до 32 т. Наброска из тетраподов имеет пористость 50-55%.

Сквозные сооружения . Эти конструкции могут быть выполнены с волногасящим тонким экраном или с ящичным экраном. Экран обеспечивает лучшее волногашение при том же заглублении нижней грани, но имеет более сложную конструкцию. Сквозные волноломы с экранами возводят при высоте волн до 3 м и глубинах, превышающих 4h, h- высота волн. Такие волноломы целесообразны при сравнительно крутых волнах.