Способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории и система, его реализующая

Способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории и система, его реализующая

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящие изобретения относятся к гидротехническому строительству, преимущественно к технологии прокладки автодорожного тоннеля, либо тоннеля иного назначения под руслом реки или под дном иной мелководной акватории. Преимущественно они могут быть использованы для формирования временного ограждения замкнутого в плане участка дна акватории и расположенного над ним пространства по всей толще воды.

Известно авторское свидетельство СССР №1067142, МКИ Е 02 D 5/20, опубликованное в БИ - 2 - 1984 г., выданное на систему для временного осушения участка дна. В описании этого известного изобретения раскрыт способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории. Упомянутый способ включает создание временного ограждающего гидротехнического ограждения из набора оболочек, образуемых, например, из металлического шпунта, каждую из которых по мере увеличения глубины акватории возводят поэлементно по периметру замкнутого в плане избранного участка дна. В результате формируют замкнутый в плане огражденный участок акватории, затем из огражденного пространства удаляют воду и далее внутри него на дне сухим способом производят строительные работы по возведению тоннеля. По их завершению гидротехническое ограждение поэлементно демонтируют с возможным последующим использованием ее элементов.

Это известное техническое решение выбрано в качестве прототипа. Оно решает задачу, аналогичную заявляемому изобретению, так как содержит с ним наибольшее число общих существенных признаков и является одной из последних разработок в данной области.

Однако прототип имеет существенные недостатки, которые заключаются в том, что:

- используют много составных элементов, имеющих различную форму, и из которых в водной среде образуют замкнутую ограждающую конструкцию непосредственно на участке дна, что требует длительного строительного периода;

- сформированное временное гидротехническое ограждение не может быть использовано в качестве вертикально нагружаемой конструкции для обеспечения процесса строительства тоннеля внутри ограждения.

Известно техническое решение под названием “Система для временного осушения участка дна” (см. авторское свидетельство СССР №1067142, МКИ Е 02 D 5/20, опубликованное в БИ - 2 -1984 г.). Оно реализует упомянутый известный способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории и представляет собой замкнутое в плане погруженное в воду на дно акватории временное гидротехническое ограждение. Это ограждение состоит из набора различной формы оболочек, образованных, например, из металлического шпунта, которые имеют эллиптическое, круговое или параболическое очертание в плане.

Однако прототип имеет существенные недостатки, как-то:

- состоит из набора различных как по форме, так и по исполнению, отдельных друг от друга элементов, что требует для их сборки в единую конструкцию в воде длительного строительного периода, а также высокой точности их сборки в сложных гидрологических условиях и, соответственно, больших трудозатрат;

- это временное гидротехническое ограждение не может быть использовано в качестве вертикально нагружаемой конструкции для обеспечения процесса строительства тоннеля внутри ограждения.

Первой задачей настоящих изобретений является создание нового способа возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории, который был бы проще, надежнее и позволял бы возводить тоннель мелкого заложения за короткий срок.

Эта задача решена путем изменения известного способа возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории, который включает образование временного гидротехнического ограждения по периметру замкнутого в плане участка дна и удаление воды из огражденного им пространства, выполнение внутри него строительных работ сухим способом с последующим его демонтажом. Согласно настоящему изобретению первоначально создают единое с управляемой плавучестью гидротехническое ограждение без донной части, транспортируют его к участку дна, притапливают до дна путем уменьшения его плавучести и фиксируют на дне, а по завершении строительных работ внутри этого огражденного пространства гидротехническому ограждению возвращают исходную плавучесть, отделяют от дна и транспортируют на следующий участок возведения тоннеля.

Имеется вариант улучшения заявляемого способа, по которому для изготовления соответствующего гидротехнического ограждения в качестве заготовки используют плавучий док, который изготавливают без днища.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет создать новый способ возведения тоннеля мелкого заложения на акватории, который по сравнению с известными аналогичного назначения способами обладает следующим преимуществом, а именно: применением единого многократно используемого гидротехнического ограждения, выполняемого в заводских условиях. Существенно, что упомянутое гидротехническое ограждение обладает свойством, отсутствующим в прототипе, а именно быть и несущей конструкцией, на которой могут быть размещены, например, крановое оборудование и площадки для временного складирования строительных материалов.

Проведенный заявителем патентно-информационный поиск показал, что заявляемая совокупность существенных отличительных признаков не обнаружена. По сравнению с прототипом предлагаемый способ имеет существенные отличия. Они заключаются в том, что временное гидротехническое ограждение для замкнутого в плане участка дна сформировано заранее, а именно изготовлено в заводских условиях, что отсутствует в прототипе. Поэтому предлагаемый способ возведения тоннеля мелкого заложения на водной акватории можно считать соответствующим критерию “новизна”.

Предлагаемый способ обладает изобретательским уровнем, так как для специалиста средней квалификации этот способ логически не следует из известного уровня техники. Так, например, из прототипа известно создание в воде временного гидротехнического ограждения из набора составных элементов. По патенту России №2044117, выданному на способ образования новой территории суши на дне акватории, предлагается гидротехническое ограждение участка дна производить путем формирования его в воде из набора составных частей. В нашем случае ситуация противоположная:

- используется гидротехническое ограждение, выполненное в заводских условиях в виде плавучего дока, который изготавливают без днища;

- это ограждение доставляют на место установки и путем уменьшения плавучести размещают на дне;

- по завершении строительных работ внутри огражденного пространства этому гидротехническому ограждению возвращают исходную плавучесть и транспортируют его на следующий участок возведения тоннеля.

Второй задачей настоящего изобретения является создание системы для временного осушения участка дна, способную реализовать предлагаемый способ возведения тоннеля мелкого заложения на акватории и выполнять дополнительные функции при прокладке тоннеля.

Данная задача решена путем изменения известной системы для временного осушения участка дна, которая содержит замкнутое в плане временное гидротехническое сооружение. Согласно настоящему изобретению в предлагаемой системе временное гидротехническое сооружение выполнено в виде единой конструкции без донной части с управляемой плавучестью.

Есть вариант улучшения этой системы, по которому в качестве временного гидротехнического сооружения применен плавучий док с расположенными по вертикальным стенкам подвижными фиксаторами, например, в виде ножей.

Такое новое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков позволяет иметь систему для временного осушения участка дна, устраняющую процесс поэлементного монтажа ограждающего сооружения.

По сравнению с прототипом заявляемая система имеет существенные отличия, которые заключаются, в первую очередь, в том, что в качестве временного ограждения замкнутого в плане участка дна используют единую конструкцию, изготовляемую в заводских условиях.

Предлагаемая система обладает изобретательским уровнем, так как она для специалиста средней квалификации логически не следует из известного уровня техники. Из уровня техники известны системы временного гидротехнического ограждения, которые создаются в водной среде на участке дна акватории из последовательно монтируемого набора элементов разной формы. В нашем случае временное гидротехническое ограждение выполнено в заводских условиях, например, в виде дока, которому придана функция временного гидротехнического ограждения участка дна.

Сущность изобретений поясняется чертежами, где:

Фиг.1 - поперечный разрез временного гидротехнического ограждения в стадии строительства тоннеля;

Фиг.2 - общий вид гидротехнического ограждения в аксонометрии, находящегося в транспортном положении;

Фиг.3 - общий вид гидротехнического ограждения в аксонометрии в стадии притапливания на дно акватории;

Фиг.4 - общий вид временного гидротехнического ограждения, установленного на дне акватории, в стадии выполнения тоннеля мелкого заложения.

Практическое применение заявляемых изобретений поясняется ниже следующим описанием.

Предлагаемый способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории реализуется следующим образом:

Первоначально в заводских условиях изготавливают единое временное с управляемой плавучестью гидротехническое ограждение 1, в частности, в виде дока, у которого днище отсутствует. (Фиг.1, 2, 3, 4). Оно может иметь, например, следующие геометрические размеры. Ширина дока - 30 метров (для проводки через разводные пролеты существующих мостов), длина - 60 метров, высота - 15 метров. Боковые башни дока выполняют с замкнутым периметром с шириной каждой из них 3 метра. В них расположены цистерны 2 плавучести, обеспечивающие транспортировку дока 1 и посадку его на дно 3 акватории. Когда такое гидротехническое ограждение 1 выполнено в заводских условиях, то его буксируют (Фиг.2) через разводные пролеты мостов (на чертеже не показаны), выводят на трассу тоннеля, притапливают до дна путем уменьшения его плавучести, фиксируют с помощью выдвижных ножей 4 и надежно крепят к грунту системой якорей. При этом верхнюю часть дока 1 выравнивают по горизонту, что позволяет разместить на этом ограждении крановое оборудование 5 и площадки для временного складирования строительных материалов. Выравнивание верхней части дока может быть осуществлено планировкой дна акватории и выдвижением ножей 4 (Фиг.1). При этом верхняя часть дока 1 возвышается над уровнем воды 10. Для разработки донного грунта внутри огражденного доком 1 пространства по периметру будущего котлована возводят шпунтовые стенки 6 (Фиг.1, 4). Затем удаляют воду из огражденного пространства (Фиг.1, 2, 4) и сухим открытым способом ведут строительные тоннельные работы (Фиг.1, 4). При этом к такому гидротехническому ограждению могут швартоваться плавкраны, бетонные плавзаводы, баржи (на чертеже не показаны). По завершении строительных работ гидротехническому ограждению 1 возвращают исходную плавучесть, отделяют от дна и транспортируют на следующий участок возведения тоннеля (Фиг.2).

Предлагаемая система для временного осушения участка дна, которая используется для реализации вышеупомянутого способа, состоит из замкнутого в плане временного гидротехнического сооружения 1. Это сооружение выполнено в виде единой, с управляемой плавучестью конструкции без донной части, например в виде дока. По внутренним его стенам расположены подвижные фиксаторы, например, в виде ножей 4 (Фиг.1). Используют такую систему так, как было описано выше. Причем после осушения огражденного пространства на дне акватории отрывают котлован (Фиг.4), создают несущее свайное 7 поле (Фиг.1) тоннеля, на котором возводят ростверк 8 и размещают сборные или монолитные железобетонные секции 9 тоннеля с обеспечением их надежной стыковки и гидроизоляции. Затем отсыпают придонную защитную подушку над перекрытием тоннеля и переводят систему на новый участок строительства тоннеля.

1. Способ возведения тоннеля мелкого заложения на дне акватории, включающий образование временного гидротехнического ограждения по периметру замкнутого в плане участка дна и удаление воды из огражденного пространства, выполнение внутри него строительных работ сухим способом с последующим демонтажом гидротехнического ограждения, отличающийся тем, что первоначально изготавливают единое с управляемой плавучестью гидротехническое ограждение без донной части, которое затем транспортируют и выводят на трассу тоннеля, притапливают до дна путем уменьшения его плавучести и фиксируют на дне с помощью фиксаторов и системы якорей, при этом верхнюю часть гидротехнического ограждения, размещенную над уровнем воды, выравнивают по горизонту и размещают на ней крановое оборудование и площадки для временного складирования строительных материалов, затем возводят шпунтовые стенки внутри огражденного пространства, после чего удаляют воду из огражденного пространства, разрабатывают донный грунт путем отрывки котлована, а затем создают несущее свайное поле тоннеля, на котором возводят ростверк с размещением на нем сборных или монолитных железобетонных секций тоннеля, после проведения работ внутри огражденного пространства гидротехническому ограждению возвращают исходную плавучесть, отделяют от дна и транспортируют на следующий участок возведения тоннеля.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве гидротехнического ограждения используют плавучий док без днища.

3. Система для временного осушения участка дна, используемая для осуществления способа по п.1, отличающаяся тем, что временное гидротехническое ограждение выполнено в виде единой конструкции с управляемой плавучестью без донной части с подвижными фиксаторами в виде ножей по вертикальным стенкам.

4. Система по п.3, отличающаяся тем, что в качестве временного гидротехнического ограждения использован плавучий док без днища.