Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения

Изобретение относится к устройствам для производства работ в гидротехническом строительстве и может быть использовано для возведения свайных мостовых оснований, эстакад, перегрузочных комплексов и причальных сооружений на акваториях. Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения (ГТС) содержит рабочую площадку 1, совокупность средств для его возведения. ГТС включает свайные опоры 2 с установленным на них ростверком 3 из плит. Рабочая площадка 1 выполнена в виде продольного горизонтального стапеля, оснащенного оборудованием и сборными элементами для монтажа ГТС. Совокупность средств для возведения ГТС включает подъемное устройство, установку для монтажа свайных опор основания ГТС с посекционным наращиванием пролетов ростверка ГТС и модуль завершающих монтажных работ. Подъемное устройство выполнено в виде большегрузного подъемного крана 5. Установка для монтажа свайных опор включает выставленную подъемным краном 5 по горизонту на проектные оси по длине и ширине пролета кондукторную раму 6 со смонтированным на ней выносным кондуктором 7. Один конец кондукторной рамы 6 установлен на поперечном металлическом ригеле 8 уже смонтированного пролета ГТС, а второй выносной конец установлен на две пары снабженных гидроприводами опорных стоек 9 и 10. Первая пара опорных стоек 9 установлена на грунте дна вертикально, а стойки второй пары 10 установлены наклонно под углом 15-20° к вертикальным стойкам 9. Кондуктор 7 снабжен выполненными в виде стаканов проемами 11 для размещения свайных опор 2 на проектное положение посредством подъемного крана 5 с последующим погружением их забивным снарядом на требуемую глубину в грунт дна и фиксацией расположенными в проемах кондуктора 7 упорами. На верхних концах свайных опор 2 смонтирован поперечный металлический ригель 8, установленный подъемным краном 5 и закрепленный сварным соединением. На поперечных ригелях 8 уже смонтированной и вновь монтируемой секций ГТС установлены и закреплены сварным соединением металлические ортотропные плиты 4. На концах поперечного металлического ригеля 8 уже смонтированного пролета ГТС оборудована закрепленная сварным соединением пара временных опорных гнезд для опирания дополнительных опорных пар стоек 13. Дополнительные опорные пары стоек 13 выполнены заодно с кондукторной рамой 6 и размещены парами на ее нижней стороне вдоль продольных балок 12 с шагом в соответствии с выражением: $$\text{l}=\text{L/(n}+\text{l)}$$ , где l - расстояние между парами дополнительных опорных стоек, L - длина кондукторной рамы, n - число пар дополнительных опорных стоек. Обеспечивается расширение арсенала технических средств и бесперебойная работа при изменении длины пролетов, сокращение сроков строительства и снижение трудоемкости работ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Техническое решение относится к устройствам для производства работ в гидротехническом строительстве и может быть использовано для возведения свайных мостовых оснований, эстакад, перегрузочных комплексов и причальных сооружений на акваториях.

Традиционная технология и конструкция устройств [10-13] для возведения гидротехнических сооружений, как правило, включает плавсредства для транспортировки свай и элементов ростверка к месту монтировки, например платформы или понтоны, оснащенные специальным оборудованием. При этом такие устройства имеют размещенные на плавсредствах подъемные средства (лебедки, краны, домкраты), а также средства для установки свай, включая устройства бурения скважин под сваи. Возводимое гидротехническое сооружение традиционно включает [13] свайные опоры с установленным на них ростверком.

Основным недостатком известных устройств [10-13] является значительная трудоемкость и стоимость работ вследствие использования плавсредств.

Современная технология [1-9] возведения гидротехнических сооружений основана на применении выносного (выставляемого) кондуктора специальной конструкции для установки (забивки в грунт) свайных опор и последующего последовательного монтажа пролетов. В настоящее время известны технологические комплексы, которые запатентованы и эффективно используются (см., например: www.specfundament.ru) в гидротехническом строительстве: при возведении свайных мостовых оснований на акваториях [4, 7, 9], при строительстве больверков (RU42232U1, 27.11.2004, RU42545U1, 10.12.2004) и прибрежных рекреационных комплексов [6, 8], при сооружении эстакад [2, 3, 5].

Известные технологии и комплексы [2 - 9] основаны на пионерном техническом решении по патенту RU41032U1, 10.10.2004 [1], которое принято за прототип.

Технологический комплекс [1] для возведения гидротехнического сооружения (ГТС) содержит рабочую площадку, совокупность средств для возведения ГТС, включающего свайные опоры с установленным на них ростверком из плит, причем рабочая площадка выполнена в виде продольного горизонтального стапеля, оснащенного оборудованием и сборными элементами для монтажа ГТС, а совокупность средств для возведения ГТС включает подъемное устройство, установку для монтажа свайных опор основания ГТС с посекционным наращиванием пролетов ростверка ГТС и модуль завершающих монтажных работ. При этом подъемное устройство выполнено в виде большегрузного подъемного крана, установка для монтажа свайных опор включает выставленную подъемным краном по горизонту на проектные оси по длине и ширине пролета кондукторную раму со смонтированным на ней выносным кондуктором, один конец которой установлен на поперечном металлическом ригеле уже смонтированного пролета ГТС, а второй выносной конец установлен на две пары снабженных гидроприводами опорных стоек, первая пара которых установлена на грунте дна вертикально, а стойки второй пары установлены наклонно под углом 15-25° к вертикальным стойкам. Кондуктор снабжен выполненными в виде стаканов проемами для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна забивным снарядом на требуемую глубину и фиксацией расположенными в проемах кондуктора упорами. На верхних концах свайных опор смонтирован поперечный металлический ригель, установленный подъемным краном и закрепленный сварным соединением, а на поперечных ригелях уже смонтированной и вновь монтируемой секций ГТС установлены и закреплены сварным соединением металлические ортотропные плиты.

Комплекс [1] (и его последующие модификации в [2-9]) является эффективным техническим средством для возведения свайных оснований различных ГТС и широко используется в практике гидротехнического строительства.

Однако, как и другие известные устройства [2-9], технологический комплекс [1] не позволяет выполнять ГТС с переменной длиной пролетов при использовании одной (не заменяемой на другую) кондукторной рамы.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в создании технологического комплекса для возведения гидротехнического сооружения с применением выносного (выставляемого) кондуктора, кондукторная рама которого может быть без замены использована для сооружения ГТС с переменной длиной пролетов.

Основной технический результат предлагаемого технологического комплекса для возведения ГТС - расширение функциональных возможностей и арсенала устройств данного назначения путем использования одной универсальной кондукторной рамы, которая без замены применяется для сооружения ГТС с различными длинами пролетов (от 3 до 24 м). Комплекс реализует бесперебойную работу при изменении длины пролетов, сокращает сроки строительства и снижает трудоемкость и стоимость работ.

Технический результат достигается следующим образом.

Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения (ГТС) содержит рабочую площадку, совокупность средств для возведения ГТС, включающего свайные опоры с установленным на них ростверком из плит, причем рабочая площадка выполнена в виде продольного горизонтального стапеля, оснащенного оборудованием и сборными элементами для монтажа ГТС, а совокупность средств для возведения ГТС включает подъемное устройство, установку для монтажа свайных опор основания ГТС с посекционным наращиванием пролетов ростверка ГТС и модуль завершающих монтажных работ. При этом подъемное устройство выполнено в виде большегрузного подъемного крана, установка для монтажа свайных опор включает выставленную подъемным краном по горизонту на проектные оси по длине и ширине пролета кондукторную раму со смонтированным на ней выносным кондуктором, один конец которой установлен на поперечном металлическом ригеле уже смонтированного пролета ГТС, а второй выносной конец установлен на две пары снабженных гидроприводами опорных стоек, первая пара которых установлена на грунте дна вертикально, а стойки второй пары установлены наклонно под углом 15-25° к вертикальным стойкам. Кондуктор снабжен выполненными в виде стаканов проемами для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна забивным снарядом на требуемую глубину и фиксацией расположенными в проемах кондуктора упорами. На верхних концах свайных опор смонтирован поперечный металлический ригель, установленный подъемным краном и закрепленный сварным соединением, а на поперечных ригелях уже смонтированной и вновь монтируемой секций ГТС установлены и закреплены сварным соединением металлические ортотропные плиты.

Основное отличие комплекса заключается в том, что на концах поперечного металлического ригеля уже смонтированного пролета ГТС оборудована закрепленная сварным соединением пара временных опорных гнезд для опирания дополнительных опорных пар стоек, выполненных заодно с кондукторной рамой и размещенных парами на нижней стороне кондукторной рамы вдоль ее продольных балок с шагом в соответствии с выражением

$$\text{l}=\text{L/(n}+\text{l), (1)}$$

где 1 - расстояние между парами дополнительных опорных стоек;

L - длина кондукторной рамы;

n - число пар дополнительных опорных стоек.

В конкретном случае выполнения ГТС при длине кондукторной рамы L=24 м число n пар дополнительных опорных стоек составляет от 1 до 7 в зависимости от заданной длины монтируемых пролетов ГТС с возможностью возведения пролетов длиной от 3 до 24 м.

Отличием комплекса также является то, что подъемный кран и установка для монтажа ГТС выполнены с возможностью последовательного посекционного наращивания пролетов ростверка посредством перемещения подъемного крана на установленные плиты очередного пролета для выставления кондукторной рамы с кондуктором на проектное положение последующего пролета заданной длины прямолинейного или выполняемого с ответвлениями ГТС.

На чертеже представлена общая схема конструкции комплекса для возведения гидротехнического сооружения.

Комплекс для возведения ГТС содержит рабочую площадку 1, свайные опоры 2, ростверк 3, ортотропные плиты 4, подъемный кран 5, кондукторную раму 6, кондуктор 7, ригели 8 с временными опорными гнездами, вертикальные опорные стойки 9, наклонные опорные стойки 10, проемы 11 кондуктора, продольные балки кондукторной рамы 12, дополнительные опорные стойки 13.

Работа комплекса для возведения ГТС иллюстрируется следующим примером (см. чертеж).

На рабочей площадке 1 ростверка 3 размещены используемые при возведении ГТС подъемный кран 5 и сборные элементы: свайные опоры 2, выполненные в виде металлических труб большого диаметра, металлические поперечные ригели 8 и ортотропные (прямонаправленные) плиты 4, а также другое оборудование (на чертеже не показано), включая забивной снаряд для забивки свайных опор на требуемую глубину. Подъемный кран 5 выставляет кондукторную раму 6 со смонтированным на ней выносным кондуктором 7. Выставление кондукторной рамы 6 и кондуктора 7 осуществляется по горизонту на проектные оси по длине и ширине пролета растверка 3, при этом один конец кондукторной рамы 6 устанавливается на поперечном металлическом ригеле 8 уже смонтированного пролета ГТС, а второй выносной конец рамы 6 устанавливается на две пары снабженных гидроприводами опорных стоек 9 и 10. В частном случае для выставления подъемным краном 5 кондукторной рамы 6 с выносным кондуктором 7 может быть использована траверса. Пара опорных стоек 9 устанавливается на грунте дна вертикально, а опорные стойки 10 устанавливаются наклонно под углом 15-25° к вертикальным стойкам 9 для предотвращения бокового волнового и ветрового воздействия на раму 6 и кондуктор 7.

В проемы 11 кондуктора 7 краном 5 осуществляется подача свайных опор 2, которые устанавливаются на проектное положение и затем погружаются забивным снарядом в грунт дна на требуемую глубину с последующей фиксацией упорами, размещенными в проемах 11 кондуктора 7. В качестве забивного снаряда для забивки свайных опор 2 может быть использован гидромолот, или вибропогружатель, или другое забивное устройство, перемещаемое от одной свайной опоры 2 к другой посредством крана 5.

Далее с помощью крана 5 на сваи 2 заводится ригель 8 с подгонкой по месту и обваркой ригеля 8 с временными опорными гнездами и свай 2.

Затем на поперечных ригелях 8 уже смонтированной и вновь монтируемой секций ростверка 3 ГТС устанавливаются и закрепляются сварным соединением ортотропные плиты 4. После завершения монтажа очередной секции (пролета) ростверка 3 кран 5 перемещается на установленные плиты 4 для переставления рамы 6 с кондуктором 7 на новое проектное положение, осуществляя тем самым последовательное посекционное наращивание пролетов ростверка 3 прямолинейного или выполняемого с ответвлениями ГТС.

При изменении длины пролетов (например, при выполнении ГТС с ответвлениями) используется та же универсальная кондукторная рама 6, которая оборудована дополнительными опорными парами стоек 13, выполненными заодно с кондукторной рамой 6 и размещенными парами на нижней стороне кондукторной рамы 6 вдоль ее продольных балок 12 с шагом в соответствии с выражением (1). Опорные пары стоек 13 устанавливаются и закрепляются во временных опорных гнездах, смонтированных на поперечном ригеле 8, для реализации заданной длины пролета ГТС. Например, при заданной длине пролета 24 м кондукторная рама 6 длиной L=24 м выставляется на полную длину, при меньших длинах пролетов посредством установки в гнезда ригеля 8 дополнительных опорных стоек 13 кондукторная рама 6 выставляется на соответствующую длину. Число n пар дополнительных опорных стоек 13 от 1 до 7 позволяет выставлять кондукторную раму 6 на расстояние от 3 до 24 м (3, 4, 6, 8, 12,…м) и возводить ГТС с соответствующими длинами пролетов, которые соответствуют стандартным размерам плит ростверка 3.

Таким образом, путем использования одной универсальной кондукторной рамы, которая без замены применяется для сооружения ГТС с различными длинами пролетов (от 3 до 24 м), достигается назначение комплекса с указанным техническим результатом (расширение функциональных возможностей и арсенала устройств данного назначения, бесперебойный процесс строительства, сокращение его сроков, снижение трудоемкости и стоимости работ), который находится в причинно-следственной связи с совокупностью существенных признаков.

ИСТОЧНИКИ ПО УРОВНЮ ТЕХНИКИ

I. Прототип и аналог:

1. RU41032 U1, 10.10.2004 (прототип).

2. RU 46773 U1, 27.07.2005 (аналог).

II. Дополнительные источники по уровню техники:

3. RU 83075 U1, 20.05.2009.

4. RU 99017 U1, 10.11.2010.

5. RU 105912 U1, 27.06.2011.

6. RU 111550 U1, 20.12.2011.

7. RU 2447226 C2, 10.04.2012.

8. RU 2474649 C2, 10.02.2013.

9. RU 2010133362 A, 20.11.2010.

10. KR 0100665680 B1, 09.01.2007.

11. JP 457473 B2, 04.11.2010.

12. CN 102071647 A, 25.05.2011.

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

1. Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения (ГТС), содержащий рабочую площадку, совокупность средств для возведения ГТС, включающего свайные опоры с установленным на них ростверком из плит, причем рабочая площадка выполнена в виде продольного горизонтального стапеля, оснащенного оборудованием и сборными элементами для монтажа ГТС, а совокупность средств для возведения ГТС включает подъемное устройство и установку для монтажа свайных опор основания ГТС с посекционным наращиванием пролетов ростверка ГТС и модуль завершающих монтажных работ, при этом подъемное устройство выполнено в виде большегрузного подъемного крана, установка для монтажа свайных опор включает выставленную подъемным краном по горизонту на проектные оси по длине и ширине пролета кондукторную раму со смонтированным на ней выносным кондуктором, один конец которой установлен на поперечном металлическом ригеле уже смонтированного пролета ГТС, а второй выносной конец установлен на две пары снабженных гидроприводами опорных стоек, первая пара которых установлена на грунте дна вертикально, а стойки второй пары установлены наклонно под углом 15-20° к вертикальным стойкам, кондуктор снабжен выполненными в виде стаканов проемами для размещения свайных опор на проектное положение посредством подъемного крана с последующим погружением их в грунт дна забивным снарядом на требуемую глубину и фиксацией расположенными в проемах кондуктора упорами, на верхних концах свайных опор смонтирован поперечный металлический ригель, установленный подъемным краном и закрепленный сварным соединением, а на поперечных ригелях уже смонтированной и вновь монтируемой секций ГТС установлены и закреплены сварным соединением металлические ортотропные плиты, отличающийся тем, что на концах поперечного металлического ригеля уже смонтированного пролета ГТС оборудована закрепленная сварным соединением пара временных опорных гнезд для опирания дополнительных опорных пар стоек, выполненных заодно с кондукторной рамой и размещенных парами на нижней стороне кондукторной рамы вдоль ее продольных балок с шагом в соответствии с выражением: ,
где l - расстояние между парами дополнительных опорных стоек;
L - длина кондукторной рамы;
n - число пар дополнительных опорных стоек.

2. Комплекс для возведения ГТС по п.1, отличающийся тем, что при длине кондукторной рамы L=24 м число n пар дополнительных опорных стоек составляет от 1 до 7 в зависимости от заданной длины монтируемых пролетов ГТС с возможностью возведения пролетов длиной от 3 до 24 м.

3. Комплекс для возведения ГТС по п.1, отличающийся тем, что подъемный кран и установка для монтажа ГТС выполнены с возможностью последовательного посекционного наращивания пролетов ростверка посредством перемещения подъемного крана на установленные плиты очередного пролета для выставления кондукторной рамы с кондуктором на проектное положение последующего пролета заданной длины прямолинейного или выполняемого с ответвлениями ГТС.