Опускное сооружение и способего погружения

 

СОюз СОВФтсннд

Соцналнстнческнх

Рвсеублнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ о>846650 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 290179 (21) 2718973/29-33 (51)М. Кл 3

Е 02 0 27/10 с присоединением заявки ¹ 2 72 3817/3 3

Государственный кометет

СССР яо делам изобретеннй е открытей (23) Приоритет

Опубликовано 1507.81.бюллетень № 26 (53) УДК 624.157.6 (088. 8) Дата опубликования описания 1 0781

Г.И.Нестеров и И,И. Егорая т

) 1:: -"

Институт по проектированию г дских инжвнерных ) сооружений "ЛенгипроинжпДввщ "„» " "

I (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ И СПОСОБ |ЕГО ПОГРУЖЕНИЯ

Изобретение относится к строительству подземных сооружений различного назначения, а также мажет быть использовано при сооружении, например, опорных оснований в открытом море.

Известно опускное сооружение, включающее ствол с ножевой частью и наружной оболочкой, выполненной иэ эластичного материала со сквозными 1 вертикальными капиллярами с герметичной крьаакой, в верхней части соединенной с вакуум-насосом (1) .

Недостатком этого опускного сооружения является низкая надежность оболочки, выполненной из эластичного материала.

Наиболее близким техническим решением по.своей сущности и достигаемому результату к данному изобретению является опускное сооружение, вклю- 20 чающее арьарованный по периметру продольными стержнями трубчатый cTBQJI .

Р3.

Недостатком данного опускного сооружения является увеличение срока возведения подземного сооружения и отсутствие технических средств для регулирования сил трения между поверхностью трубчатого ствола и грун ЗО том в процессе погружения конструкции.

Известен также способ погружения опускного сооружения, включающий разработку грунта в полости ствола с одновременным по мере погружения заполнением зазора между грунтом и наружной поверхностью ствола текучей средой и осуществление циркуляцли текучей среды f33, Н вдост ат ком этого способа является низкая интенсивность циркуляции текучей средЫ.

Цель изобретения - облегчение погружения в грунт за счет обеспечения возможности регулирования сил трения между поверхностью ствола и грунтом в процессе погружения.

Указанная цель достигается тем, что в известном опускном сооружении, включающем армированный по периметру, продольными стержнями трубчатый ствол, последний снаружи покрыт элвктроизоляционным материалом и снабжен расположенными на его наружной поверхности подключенными к регулируемому источнику тока продольными электродами и магнитной системой, причем йагнитная система может быть выполнена в виде пластинчатых постоянных

846650 магнитов, расположенных с чередованием, ное распределение гидростатических полюсов по периметру трубчатого ство. — - давлений текучей среды в кольцевых ла, или в виде подключенной к регули- зазорах конструкции. При этом бокоруемому источнику тока обмотки, обра- вое давление, действунщве на внутзованной частью продольных арматур.;— реннюю поверхность трубчатой секции, ных стержней ствола, обмотка магнитной предусматривается значительно меньшее, системы и электроды могут быть выпол- чем боковое давление, действука ее иены составными из отдельных секций, на внешнюю поверхность той же трубча,каждая из которых снабжена блоками уп- той секции. Это обеспечивается либо равления, через которые автономно сое- изменением удельного веса текучей динена с регулируемым источником то- 0 среды, либо изменением высоты трубча ка.,.тых секций.

При этом в известном способе погру- Так, в случае использования конжения опускного сооружения, включаю- струкции, изображенной на фиг, 1, щем разработку грунта в полости распределение нагрузок между секциями ствола с одновременным по мере погру- осуществляется за счет изменения удель жения эаполнением зазора между грун- 15 ного веса текучей среды в кольцевых том и наружной поверхностью ствола зазорах. При этом удельный вес текутекучей средой и осуществление цирку- чей среды в кольцевом зазоре 6 больляции текучей среды, зазор между ше, чем в кольцевом зазоре 7, а в грунтом и наружной поверхностью ство- кольцевом зазоре 8 меньше, чем в ла заполняют электропроводящей теку- Я кольцевом зазоре 7. чей средой, а циркуляцию текучей сре- В случае использования конструкды осуществляют путем пропускания ции, изображенной на фиг, 2, распречерез нее регулируемого электрвчес- деление нагрузок между секциями осукого тока и одновременно создания на ществляется за счет изменения цроповерхности ствола регулируемого тиводавлений между секциями при раэмагнитного потока, перпендикулярно- ной высоте трубчатых секций и одинаго направлению электрического тока. новом удельном весе текучей среды в

На фиг. 1 изображено опускное к ольцевых з as opax. сооружение, продольный разрез, на . В случае использования конструкции фиг. 2 - то же, вариант выполнения, в качестве опорного основания s море на фиг. 3 - то же, опускное сооруже- (см. фиг. 3), в качестве текучей срение, сооружаемое в море, на фиг..4 ды в процессе погружения используется расположение обмотки магнитной системы морская вода, которая электропроводи электродов на трубчатой секции на. После завершения погружения конствола на фиг. 5 — вид А-на фиг. 4;

35 струкции кольцевые зазоры между трубна фиг. 6 - блок-схема управления чатыми секциями заполняются вязкой процессом погружения, на фиг. 7- массой на битумной основе с различопускное сооружение, продольный раз - ными удельными весами. рез, начальный период погружения; - на У к аз а нные вари анты и спол нения фиг. 8 - то же, вид s плане, на фиг. опускного сооружения обеспечивают

9 - изображена циркуляционн я гидрав- 40 снижение тещины стенок стволов глулическая система для погружения опус- бокого заложения, экономию материалов кного сооружения описываемым снособоЫ, и не уменьшают их надежности. на фиг. 10 - магнитная и электричес- В стены трубчатых секций 1-3 ствокая системы для погружения опускно- ла при их изготовлении закладывают го сооружения; на фиг. 11 - направ- щ металлическую арматуру 9, продольные ления силовых магнитных линий, те- стержни которой, расположенные по чение электрических токов и система их периметрам, с переьычками 10, расуправления погружением сооружения., положенными в нижних и верхних часОписываемое опускное сооружение тях трубчатых секций конструкции, содержит концентрически расположен- © выполнены в виде обмоток магнитной ные трубчатые секции 1-3, нижние системы (фиг. 4 и 5) . Обмотки магнитчасти которых снабжены кольцевыми |ной систеьы электроизолироваиы от беуступами 4. Между трубчатыми секция- тона и могут быть выполнены из сверхми 1-3, а также между грунтом 5 и проводящих материалов. Боковые повнешней трубчатой секцией 1 имеются верхности трубчатых секций покрыты кольцевые зазоры 6-8 с шириной от

35 электроиэ оляционным материалом 11, одного до нескольких дециметров, на котором расположены электроды 12. заполняемые электропроводящей теку- Электроды 12 расположены вдоль прочей средой, например, тиксотропным дольной оси трубчатой секции. Электрораствором. Трубчатые секции 1-.3 выпол- изоляционный материал 11 и электроды нешг; например, монолитными из бето- 4Q 12 дополнительно обеспечивают гидроизоляцию и прочность трубчатых секдля пропорционального распределе- ций °

Ния нагрузки с внешней трубчатой сек- Обмотка магнитной система трубции на внутренние секции конструк- чатой секции можЕт быть выполнена сек-. ции предусматривается пропорциональ -, Я ционированиой (см. фиг. 6) . Секции

846650

13-16 обмотки магнитной система под-

,ключены через блоки 17-20 управления к регулируемому источнику тока 21.

Аналогично электроды 12 могут быть выполнены также секционированными, секции 22-25 электродов подключены через блоки 26-29 управления к регулируемому источнику тока 21. Блоки

17-20, 26-29 управления предназначены для коммутации токов и изменения их направления. Все блоки управления подключены к центральному посту управления (на фиг. условно не показа+

Изменение направления токов в блоках управления осуществляется, например, с помощью силовых контакторов и ключей на чертежах не показано) .Источник тока 21 выполнен регулируемым для изменения силы тока в цепях магнитной системы и электродов.

В стенах каподца могут быть выполнены каналы 30, имеющие на нижних концах отводы 31, выходящие наружу непосредственно над уступом 4, Электроды 12 изготавливаются из материала, не подверженного электрохимижвским реакциям.

Магнитная система может быть выполнена из постоянных магнитов, при этом поверхность секций опускного сооружения покрывается чередующимися по знаку пластинчатыми полюсами и электродами.При погружении сооружения в дно моря для исключения влияния электрических и магнитных полей на окружающую среду магнитная и электри,ческие системы могут быть установлены на внутренней поверхности сооруже.ния.

При .выполнении опускного сооружвния в виде одной секции (фиг. 11) обмотка магнитной системы и электроды 12 электрической систеьы подключаются к системе 32 управления погружением сооружения, состоящей из блоков 33 управления, пульта 34 управления и регулируемого источника 35 питания.

Погружение опускного сооружения осуществляется следующим образом.

В исходном состоянии источник тока 21 отключен. После изготовления опускного колодца (секции колодца) производят разработку грунта в полости колодца известными способами.

Колодец под действием собственного веса начинает погружаться, плотно при легая своей наружной поверхностью к окружающему грунту (на участке ниже уступа 4) . При подходе уступа 4 к низу форшахты 36 между наружной поверхностью опускного колодца и внутренней стенкой форшахты 36 устанавливают: .кольцевой листовой каркас 37 с уплотнением, открытый снизу, имеющий раструбы 38 и упругие шланговыв ответвления 39. Шланговые ответвления при помощи раструбов присоединяются к каналам 30 колодца. После этого

В процессе погружения трубчатой секции направление магнитного поля, :создаваемого обмоткой магнитной системы, в основном перпендикулярно линиям электрического тока, то на

5р электропроводящую текучую среду в по;граничном слое с акции будут действо" вать электромагнитные силы в направ лении вдоль трубчатой секции, напри мер, вверх. Прн этом создается гра диент плотности текучей среды, направленный в сторону увепичения элект . ромагнитных снл.Под действием электро магнитных сил текучая среда отбрасы- вается от секции. Реакция отбрасываемой электромагнитной силой текучей

46 среды создает давление (эквивалентное упору) в пограничном слое секции, снижакщее (увеличивающее) силу трения по наружной поверхности секции, 1погружаемой в грунт, и облвгчакщве

45 l(aатрудняющее) ее погружение. приступают к нагнетанию через отверстие в каркасе 37 глинистого раствора, обладакхцего электропроводностью, заполняя им кольцевое пространство . между грунтом н наружной поверхностью колодца, пространство каркаса 37 и каналов 30. Глинистым раствором запол няются укаэанные пространства по мере погружения колодца в грунт. При погружении сооружения в дно моря вмес о то глинистого раствора используется морская вода, которая электропроводна. При этом вспомогательное оборудование (кольцевой каркас 37, шланговые ответвления 39 с раструбами 38) исключается.

Грунт немедленно вступает в контакт с глинистым раствором и удерживается им от обрушения. Для этого необходимо, 4тобы глинистый раствор обладал достаточно большим удельным весом и не .

20 слишком большой вязкостью.,Цля увеличения удельного веса раствора в не" го добавляют утяжелители, обладающие высокой электропроводностью.

Включают источник тока 21. По секд5 циям 13-16 обмотки магнитной системы и между электродаьы 12 через электронроводящую текучую среду начинают течь токи, которые возбуждают по периметру трубчатой секции электромагнитное поле (фиг. 5) .

Известно, что при подведении к неподвижной проводящей жидкости извне разности потенциалов и наложении на нве поперечного магнитного поля под действием кондуктивных электромагнитных пондеромотор ых сил жидкость приходит в движение. При этом на поток накладывается поле индуктив- но наведенных электромагнитных сил, которые оказывают влияние на струк40 - туру твчения, Изменяя распределение электромагнитного поля, можно воздействовать на весь объем жидкости или ее отдельные слои.

846650

Давление (эквивалентное упору) невелико, например для трубчатой секции с размерами 6 = 250 м, а = 125м и 6 14 м, где f. - длина трубчатой секции", а — длина одной ветви обмот ки магнитной системы, выполненной из, сверхпроводящих материалов, 6 : радиус трубчатой секции, при к = 2 и

В„р, 7 ал, где к — число пар электродов,  — критическое значение индукции магнитного поля, может составить ориентировочно в единицах мощности упора порядка 48300 кВт при подведенной мощности к электродам порядка

55000 кВт, что значительно облегчит погружение трубчатоЦ секции.

В процессе погружения секции 1 возникает технологическая необходимОсть .регулирования силы трения по боковой поверхности секций, погружаемой в грунт например в случаях кренов, за1 исания, самопроизвольного опускания, 20 после бетонирования днища — всплывания.

В случае крена, например, вправо обычно производят пригрузку металлическими болванками, сборными железобетонными элементами и т.п., которые размещают на левой стороне конструкции. Размещение пригрузки. не всегда можно компактно и безопасно разместить на стене конструкции. 30

В описываемом техническом решении при помощи регулируемого, источника тока 21 и блоков 17-20 и 26-29 управления изменяют силу тока в электрических и магнитных цепях. Уменьшается сила тока в секциях 13 и 14 магнитной системы и увеличивается в секциях 15 и 16, а также уменьшается сила тока в секция 22 и 23 электро-: дов и увеличивается в секциях 24 и 25

За счет этого увеличивается. давление 40 (упор) слева и уменьшается давление (упор) справа. В слабых грунтах воз-! можно ликвидировать крен без интенсификации разработки грунта с левой стороны погружаемой конструкции. 45

В случае зависания опускного сооружения увеличивают токи пропорционально в каждой секции магнитной скстеьи и электродов. За счет этого увеличивается ààïåHHå (yr1op ) ao ace 5(} му периметру опускного сооружения, что облегчает освобождение конструкции or зависания. При этом в зимних условиях производства работ кон"„трукция не замерзает, так как при тече-. нии тОков через арматуру конструкции выделяется тепло.

В случае саьюпроизвольного опускания конструкции изменяют направление токов в электрических цепях. За счет этого увеличивается сила трения по 60 боковой поверхности трубчатой секции, а развиваемай упор препятствует погружению секции.

После погружения трубчатой секции на заданную глубину заложения осуще i65 ствляется аналогично погружение последующих секций .2 и 3 меньших диаметров, при этом секция- 1 является направляющей при погружении секции 2, а секция

2 — направляющей при погружении секции 3.

В случае использования опускного сооружения, изображенного на фиг. 2> после завершения погружения секции 1 бетонируется днище секции, на котором возводятся секции 2 и 3 с последующим заполнением кольцевых зазоров 7 и 8 текучей средой.

Таким образом, управление электромагнитным полем и силой электрического тока в электрических целях осуществляется известными приемами по сигналам с центрального поста управления погружением конструкции.

При реализации описываемого технического решения обеспечивается регулирование силы трения между поверх.ностями трубчатых секций и грунтом в процессе погружения, а также облвгчается погружение конструкции типа пускных колодцев.

Формула изобретения

1. Опускное сооружение, включающее армированный по периметру продольными стержнями трубчатый ствол, о тл и чающее с я тем, что, с целью облегчения погружения в грунт за счет обеспечения воэможности регулирования сил трения между поверхностью ствола и грунтом в процессе погружения, трубчатый ствол снаружи покрыт электроизоляционным материалом и. снабжен расположенными íà его наружной поверхности .подключенными к регулируемому источнику тока продольными электродами и магнитной системой.

2. Опускное сооружение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что магнитная система выполнена в виде пластинчатых постоянных магнитов, расположенных с чередованием полюсов по периметру трубчатого ствола.

3. Опускное сооружение по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем,: что магнитная система выполнена в виде подключенной к регулируемому источни ку тока обмотки, образованной частью продольных арматурных стержней ствода °

4. Опускное сооружение по п. 3, отли чающеесятем, о обмотка магнитной систеьн и электроды выполнены составными из отделыых секций, каждая из которых снабжена блоками управления, через которые автономно соединена с регулируеьым источником тока.

5. Способ погружения опускного сооружения по пп. 1-4, включающий разработку грунта в полости ствола с одновременным по мере погружения за846650

10 попнением зазора между грунтом и íà ° ружной поверхностью ствола текучей средой и осуществление циркуляции текучей среды, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, зазор между грунтом и наружной поверхностью ствола заполняют электропроводящей текучей средой, а циркуляцию текучей среды .осуществляют путем пропускания через нее ре гулируемого электрического тока и одновременного создания на поверхности ствола регулируемого магнитного по« тока, перпендикулярного, направлению электрического тока. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 548688, кл. Е 02 D 5/54,E 02 027/10, 1974.

2. Патент США В 3496726, кл. 6 1-4 1, 19 70.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 66941, кл. Е 02 0 23/14, 1946.

Составитель М.Перлов

Редактор Н.Горват Техред Ж. Кастелевцч Корректор С. щомак

Заказ 5 391/40 Тираж 693 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 > Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4