Способы обеспечения устойчивости оградительных сооружений

По способам обеспечения устойчивости оградительные сооружения делятся на гравитационные (полностью располагаемые на поверхности основания) и частично погружаемые вглубь основания, как правило, свайные.

В гравитационных сооружениях устойчивость на сдвиг и опрокидывания обеспечивается за счет собственной массы. Они могут быть как вертикально, так и откосного профиля. Гравитационные вертикальные стенки возводят в виде кладки из бетонных массивов, железобетонных ящиков заполненных песком, камнем, бетоном. Для предотвращения выпадения отдельных массивов из кладки, утечки материала из ящиков и повышения волногасящей способности сооружения над его подводной частью возводятся надстройка из монолитного бетона. В набросных сооружениях из камня и массивов, приемлемой формы, собственной массой обеспечивается как общая устойчивость сооружения, так и устойчивость его отдельных элементов, в связи с этим у них расход строительных материалов велик. В откосных сооружениях из фасонных блоков различной формы устойчивость отдельных элементов достигается не только за счет их массы, но и за счет их взаимного зацепления, что позволяет возводить их с более крупными откосами и соответственно меньшими объемами строительных материалов.

В свайных сооружениях устойчивость обеспечивается как собственной массой, так и зацеплением свай (оболочек, шпунта) в грунте. Все они представляют собой сооружение вертикального профиля.

Значительного снижения стоимости сооружения можно достичь, изменяя облегченные конструкции (рис. 5.19).

Сквозные волноломы (рис. 5.19, а,б), состоящие из двух частей: верхнего сплошного пролетного строения, перекрывающая собой основную часть зоны концентрации волновой энергии, и нижних опор. Основным элементом волнолома является верхняя грань верхнего строения, от размеров и расположения которой зависит в основном волногасящий эффект ограждения. В условиях больших глубин и крутых коротких волн, они дешевле гравитационных, чем и оправдывают свое применение. Однако, слабая способность гашения длинных волн, сложностью устройства и некоторые другие недостатки ограничивают их использование на практике.

Полупроницаемые или проницаемые волноломы имеют большое количество отверстий, щелей, пор равномерно распределенных по подводной части волнолома (рис. 5.19 в, г), через которое свободно проникает волновая энергия, обтекая сплошные преграды. Пористый характер преград, способствующий снижению явления отражения и сложения волн через волноломы и смягчение ударного воздействия волн на сооружения. Проницаемость преграды создается в виде отверстий в лицевых гранях, таких щелей между свайными рядами и т.п. Последние примеры применения полупроницаемых и проницаемых волноломов подтверждают высокую эффективность и экономичность их использования.

Плавающие волноломы, вертикальная часть которых расположена в зоне концентрации волновой энергии, удерживается в нужном месте опорными закреплениями (рис. 5.19 д, е). Поперечный профиль волнолома может иметь разнообразную форму. При необходимости секции волнолома можно перебазировать в другой район. Стоимость почти не зависит от глубины. Однако, как и сквозные, они обладают низким волногасящим эффектом в условиях длинных волн и не задерживают наносов. Раскачивание понтонов сопровождается сильными рывками в якорных закреплениях и межсекционных соединениях. Одним из усовершенствованных вариантов является волноломы из эластичной оболочки, в которых усилие в якорных креплениях сведены к минимуму, а межсекционные закрепления вообще отсутствуют, так сооружения сплошное по длине.

Волноломы активного действия (рис5.19 ж, з)- это сооружения, которые нарушают и доводят до разрушения правильное волновое движение жидкости горизонтального течения, вертикальными потоками воды или смесью воды с пузырьками воздуха. Так появились пневматические, гидравлические и некоторые другие волноломы этого типа.

Пневматический волнолом уменьшает или полностью уничтожает внешнюю волну, путем воздействия на нее сжатого воздуха, равномерно выпуская на определенной глубине по линии ограждения из погружаемых в воду перфорированных труб. Воздушные пузырьки, выходя через отверстия в трубах, поднимаются к поверхности и, нарушая ритм колебания волны, гасят волну. Воздух попадает в трубы от компрессоров, расположенных на берегу.

Пневматический волнолом отличает небольшая строительная стоимость, практически не зависит от глубины воды и от свойств грунта дна, быстрота и простота возведения, возможность пропуска судов над собой и т.д. Однако, его работа на крутых коротких волнах, редко встречающихся в морских условиях.

Гидравлический волнолом представляет собой установку, искусственно создающую встречное поверхностное течение, разрушающее волны.

Установка состоит из протянутого вдоль линии ограждения у поверхности воды трубопровод, опирающийся на стационарные и плавающие опоры, с боковыми насадками, через которые выбрасываются горизонтальные струи воды. Эффективность работы гидравлического волнолома происходит только при коротких волнах.