Способ защиты гидротехнического сооружения от воздействия льда, волн, течений и устройство для его осуществления

 

Использование: в гидротехнических сооружениях, в частности в способах их защиты. Сущность изобретения: способ защиты сооружения предусматиривает изготовления защитной оболочки 1, ее транспортировку, установку и заполнение насыпным грунтом. Установку оболочки 1 в проектное положение производят с предварительно заведенным внутрь ее понтоном с технологическим оборудованием или самоподъемной плавучей буровой установкой (СПБУ). Отсыпку грунтового ядра 2 ведут под понтон или СПБУ, приподнятую на "ногах" 12 внутри защитной оболочки 1. Заведение понтона или СПБУ внутрь защитной оболочки осуществляется на плаву, под защитной оболочкой, погруженной на дно водоема в сложенном положении. Защитная оболочка может складываться в транспортное положение и не раскрываться в проектном положении. Это достигается стыковкой по периметру грунтового ядра 2 панелей 3 и 4, шарнирно соединенных в пары и шарнирно соединенных с жестким фермерным каркасом в верхней части оболочки и с каркасом на жестко соединенных плавучих пантонах в основании оболочки, имеющих возможность перемещения одного круга относительно другого в вертикальном направлении за счет складывания шарнирно соединенных в пары панелей 3 и 4. Защитная оболочка может быть усилена за счет дополнительного обруча, обматыванием канатом 21, забивкой свай, бетонированием пустот в панелях или выполнением оболочки двуслойной с заполнением пространства между слоями соответствующим материалом. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к защите гидротехнических сооружений, применяемых для разведки и освоения морских месторождений нефти и газа, для маяков, опор ЛЭП и т.д.

Широко известны способы защиты насыпных искусственных островов от внешних воздействий (волновых, ледовых, течений и т.д.) путем каменной наброски по периметру острова.

Данный способ укрепления откосов является очень продолжительным и трудоемким, а также затруднен монтаж технологического оборудования на отсыпанный остров.

Известен способ защиты грунтового ядра искусственного острова оконтуривающими кессонами, при этом кессоны доставляются на плаву к месту установки, соединяются гибкими стержнями по периметру острова образуя восьмигранную в плане конструкцию и погружаются на дно. Вся конструкция заполняется внутри соответствующим материалом.

Известная защитная оболочка содержит металлические или железобетонные кессоны погружаемые на дно под тяжестью собственной массы.

Недостатком известного способа и устройства является то, что: стыковка кессонов, их погружение и монтаж технологического оборудования являются сложными техническими задачами, что ведет к значительному увеличению сроков возведения всего сооружения и больших энергетических затрат; значительный расход стали и железобетона на изготовление и монтаж кессонов, высокая стоимость сооружения.

Целью настоящего изобретения является сокращение сроков строительства, энергетических затрат, расхода стали, снижение стоимости сооружения и повышение устойчивости сооружения воздействию льда, волн и течений.

Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты гидротехнических сооружений от воздействия льда, волн и течений, включающем изготовление защитной оболочки, ее транспортировку, установку и заполнение насыпным грунтом, согласно изобретению установка защитной оболочки в проектное положение осуществляется с предварительно заведенными внутрь ее понтоном с технологическим оборудованием или самоподъемной плавучей буровой установки (СПБУ), а отсыпка грунтового ядра осуществляется под понтон или СПБУ приподнятую на "ногах" внутри защитной оболочки.

Поставленная цель достигается также тем, что устройство для защиты гидротехнических сооружений содержит защитную оболочку, оконтуривающую грунтовое ядро, при этом согласно изобретению защитная оболочка выполнена из состыкованных по периметру грунтового ядра панелей шарнирно соединенных в пары и шарнирно соединенных с жестким ферментным каркасом верхней части защитной оболочки и с нижним каркасом из состыкованных понтонов в основании защитной оболочки, и имеющих возможность перемещения один относительно другого в вертикальном направлении за счет складывания шарнирно соединенных в пары панелей.

Именно возможность складывания по вертикали защитной оболочки позволяет завести внутрь ее притопленной в сложенном положении защитной оболочки понтон или СПБУ на плаву и после всплытия защитной оболочки транспортировать весь комплекс сооружения до "точки", где путем раскрытия попарно сложенных панелей и установки оболочки в проектное положение осуществляется отсыпка грунтового ядра. Тем самым достигается цель изобретения. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна". При изучении других технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 схематически изображена конструкция защитной оболочки, оконтуривающей грунтовое ядро с сечением; на фиг.2 конструкция защитной оболочки в транспортном положении (сложенном положении) с сечением.

Устройство содержит металлическую защитную оболочку 1, оконтуривающую грунтовое ядро 2, являющееся балластом и создающем своей массой отпор волновому и ледовому воздействию на сооружение. Защитная оболочка 1 выполнена из состыкованных по периметру грунтового ядра 2 верхних панелей 3 и опорных панелей 4 соединенных в пары шарнирами 5 и замкнутых в круг путем соединения шарнирами 6 с верхним каркасом 7 жесткого ферменной конструкции и через шарниры 8 с нижним каркасом 9 из состыкованных понтонов. Верхние панели 3 и опорные панели 4 выполнены плавучими и вместе с понтонами нижнего каркаса 9 удерживают на плаву всю защитную оболочку 1, при этом панели 3 уложены на панели 4, то есть защитная оболочка 1 находится в сложенном, транспортном положении (фиг.2).

Управление положением защитной оболочки 1 осуществляется с помощью силовых установок судов-буксиров или энергетического оборудования верхнего строения буровой платформы 10 (СПБУ). Удержание защитной оболочки 1 концентрично буровой платформы 10 выполняется стропами 11, которые отпускаются в моменты погружения или раскрытия защитной оболочки 1 и выбираются при ее складывании и всплытии.

Установка защитной оболочки 1 в проектное положение осуществляется следующим образом: защитная оболочка 1 в сложенном положении транспортируется на плаву к месту установки, где после балластировки забортной водой полостей панелей 3 и 4 и понтонов нижнего каркаса 9 защитная оболочка 1 погружается на дно и внутрь ее заводится на плаву буровая платформа 10, выполняется ее крепление стропами 11. В случае защиты СПБУ, буровая установка поднимается на "ногах" 12 в рабочее положение. Затем продуваются воздухом полости верхних панелей 3, которые всплывая через шарниры 5 поворачиваются сами и поворачивают опорные панели 4 с частично продутыми полостями в положение близкое к вертикальному, после чего выбираются стропы 13 через блоки 14 и доводят опорные панели 4 и верхние панели 3 до вертикального положения, при этом нижний круг 9 опирается на дно водоема, а верхний каркас 7 приподнимается над водой.

Для крепления защитной оболочки 1 ко дну и закрепления панелей 4 и 3 в раскрытом положении выполняется забивка свай 15 через сквозные отверстия в верхнем и нижнем каркасах 7 и 9 и в панелях 3 и 4 с последующим обетонированием.

Верхний каркас 7 оснащен дифлектором 16 и рабочей палубой 17. Стыки панелей 3 и 4 предусматривают герметичные прокладки для исключения размыва грунтового ядра 2.

С целью предотвращения раскрытия стыков панелей 3 и 4 под напором насыпного грунтового ядра 2 защитная оболочка 1 может быть оснащена обручем 10 опускаемым стропами 19 на уступы 20 и выполняющим роль стальной обечайки. Также возможен вариант усиления защитной оболочки 1 путем обматывания стальным канатом 21 по периметру защитной оболочки 1 в предусмотренную для этого штрабу 22. В случае возведения стационарного сооружения штраба 22 с навитым стальным канатом 21 и пространство между обручем 18 и защитной оболочкой 1 заполняются бетоном. Также бетоном может быть заполнено внутреннее пространство панелей 3 и 4.

Возможны варианты выполнения хотя бы одной из спаренных панелей положительной плавучести, обеспечивающей удержание на плаву защитной оболочки 1 в транспортном положении, и вариант применения тонкостенных ребристых панелей с дополнительными поплавками, навесными на верхние панели 3 и съемными после установки защитной оболочки 1 в проектное положение.

Кроме того возможны варианты выполнения защитной оболочки 1 в плане в виде многоугольника, а обруча 18 в плане в виде круга.

Возможен вариант изготовления панелей 3 и 4, понтонов нижнего каркаса 9 и обруча 18 из железобетона.

Нижний каркас 9 может быть затянут эластичной водонепроницаемой мембраной, при этом грунтовое ядро 2 выполняется безводным путем дренажа. Также возможен вариант установки защитной оболочки 1 без заполнения грунтовым ядром 2, но с поднятым уровнем воды внутри защитной оболочки 1 на достаточную высоту для создания необходимого внутреннего распора и поддерживаемым перекачиванием забортной воды.

Возможен вариант выполнения защитной оболочки 1 двуслойной, внешний слой из панелей и внутренний слой из протяженного двутавра спирально навитого по периметру грунтового ядра 2 согласно изобретению [4] с уклоном внутреннего слоя к низу от центра и заполнением пространства между слоями грунтом, щебнем или бетоном, а также вариант двуслойной защитной оболочки 1, где внутренний слой из протяженного двутавра спирально навитого по внутреннему периметру каркасов 7 и 9 с уклоном к низу к центру сооружения и заполнением пространства между слоями грунтом, формируя искусственный остров типа "атолл".

Использование предлагаемого способа защиты гидротехнических сооружений и устройства для его осуществления позволяет по сравнению с известными сократить сроки строительства, энергетические затраты, расходы стали, тем самым снизить стоимость сооружения, при обеспечении устойчивости воздействию льда, волн и течений.

Формула изобретения

1. Способ защиты гидротехнического сооружения от воздействия льда, волн, течений, включающий изготовление защитной оболочки, ее транспортировку на плаву в сложенном по вертикали состоянии, установку ее на дно водоема в проектное положение с раздвижкой защитной оболочки по вертикали, отсыпку грунтового ядра, отличающийся тем, что установку защитной оболочки в проектное положение осуществляют с предварительно заведенными внутрь нее понтоном с технологическим оборудованием или самоподъемной буровой установкой, при этом заведение понтона или самоподъемной буровой установки внутрь защитной оболочки осуществляют на плаву над защитной оболочкой, погруженной на дно водоема в сложенном положении, а отсыпку грунтового ядра осуществляют под понтон или самоподъемную установку, приподнятую на опорных колоннах внутри защитной оболочки.

2. Устройство для защиты гидротехнического сооружения от воздействия льда, волн, течений, включающее оконтуривающую грунтовое ядро защитную оболочку с жесткими верхним и нижним каркасами, имеющими возможность перемещения относительно друг друга в вертикальном направлении, отличающееся тем, что защитная оболочка выполнена из состыкованных по периметру грунтового ядра панелей, шарнирно соединенных по вертикали в пары между собой, с верхним каркасом ферменной конструкции, расположенным в верхней части защитной оболочки, и с нижним каркасом, выполненным из жестко соединенных между собой плавучих понтонов и расположенным в основании защитной оболочки.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что панели защитной оболочки выполнены тонкостенными и ребристыми, при этом защитная оболочка снабжена дополнительными поплавками, навешенными на панели в верхней части защитной оболочки с возможностью их съема.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что защитная оболочка снабжена обручем для предотвращения раскрытия панелей под напором грунтового ядра, опоясывающим ее с возможностью вертикального перемещения с ограничением вертикального перемещения в нижнем положении обруча посредством уступов, выполненных на внешней стенке защитной оболочки.

5. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что защитная оболочка снабжена стальным канатом, намотанным в несколько витков по периметру защитной оболочки в зоне шарнирных соединений, связывающих панели в пары.

6. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что защитная оболочка снабжена сваями, забитыми в дно водоема и проходящими через каналы, выполненные в верхнем и нижнем каркасах и в панелях защитной оболочки, для предотвращения ее складывания.

7. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что внутреннее пространство панелей защитной оболочки и пространство между обручем и панелями заполнено бетоном.

8. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что защитная оболочка в плане выполнена в виде многоугольника, при этом обруч в плане выполнен в виде круга.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2