Пионерный способ строительства эстакады

Для разработки крупных месторождений нефти и газа отечественными учеными были предложены конструкции и высокопроизводительные методы строительства морских эстакад и примыкающих к ним специальных приэстакадных площадок как для бурения скважин, так и для размещения на них промысловых объектов сбора, подготовки и транспорта продукции скважин, системы поддержания пластового давления (ППД).

Эстакадные сооружения можно выполнять из дерева, металла, железобетона. В настоящее время в основном используют два последних материала. Роль эстакад могут играть и каменноземляные дамбы. Эффективность применения последних зависит от глубины моря, гидрометеорологических условий и способа строительства, которое оправдано в спокойных акваториях с глубиной не более 5-6м. При больших же глубинах моря, а также на площадях, где имеют место значительные морские волнения и течения, продолжительность земляных работ увеличивается, а вместе с этим возрастает и объем капиталовложений.

Анализ экономической целесообразности строительства грунтовых дамб показывает, что применение их рационально при глубине не более 6 м. Следует отметить, что они отличаются долговечностью, пожаробезопасностью, устойчивостью против действия ледовых нагрузок и не подвергаются коррозии, характерной для стальных эстакад. Кроме того, земляные дамбы выполняют функции волнозащитных сооружений и огражденные ими акватории используют для стоянки судов.

Пескозаправочная эстакада

В связи с большой сложностью и высокой стоимостью сооружения земляных дамб на морских участках с большими глубинами широкое применение нашли стальные сооружения эстакадного типа. Использование данного способа разработки месторождений позволяет комплексно решать технологические вопросы, связанные с бурением скважин, добычей, транспортом, подготовкой и хранением нефти и газа, организацией системы ППД , функционирования всей инфраструктуры морского промысла. Приэстакадные площадки, на которых размешают основные и подсобные объекты, связывают между собой специальным транспортным сооружением мостового типа.

По эстакадам прокладывают различные трубопроводы, электрокабели и линии связи, по которым осуществляется движение автомобильного и технологического транспорта, железнодорожных составов узкой колеи, тракторов, подъемных кранов и пр. Поэтому все работы на морском промысле можно проводить почти независимо от состояния погоды и волнений моря.

Сооружение эстакад позволяет создать на территории промысла крупную материально-техническую базу, обеспечивающую бесперебойное снабжение материалами и оборудованием для гидротехнического строительства и последующую эксплуатацию нефтегазового месторождения. Такая база может быть создана на берегу моря, если эстакада берет с него начало.

Эстакадный способ освоения месторождении имеет следующие преимущества:

• обеспечивается возможность реализации полного цикла освоения ресурсов моря, включая строительство эстакад, бурение скважин, добычу, подготовку и хранение, транспорт нефти и газа, ППД , оперативную организацию производства и управления на местах;
• совмещаются работы по разведке и разработке нефтяного или газового месторождения;
• исключается необходимость использования плавучих средств в процессе монтажа конструкций, движение которых зависит от погодных условий, за счет применения «пионерного” метода строительства эстакад (наращивание последних с берега);
• осуществляется связь между отдельными объектами, расположенными на разных приэстакадных площадках, посредством узкоколейного железнодорожного и автомобильного транспорта независимо от погодных условий;
• обеспечивается бесперебойность снабжения морского промысла всеми необходимыми материалами и оборудованием, электроэнергией и телефонной связью непосредственно с баз, расположенных на берегу.

Вместе с тем, данный способ обладает и рядом недостатков:

Технология строительства сооружений методом «надвижки» — возведение основных конструкций

• происходит интенсивная коррозия металлоконструкций в агрессивной морской среде, снижающая их долговечность, и, как следствие этого, возникает необходимость в проведении большого объема дорогостоящих работ по защите металла;
• наблюдается низкая механическая сопротивляемость сооружений эстакадного типа действию ледовых нагрузок;
• отрицательно сказываются на работе технологических установок и узлов строительных конструкций недостаточная динамическая жесткость и вибрация.

В ледовых условиях эффективность применения эстакадного способа резко снижается.

Стационарные платформы

После открытия морского нефтегазового месторождения выполняют комплекс работ, включающих конструирование, изготовление и установку системы бурового и нефтегазопромыслового оборудования, сооружение объектов промыслового сбора, подготовки и транспорта продукции, системы ППД и др. Для этого, как правило, в соответствии с традиционной практикой строят стационарную, опирающуюся на морское дно, базовую платформу.

Стационарные платформы за рубежом были применены в нефтяной промышленности примерно в середине 30-х годов в акватории Мексиканского залива. С их помощью можно было работать в условиях мелкой воды. Следует отметить, что многие из первых металлических стационарных платформ, построенных в 30-х и 40-х годах у нас в стране и за рубежом, продолжают успешно эксплуатироваться и в настоящее время.

Освоение более глубоких акваторий шельфа потребовало создания более совершенных конструкций:

• эффективных — конструкция должна наилучшим образом соответствовать своему функциональному назначению;
• надежных — вся конструкция в целом и ее элементы должны без повреждений противостоять нагрузкам на них и воздействиям в условиях эксплуатации;
• долговечных — с безотказной работой в течение установленного срока эксплуатации;
• технологичных — при проектировании необходимо устанавливать соответствующие производственно-технические возможности изготовления, транспортирования, монтажа в море, а также предусматривать удобства эксплуатации и возможность усиления конструкций;
• экономичных — затраты на проектирование, изготовление, монтаж и эксплуатацию должны быть минимальными;
• эстетичных и эргономичных — конструкция должна отвечать условиям технической эстетики и эргономики;
• с полным или частичным демонтажем после завершения буровых и эксплуатационных работ.

Применение стационарных платформ имеет ряд преимуществ:

• используются простые методы строительства платформ на освоенных глубинах моря и в районах с различными гидрометеорологическими условиями благодаря их крупноблочности;
• имеется при необходимости возможность расширения палубной площади основания;
• обеспечивается частичный или полный демонтаж стационарных платформ после завершения буровых и эксплуатационных работ;
• создается сравнительно большая устойчивость против действия волновой и ветровой нагрузок благодаря пространственности конструкций и пирамидальной форме блоков.

Эти преимущества обеспечили широкое применение стационарных платформ не только при разведке, но и разработке и эксплуатации морских нефтегазовых месторождений.

Стационарные платформы имеют и недостатки, так как все строительно-монтажные работы, производственно-техническое снабжение и обустройство платформ зависят от гидрометеорологических условий.

Опыт показывает, что создание нефтегазового промысла на стационарных платформах не всегда является экономически выгодным, потому что производственно-техническое обеспечение, эксплуатация и обустройство морских промыслов связаны с необходимостью широкого использования морских судов и спецтранспорта, прокладкой подводных трубопроводов и пр.

Строительство стационарных платформ рентабельно для бурения разведочных скважин и при организации нефтегазового промысла на глубинах, превышающих 20 — 25 м, а также в условиях ледовой обстановки.

В целом вопрос о целесообразности применения стационарных платформ для освоения нефтегазовых месторождений и организации морского промысла следует решать в каждом конкретном случае с учетом всех природно-климатических, гидрологических и технических условий, характерных для намеченного к разработке месторождения.

Железобетонное основание островного типа

Железобетонное основание островного типа — сооружение, состоящее из одной или нескольких железобетонных оболочек, заглубленных в грунт водоема. Строительство таких сооружений можно вести как с ледяного покрытия, так и с поверхности воды.

Для установки и погружения оболочек большого диаметра потребуется применение мощных плавучих кранов. Для погружения оболочек диаметром от 6 до 12 м можно использовать метод реактивно-турбинного бурения (РТБ), который дал положительные результаты при строительстве мостов, причалов и шахт.

Внутреннюю полость оболочек после окончания строительства платформ, как правило, заполняют песком. Верхнее надводное строение платформ можно выполнять из металлических конструкций, объем которых будет значительно меньше, чем для обычных морских платформ. Для снижения ледового воздействия опоры платформ в некоторых случаях снабжают ледорезами.

На глубине вод 15 — 30 м при соответствующих геологических условиях не исключена возможность использования гравитационных железобетонных сооружений. Изготовление такой конструкции полностью осуществляют в сухом доке (котловане) с последующей буксировкой ее на плаву и установкой на точке бурения. Для обеспечения устойчивости внутреннюю полость сооружения заполняют песком. Как правило, сооружения имеют значительные габариты, конструкция отличается большой сложностью, а для их создания необходимы большие объемы строительных материалов. Изготовление таких конструкций связано с сооружением специализированного берегового комплекса в составе сухого дока, заводов железобетонных конструкций, складов, причалов и пр.

Земляные сооружения островного типа

На глубинах вод до 5 — 6 м в местах, сравнительно недалеко удаленных от берега, могут найти применение земляные сооружения, образованные с помощью наброски или намыва песка. Их откосы должны быть защищены железобетонными или металлическими элементами от разрушительного действия льда. Объем таких конструкций довольно большой, а устройство их под водой сложно и трудоемко. Строительство земляных сооружений, по всей видимости, можно будет осуществлять преимущественно в период отсутствия льда. Для условий Крузенштернской структуры Карского моря, расположенной в основном в районе барьерных островов Шараповы Кошки и мелководных (до 1 — 2 м) лагун Шараповы Шары и губы Крузенштерна, грунтовые острова целесообразно создавать с помощью гидронамыва земснарядами с пологими неукрепленными откосами.

Комбинированные сооружения островного типа

Одним из вариантов гидротехнического сооружения может быть комбинированная конструкция искусственного острова. Металлический каркас цилиндрической формы диаметром 30 — 50 м собирают из отдельных элементов непосредственно на месте строительства (на льду). Получившуюся таким образом оболочку после установки на дно водоема заполняют грунтовым материалом.

Плавучие буровые установки

Строительство стационарных платформ связано со значительным финансовым риском в случае безрезультативности разведочного бурения. При этом возникают значительные потери материально-технических средств, а сама оставленная платформа представляет для безопасности судоходства серьезную угрозу в акватории, где ведутся поисково-разведочные работы. Данное обстоятельство привело к необходимости создания принципиально новых морских нефтегазопромысловых сооружений — плавучих и передвижных буровых установок, из которых наиболее распространены следующие типы:

• затопляемая баржа;
• затопляемое основание;
• буровое судно;
• передвижная буровая установка;
• погружная или полупогружная буровая установка.

Первоначально использовали затопляемые баржи, которые в основном применимы в заболоченных местах и внутренних водоемах с глубиной, не превышающей высоту борта. При работах на больших глубинах вместо баржи потребовалось уже сооружение затопляемых оснований с приподнятой на опорах-стойках рабочей площадкой для размещения на ней основного и вспомогательного оборудования. Затопляемые баржи и основания устанавливают на точке бурения путем приема морской воды в балластные отсеки, а после окончания работ откачивают или продувают воду из отсеков для возможности транспортирования установок. Устойчивость основания при погружении обеспечивается за счет дополнительных понтонов.

Увеличение глубин моря и необходимость расширения области применения плавучих установок привело к созданию разнообразных конструкций передвижных буровых установок. Передвижную установку с погружным понтоном применяют при небольшой глубине водоемов. Основной ее конструктивной особенностью является то, что производственная площадка и понтоны связаны в общую жесткую систему при помощи стоек или колонн, соединенных между собой распорками и подкосами.

Основное преимущество этих установок заключается в возможности их использования на слабых грунтах дна моря, так как наличие самостоятельного понтона, опирающегося на него, позволяет значительно уменьшить давление на грунт, а недостаток — в высоком расположении центра тяжести основания, что делает установку неустойчивой на плаву, особенно в условиях штормовой погоды и на больших глубинах моря.

Погружение и подъем установки осуществляют путем подачи балласта в корпус или откачки его с помощью насосов и клапанов, расположенных в различных отсеках. Балластные насосы и задвижки с гидравлическим приводом находятся в насосных отсеках нижнего корпуса платформы. Всеми операциями по подъему и погружению управляют дистанционно со щитов пульта управления, установленных в операторском помещении на рабочей палубе. Здесь расположены также контрольно-измерительные приборы, показывающие количество воды в каждом отсеке, инклинометры для определения крена, а также аппаратура, показывающая осадку платформы во время ее подъема и погружения.

При буксировке платформы на новое место предварительно ее погружают до определенной глубины, а на точке бурения ее опускают окончательно на морское дно. Практика показывает, что установку платформы над центром скважины можно осуществить с точностью до нескольких дюймов. Эту сложную операцию выполняют с помощью специальной системы заякоривания.

Самоподъемные передвижные установки предназначены для бурения разведочных и эксплуатационных скважин. Они состоят из трех узлов:

• плавучего корпуса (понтона), на котором размещается все технологическое, энергетическое и вспомогательное оборудование, а также инструменты и материалы;
• гидравлических или электромеханических подъемников;
• опорных колонн.

Основными преимуществами установок данного типа являются:

• возможность бурения на сравнительно больших глубинах моря за счет мощных опорных или решетчатых колонн с высокой поперечной жесткостью;
• применение в широком диапазоне глубин моря, определяемом длиной опорных колонн;
• периодическое использование в районах с различными глубинами моря и волновым режимом, что улучшает условия работы опорных колонн за счет изменения положения зоны периодического смачивания, где коррозия происходит с наибольшей интенсивностью.

Основной недостаток этого оборудования заключается в его неустойчивости при сооружении на слабых или илистых донных грунтах.

Самоподъемные передвижные буровые установки различаются по конструкции и форме корпуса (прямоугольной или треугольной), числу опорных колонн (от 3 до 14) и их типу, а также системам подъемных механизмов. Опоры могут быть вертикальными или наклонными, сплошными цилиндрическими или четырехугольными решетчатой конструкции. Наклонные опоры применяют при увеличении базы основания и обеспечении необходимой устойчивости сооружения в рабочем положении. В этом случае установка должна иметь механизм наклонения опор.

Для спуска опорных колонн, задавливания их в грунт, подъема корпуса до нужной рабочей высоты, а также для возможности транспортирования установки применяют гидравлические или электромеханические подъемные механизмы. В первом случае взаимодействие корпуса с опорными колоннами осуществляется путем перехватов относительно него подвижных и неподвижных траверс, которые соответственно закреплены подвижным штоком силового цилиндра и неподвижным цилиндром. В электромеханическом подъемнике применяется реечно-шестеренчатый механизм, взаимодействие которого с опорной колонной происходит за счет перекатывания по ее рейкам неподвижных относительно корпуса шестерен.

Полный цикл работы установки самоподъемного типа состоит из следующих операций:

• буксировки на точку бурения;
• спуска опорных колонн до дна;
• задавливания последних в морской грунт;
• подъема корпуса на нужную высоту над уровнем моря;
• подготовки к монтажу стационарного блока крановым судном;
• монтажа крановым судном стационарного блока;
• подготовки установки для бурения;
• проведения буровых работ;
• подготовки скважины к эксплуатации на стационарном блоке платформы;
• спуска корпуса установки на воду;
• выдергивания и подъема опорных колонн;
• транспортирования установки с точки бурения.

При освоении морских месторождений нефти и на все больших глубинах стационарные основания и плавучие буровые установки оказались непригодными, так как опирающиеся на дно моря сооружения становятся слишком громоздкими, металлоемкими и дорогостоящими. Возникают особые трудности при их изготовлении, транспортировании и установке на точке бурения. Задачи, связанные с освоением больших глубин, решаются с помощью конструкций плавучего типа, таких как буровые суда и полупогружные установки. Для этого необходимо было разработать:

Источник: proofoil.ru

Способ реконструкции причала пионерной отсыпкой со шпунтовой оторочкой

Изобретение относится к способу производства работ в гидротехническом строительстве, а именно к строительству и реконструкции причалов и других прибрежных сооружений. На изображении приведена схема реконструкции причала пионерной отсыпкой со шпунтовой оторочкой, включающая погружение в грунт грунтозащитных усиливающих элементов, при этом временные грунтозащитные усиливающие элементы размещаются за лицевой стенкой шпунтовых свай с последующей засыпкой слоя грунта за ними.

В случае выполнения работ в неблагоприятных гидрометеорологических условиях впереди отсыпаемого участка возводят защитную стенку из биг-бэгов с песком. После анкеровки стенки шпунтовых свай временные грунтозащитные усиливающие элементы извлекаются строительной техникой. Технический результат заявляемого изобретения заключается в непрерывном технологическом цикле забивки стенки из шпунтовых свай и отсыпки грунта с внутренней стороны. Таким образом, представленный способ отсыпки является более экономичным и эффективным по времени, так как позволяет сократить сроки изготовления шпунтовой оторочки за счет параллельного выполнения работ по забивке свай и отсыпке грунта. 1 ил.

Изобретение относится к способу производства работ в гидротехническом строительстве, а именно к строительству и реконструкции причалов и других прибрежных сооружений.

Известным и наиболее близким является способ реконструкции причальных сооружений (RU 2180028), включающий погружение в грунт грунтозащитных усиливающих элементов перед лицевой стенкой с последующим снятием слоя грунта перед ними, с использованием в качестве грунтозащитных усиливающих элементов металлических грунтозащитных панелей, которые устанавливаются вплотную к лицевой стенке причального сооружения, при этом для установки грунтозащитных панелей в заданное положение перед погружением в грунт и их последующего погружения в грунт используют криволинейную штангу, устанавливаемую вдоль грунтозащитных панелей с упором в выполненный в их нижней части опорный узел и закреплением к ним при помощи расположенного в их верхней части узла крепления.

Недостатками такого устройства являются длительный цикл подготовки отсыпки, связанный с технологическим циклом ее создания и ограничения выполнения работ в неблагоприятных гидрометеорологических условиях.

Задачей заявляемого изобретения является способ изготовления оторочки в виде взаимозаанкеренного больверка при реконструкции причального сооружения в случае, когда существует необходимость уплотнения грунта подводной зоны пазухи.

Как правило, уплотнение грунта подводной зоны решается специальной технологией глубинного виброуплотнения.

Малое пространство между старой конструкцией причала и новой шпунтовой стенкой оторочки, при реконструкции свайных пирсов с возведением вокруг них оторочки в виде взаимозаанкеренного больверка, затрудняет производство работ с гарантированным качеством.

Работы приходится вести способом пионерной отсыпки, пуская по отсыпке вибропогружатели для дальнейшей забивки шпунтовой стенки. При этом необходимо вести непрерывную отсыпку обратной засыпки, особенно в зимний период проведения работ, таким образом, чтобы не оказывать давления от грунта засыпки на незаанкеренную шпунтовую стенку.

Суть метода состоит в том, чтобы, не прекращая работ по забивке шпунта и пионерной отсыпки грунта обратной засыпки, не оказать избыточного давления на свежезабитую, но не заанкеренную шпунтовую стенку. Таким образом, технологический результат заявляемого заключается в непрерывном технологическом цикле забивки стенки из шпунтовых свай и отсыпки грунта с внутренней стороны.

Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом:

Фиг. 1 — Схема реконструкции причала пионерной отсыпкой со шпунтовой оторочкой.

Заявляемое изобретение осуществляется следующим образом.

Из деревянных щитов или железобетонных плит (1) выкладывается временная вертикальная стенка, которая опирается на реконструируемый причал (2), но не касается ряда шпунтовой стенки (3), препятствует воздействию грунта засыпки на шпунт.

Для предотвращения размыва песка обратной засыпки в случае выполнения работ в неблагоприятных гидрометеорологических условиях, как правило, в осенне-зимний период применяется возведение защитной стенки из биг-бэгов с песком (4), впереди отсыпаемого места, которая и принимает на себя волновую нагрузку, давая время отсыпать грунтом, огороженный таким способом участок.

После того как шпунтовая стенка (3) будет заанкерена временная стенка (1) извлекается, например, краном и грунт осыпаясь проникает к шпунтовой стенке.

Данный способ отсыпки является более экономичным и эффективным по времени, так как позволяет сократить сроки изготовления шпунтовой оторочки за счет параллельного выполнения работ по забивке свай и отсыпке, а также снижения влияния гидрометеорологических условий за счет выполнения части отсыпки в мешках.

Способ реконструкции причала пионерной отсыпкой со шпунтовой оторочкой, включающий погружение в грунт грунтозащитных усиливающих элементов, отличающийся тем, что временные грунтозащитные усиливающие элементы размещаются за лицевой стенкой шпунтовых свай с последующей засыпкой слоя грунта за ними, при этом в случае выполнения работ в неблагоприятных гидрометеорологических условиях впереди отсыпаемого участка возводят защитную стенку из биг-бэгов с песком, после анкеровки стенки шпунтовых свай временные грунтозащитные усиливающие элементы извлекаются строительной техникой.

Источник: findpatent.ru

способ возведения свайных мостовых оснований на акватории

Использование: возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории. Сущность: создание технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории при реализации пионерного способа строительства с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор. Технический результат: сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения свайных мостовых оснований за счет производства работ без применения плавсредств и, в значительной мере, за счет использования временных опор и кондукторов специальной конструкции для установки свайных временных и основных (постоянных) опор с технологической платформы, перемещаемой по временным опорам. Повышение надежности монтажа и бесперебойность работы независимо от погодных условий и волнения на акватории. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Формула изобретения

1. Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории, включающий погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО), отличающийся тем, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на начальном этапе работ с крайней опоры (берегового устоя) моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных поперечных опорных балок, на которые устанавливают технологическую платформу (ТП) с возможностью ее перемещения по этим опорным балкам, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ОСО очередного (последующего) свайного основания, при этом подвижную ТП снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа ВО и ОСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают, по меньшей мере, одним закрепленным на ТП кондуктором для размещения свайных опор ВО и ОСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину, на следующем этапе работ ТП перемещают по вновь уложенным опорным балкам, последовательно выполняют очередные ВО до проектного участка монтажа ОСО и монтируют ОСО, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основных свайных опор ОСО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в дно выполняют свайное основание из вертикальных или наклонных свай.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что временную опору ВО выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки под технологическую платформу ТП, при этом ВО выполняют в виде свайных колонн диаметром, меньшим диаметра ОСО, а число N пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяют из соотношения
,
где L — расстояние между двумя соседними свайными основаниями;
R — допустимый вылет стрелы большегрузного подъемного крана.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения ОСО выполняют в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что технологическую платформу ТП оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ОСО, закрепленными на противоположных частях ТП, причем кондуктор для монтажа ВО закрепляют на ТП по направлению производства работ.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что технологическую платформу ТП выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещают монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции монтируют временный мост для обеспечения производства сборными элементами для монтажа ВО и ОСО посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО монтируют с помощью ТП, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории.

Типичными аналогами технологии возведения гидротехнических сооружений являются технические решения [4-7], модифицирующие традиционные способы [8, 9] и требующие, как правило, применения плавсредств (суда, понтоны), оснащенных подъемными кранами и другим специальным оборудованием.

Основным недостатком этих известных способов является значительная трудоемкость, сложность и стоимость работ вследствие использования плавсредств, эффективность которых зависит от погодных условий. При этом установку временных (инвентарных) опор для повышения производительности эти способы не предусматривают.

Известен способ [3] монтажа пролетных строений моста, включающий возведение объемными блоками с использованием временных опор. Однако этот способ предназначен лишь для мостовых конструкций, сооружаемых на суше, и не учитывает специфики монтажа мостов с большими пролетными строениями.

Известный способ [2] возведения моста, включающий выполнение постоянных опор и монтаж пролетного строения с использованием временных опор, реализует секционное пролетное строение, но не рассматривает особенностей возведения свайных оснований на акватории, поэтому, также как и способ [3], не может быть использован в гидротехническом строительстве большепролетных мостовых конструкций.

В способе [1] сооружения морских эстакад, принятом за прототип, предложено при помощи кранового судна устанавливать временные (инвентарные) блоки для сооружения постоянных опор, что ускоряет строительно-монтажные работы.

Недостатками способа [1] являются сложность, трудоемкость и большие капитальные затраты, обусловленные применением плавсредств, невозможность использования в условиях значительного волнения, что затрудняет достижение оптимального критерия производства «сложность — стоимость — эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости. Кроме того, в способе [1] не отражена рациональная технология установки временных и постоянных опор, не предусмотрена специфика возведения свайных опор большепролетных мостов значительной протяженности.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологии возведения свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акватории при реализации пионерного способа строительства с использованием временных опор и кондукторов специальной конструкции для погружения основных (капитальных) свайных опор.

Основной технический результат предлагаемого способа — сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ при упрощении процесса возведения свайных мостовых оснований за счет производства работ без применения плавсредств и, в значительной мере, за счет использования временных опор и кондукторов специальной конструкции для установки свайных временных и основных (постоянных) опор с технологической платформы, перемещаемой по временным опорам. Предлагаемый способ без каких-либо ограничений позволяет реализовать пионерный способ строительства большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на акваториях с различной глубиной (в том числе при малых глубинах, где использование плавсредств невозможно) при повышении надежности монтажа и бесперебойности работы независимо от погодных условий и волнения на акватории.

При этом, применяя технологическую платформу специальной конструкции, обеспечивают рациональное совмещение всех производственных операций от монтажа свайного основания и мониторинга (диспетчеризации) до обустройства бытовых условий строителей-монтажников.

Технический результат достигается следующим образом.

Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории включает погружение основных (постоянных) свайных опор (ОСО) в дно акватории сваебойным оборудованием с использованием временных опор (ВО).

Отличительной особенностью способа является то, что при сооружении пионерным способом большепролетных мостовых конструкций значительной протяженности на начальном этапе работ с крайней опоры (берегового устоя) моста выполняют погружение ВО с размещением на них временных поперечных опорных балок, на которые устанавливают технологическую платформу (ТП) с возможностью ее перемещения по этим опорным балкам, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО, а также ОСО очередного (последующего) свайного основания. При этом подвижную ТП снабжают оборудованием и сборными элементами для монтажа ВО и ОСО, большегрузным подъемным краном и свайным погружателем, а также оснащают, по меньшей мере, одним закрепленным на ТП кондуктором для размещения свайных опор ВО и ОСО на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем на требуемую глубину. На следующем этапе работ ТП перемещают по вновь уложенным опорным балкам, последовательно выполняют очередные ВО до проектного участка монтажа ОСО и монтируют ОСО, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

При этом в качестве основных свайных опор ОСО используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм, из которых посредством погружения в дно выполняют свайное основание из вертикальных или наклонных свай.

В конкретном случае выполнения способа временную опору ВО выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки под технологическую платформу ТП, при этом ВО выполняют в виде свайных колонн с диаметром, меньшим диаметра ОСО, а число N пар ВО между двумя последующими свайными основаниями большепролетных мостовых конструкций определяют из соотношения

где L — расстояние между двумя соседними свайными основаниями;

R — допустимый вылет стрелы большегрузного подъемного крана.

Отличием способа также является то, что закрепленный на ТП кондуктор для погружения ОСО выполняют в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт свайным погружателем вертикально или с наклоном к вертикали до 30°.

Способ отличается тем, что технологическую платформу ТП оснащают двумя кондукторами для монтажа соответственно ВО и ОСО, закрепленными на противоположных частях ТП, причем кондуктор для монтажа ВО закрепляют на ТП по направлению производства работ.

Кроме того, отличием способа является то, что технологическую платформу ТП выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП размещают монтажный большегрузный подъемный кран и свайный погружатель, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам посредством транспортных механизмов.

В качестве свайного погружателя для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана ТП.

Способ также отличается тем, что возведение свайных мостовых оснований большепролетных мостовых конструкций большой протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

При этом в частном случае выполнения способа рядом по профилю мостовых оснований проектной мостовой конструкции может быть смонтирован временный мост для обеспечения производства сборными элементами для монтажа ВО и ОСО посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО монтируют с помощью ТП, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.

На чертеже приведена схема технологического комплекса, реализующего способ возведения свайных мостовых оснований на акватории, где использованы следующие обозначения: 1 — основные (постоянные) свайные опоры ОСО; 2 — свайные основания; 3 — временные опоры ВО; 4 — временные поперечные опорные балки под ТП; 5 — технологическая платформа ТП; 6 — большегрузный подъемный кран; 7 — свайный погружатель; 8 — кондуктор для монтажа ВО; 9 — кондуктор для возведения ОСО; 10 — временный мост.

Способ возведения свайных мостовых оснований на акватории реализуют следующим образом.

На береговой базовой рабочей площадке производят заготовку сборных элементов: основные свайные опоры ОСО 1, в качестве которых используют металлические трубы большого диаметра 1000-2000 мм; временные свайные опоры ВО 3 (колонны с диаметром, меньшим диаметра ОСО); временные поперечные опорные балки 4. С крайней опоры (берегового устоя) выполняют погружение ВО 3 с размещением на них временных поперечных опорных балок 4, на которые устанавливают технологическую платформу ТП 5 с возможностью ее перемещения по опорным балкам 4, посредством которой по мере продвижения по проектному направлению работ последовательно монтируют очередные ВО 3, а также ОСО 1 очередного (последующего) свайного основания 2. Монтаж ВО 3 и ОСО 1 осуществляют посредством подъемного крана 6 и свайного погружателя 7, при этом для установки ВО 3 применяют кондуктор, закрепленный на ТП 5 по направлению работ, а опоры ОСО 1 погружают в дно акватории, используя кондуктор 9, закрепленный на противоположной части ТП 5. Работа ТП и кондуктора известна и аналогична описанной в [10, 11].

При этом временную опору ВО 3 выполняют, например, в виде опоры, ортогональной в плане к проектному пролетному строению мостовой конструкции и представляющей пару временных свайных колонн 3 с размещением на них временного ригеля, на котором закрепляют временные поперечные опорные балки 4 под технологическую платформу 5, причем число пар ВО 3 между двумя последующими (соседними) свайными основаниями 2 большепролетных мостовых конструкций (40-60 и более м) определяют из соотношения (1).

Закрепленный на ТП 5 кондуктор 9 выполняют (аналогично [10, 11]) в виде двухъярусного выносного кондуктора, нижний ярус которого снабжают опорными направляющими для последовательного монтажа свайных опор 1 с отверстиями для погружения свай, а верхний ярус выполняют с проемами в виде стаканов для размещения свайных опор 1 на проектное положение посредством подъемного крана 6 с последующим погружением их в грунт дна свайным погружателем 7 вертикально или с наклоном к вертикали до 30°. Свайное основание 2 выполняют из вертикальных или наклонных свай ОСО 1. В качестве свайного погружателя 7 для забивки свай ВО и ОСО используют гидромолот, или вибропогружатель, или другое сваебойное оборудование, перемещаемое от одной свайной опоры к другой посредством подъемного крана 6.

Технологическую платформу ТП 5 выполняют, по крайней мере, двухуровневой, на верхнем уровне ТП 5 размещают монтажный большегрузный подъемный кран 6 и свайный погружатель 7, а в межуровневом пространстве размещают модуль энергообеспечения, модуль топливоснабжения, модуль хранения комплектов необходимого оборудования и инструментов, модуль диспетчера и связи, бытовой и сантехнический блоки, при этом ТП 5 выполняют самодвижущейся или передвигаемой по опорным балкам 4 посредством транспортных механизмов. При этом возведение свайных мостовых оснований 2 завершают армированием и бетонированием ОСО посредством оборудования и материалов, размещенных на ТП 5.

Рядом по профилю мостовых оснований 2 проектной мостовой конструкции монтируют временный мост 10 для обеспечения производства сборными элементами (заготовленными на береговой базовой рабочей площадке) для монтажа ВО 3 и ОСО 1 посредством грузового автотранспорта, при этом временный мост 10 с наращиванием его пролетов одновременно с выполнением ВО 3 монтируют с помощью ТП 5, которую дополнительно оснащают третьим кондуктором для установки свайного основания временного моста.

В процессе производства ТП 5 перемещают по вновь уложенным опорным балкам 4, последовательно выполняют очередные ВО 3 до проектного участка монтажа ОСО 1 и монтируют ОСО 1 свайного основания 2, после чего последовательность операций повторяют для возведения очередного свайного основания.

В частном случае выполнения способа для ускорения строительно-монтажных работ возведение свайных мостовых оснований большепролетных (40-60 и более м) мостовых конструкций большой (до 2-5 км) протяженности производят одновременно с двух противоположных береговых устоев навстречу друг другу, при этом используют две ТП, оснащенные соответствующим оборудованием, устройствами и механизмами.

Таким образом, из формулы и из описания способа и операций по его выполнению следует, что достигается его назначение с указанным техническим результатом, который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков независимого пункта формулы, при этом достигается оптимальный критерий производства «сложность — стоимость — эффективность», т.е. достижение максимально возможной эффективности при приемлемых сложности и стоимости.

I. Прототип и аналоги:

1. SU 142212 А1, 30.05.1961 (прототип).

2. RU 2161220 С1, 27.12.2000 (аналог).

3. RU 2260650 С1, 20.09.2005 (аналог).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

4. SU 1070253 А1, 30.01.1984.

5. SU 1393861 А1, 07.05.1988.

6. ЕА 199800325 А1, 28.10.1999.

8. Никеров П.С., Яковлев П.И. Морские порты. — М.: Транспорт, 1987, 416 с. (с.118-274).

9. Амбарян О.А., Горюнов Б.Ф., Белинская Л.Н. Устройство морских портов. — М.: Транспорт, 1987, 272 с. (с.122-199).

Источник: www.freepatent.ru