Устройство для установки тонкой стальной оболочки на дне акватории

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для установки в проектное положение тонких стальных оболочек с заглублением в грунт основания.

Известен способ погружения в грунт линейного элемента, преимущественно сваи, включающий заглубление элемента с одновременным размывом грунта естественного сложения под нижним торцом элемента по мере его погружения и удалением разжиженного грунта (см. RU № 2203358, МПК E02D7/24, 2003 г.).

Недостатком такого решения является ограниченная зона действия размывающей струи и сложность устройства системы удаления разжиженного грунта при необходимости погружения в грунт развитых в плане тонкостенных элементов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для установки тонкой стальной оболочки на дне акватории, содержащее каналы, сформированные у поверхности оболочки по её периметру, выполненные с возможностью подачи в них размывающей воды (см. RU № 2549789, МПК E02D7/18, 2015 г.).

Недостатком является отсутствие возможности регулирования перекоса конструкции, возникающего в процессе погружения её в грунт при значительной неоднородности грунтов основания.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение возможности регулирования перекоса конструкции, при значительной неоднородности грунтов основания.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении вертикального погружения оболочки в грунт за счёт возможности равномерного разуплотнения грунта по всей протяженности контакта нижнего края оболочки с основанием посредством регулирования давления воды, подаваемой в грунт основания при погружении.

Поставленная задача решается тем, что устройство для установки тонкой стальной оболочки на дне акватории, содержащее каналы, сформированные у поверхности оболочки по её периметру, выполненные с возможностью подачи в них размывающей воды, отличается тем, что каналы сформированы как вертикальные трубки с заострением на открытом нижнем конце, верхние концы которых сообщены с кольцевым коллектором, размещенным выше уровня воды, при погружении оболочки на проектную глубину, разделённым на отсеки одинаковой длины, выполненные с возможностью поддержания отличающегося по уровню давления воды, при этом нижняя часть вертикальных трубок, размещенная ниже уровня грунта, при погружении оболочки на проектную глубину размещена вплотную к внутренней поверхности оболочки.

Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки «…каналы сформированы как вертикальные трубки с заострением на открытом нижнем конце…» обеспечивают уменьшение сопротивления грунта при погружении в него оболочки с прикреплёнными к ней трубками.

Признаки, указывающие, что верхние концы каналов «сообщены с кольцевым коллектором, размещенным выше уровня воды, при погружении оболочки на проектную глубину, разделённым на отсеки одинаковой длины, выполненные с возможностью поддержания отличающегося по уровню давления воды…» позволяют обеспечить неравномерность давления поступающей воды в разных областях опорной части сооружения, и тем самым выровнять возможный перекос сооружения, возникающий при его погружении в неоднородные грунты.

Признаки «…нижняя часть вертикальных трубок, размещенная ниже уровня грунта, при погружении оболочки на проектную глубину размещена вплотную к внутренней поверхности оболочки…» обеспечивают возможность размыва грунта основания непосредственно под нижней кромкой оболочки.

На фиг. 1 изображен процесс монтажа оболочки, снабжённой системой вертикальных трубок для подачи подогретой воды к грунту основания, на фиг. 2 - поперечный разрез оболочки. На фиг. 3 изображён фрагмент опорной части оболочки с прикреплённой трубкой подачи воды.

На чертежах показаны стальная оболочка 1, каналы 2, заострение 3 на открытом нижнем конце 4 канала 2, верхние концы 5 каналов 2, кольцевой коллектор 6, уровень воды 7, нижняя кромка 8 оболочки 1, грунт 9, дно 10 акватории 11.

Устройство для установки тонкой стальной оболочки 1 на дне акватории содержит каналы 2, сформированные у поверхности оболочки 1 по её периметру, выполненные с возможностью подачи в них размывающей воды. Каналы 2 сформированы как вертикальные трубки с заострением 3 на открытом нижнем конце 4. Верхние концы 5 каналов 2 сообщены с кольцевым коллектором 6, размещенным выше уровня воды 7, при погружении нижней кромки 8 оболочки 1 на проектную глубину. По меньшей мере, нижняя часть каналов 2 (вертикальных трубок), оказывающаяся ниже уровня грунта 9, при погружении оболочки 1 на проектную глубину, размещена вплотную к внутренней поверхности оболочки 1. Кольцевой коллектор 6 разделён на отсеки одинаковой длины, выполненные с возможностью поддержания в них отличающегося по уровню давления воды (например, подключены к разным насосам – на чертежах не показанным, работающим независимо друг от друга). Нижняя часть 4 вертикальных трубок (каналов 2), размещенная ниже уровня грунта 9, при погружении оболочки 1 на проектную глубину размещена вплотную к внутренней поверхности оболочки 1.

Заявленное устройство работает следующим образом.

Стальная оболочка 1, устанавливаемая в проектное положение с платформы судна типа «КИЛ», с баржи или с берега с соблюдением требований безопасности (ограничения по высоте волны и др.) путём погружения её в воду краном с помощью траверсы и предварительного раскрепления изнутри, снабжена изнутри системой вертикальных трубок небольшого диаметра (каналов 2), равномерно распределённых по окружности оболочки 1, прикреплённых к ней заранее сваркой и имеющих заострение 3 на открытых нижних концах 4 канала 2, на уровне нижней кромки 8 оболочки 1. Каналы 2 могут не доходить до верхнего края оболочки 1, а заканчиваться на одной трети от нижней кромки 9 оболочки 1. Верхние концы 5 каналов 2 соединены по контуру оболочки 1 одним общим или несколькими отдельными трубчатыми кольцевыми коллекторами 7, которые в свою очередь податливыми шлангами соединены с системой подачи подогретой воды, которая под давлением поступает с берега или борта судна. Оболочка 1 под собственным весом или с помощью пригруза погружается на проектную глубину по мере подмыва смёрзшихся включений и других труднопреодолимых областей грунта 10. При достижении нижней кромки 8 оболочки 1 дна 10 подогретая вода размывает и разрыхляет грунт 9 в области контакта оболочки 1 с грунтом 9. При этом для возможности регулирования перекоса оболочки 1 при её погружении в грунт 9 в разные кольцевые коллекторы 6 вода может быть подана под разным давлением, в результате чего появляется возможность регулирования интенсивности размыва грунта 9 в различных областях основания оболочки 1 и, как следствие, выравнивания перекоса при погружении конструкции. Далее система подачи воды может быть удалена (за исключением жёстко прикреплённых к оболочке 1 вертикальных каналов 2 и кольцевых коллекторов 6), после чего производится заполнение внутренней полости оболочки 1 крупнообломочным грунтом 9. После погружения оболочки 1 в зоны мёрзлого грунта 9 со временем конструкция «вмерзает» в грунт основания, в результате чего обеспечивается необходимая прочность грунта 9 в области контакта с сооружением.