Конструктивные типы берегоукрепительных сооружений

Волноотбойные стенки.

Отличаются такие стенки по функциям и условиям работы в зависимости от их расположения на защищенных (портовых) акваториях или на открытых побережьях.

Портовые вертикальные стенки. Помимо берегозащиты, часто служат и причалами для отстоя мелких судов. Работая в условиях сравнительно небольшого волнения (h =1,0–1,5 м), они относительно просты в устройстве.

Гравитационные стенки выполняют, как правило, из кладки бутобетонных массивов с каменной призмой и щебеночным контрфильтром (рис.), шпунтовые стенки – в виде заанкеренного больверка (рис.). Общим недостатком этих сооружений является их свойство отражать волны, что приводит к образованию толчеи на акватории порта.

а – портовая гравитационная из бетонных массивов; б – то же, шпунтовая с разгрузочной тыловой призмой; в – внепортовая без пляжа (бермы); г – то же, с пляжевой зоной; 1 – массивы; 2 – крепление откоса булыжником; 3 – анкерная тяга; 4 – шпунтовая стенка.

Внепортовые волноотбойные стенки работают в условиях штормового волнения открытых участков побережья. Они значительно сложнее и разнообразнее по устройству. С целью смягчения волновых ударов и снижения высоты всплесков, а также для отбрасывания массивов воды от защищаемого берега или сооружения лицевой грани стенок часто придается сложное криволинейное очертание, вырабатываемое в результате предварительных лабораторных исследований и изучения опыта эксплуатации существующих сооружений. Стенки подвергаются интенсивному истирающему воздействию песка и гравия во время штормового волнения, поэтому их лицевые грани покрывают соответствующей антиабразионной облицовкой. Интенсивность волнового воздействия в значительной степени зависит от наличия или отсутствия перед сооружением пляжной полосы, бермы или другой защитной зоны.

Стенки без пляжа (бермы) подвергаются особенно сильным волновым ударам, сопровождающимся высокими всплесками, большими размывающими скоростями и интенсивным стирающим воздействием твердых частиц. Возводят их при небольших волнениях. Для защиты от подмыва повышения устойчивости бермы либо заглубляют в грунт, либо опирают на мощный упорный массив, либо снабжают зубом (рис.).

Стенки с пляжной зоной (рис.) испытывают значительно меньшее воздействие волн, гасящих часть своей кинетической энергии и защитной пляжной зоне. При достаточной ширине пляжа такие стенки испытывают воздействие волн лишь при сильных штормах.

Стенки с защитной бермой возводят при отсутствии пляжной зоны. Берма ослабляет удар волны о стенку, однако не уменьшает истирающего действия твердых частиц, так как скорость и сила волнового потока в этих условиях могут заметно возрасти.

Стенка с береговым барьером испытывает смягченные удары волн и ослабленное воздействие потока. Конструктивно береговой барьер обычно выполняют в виде массивовой наброски.

Все типы волноотбойных стенок испытывают, помимо волновых нагрузок и воздействий распорное давление грунта со стороны берега.

Откосные берегозащитные сооружения и укрепления отличаются между собой, прежде всего конструкцией защитного слоя (одежды) откоса, выполняемой из камня, бетонных плит или массивов, различного рода синтетических материалов и т.п.

Каменно–набросанные откосные сооружения наиболее просты по устройству. Они представляют собой выровненную наклонную либо ступенчатую двухслойную (верхний слой из камня массой 0,75 – 100 кг, нижний – 30 кг) каменную наброску толщиной порядка 1, подстилаемую контрфильтром из щебня или гравия (рис.) на открытых побережьях масса камня, количество слоев и толщина наброски могут заметно возрасти.

Облицовка откосов одиночным или двойным булыжным, клинкерным или брусчатым (притесанные камни) мощением по гравийно-щебеночной подготовке (рис.) более сложна в изготовлении. Выполняют ее плоской, ломаной и криволинейных очертаний поперечного сечения. В связи с большой трудоемкостью в настоящее время облицовку применяют редко.

Покрытия откосов отличаются многообразием вариантов конструктивных решений (рис.): сборные бетонные или плоские железобетонные или ступенчатые плиты, асфальтобетонные покрытия, защитные покрытия из каменной выкладки с заполнением зазоров раствором, фасонные блоки и т.д. Для повышения волногасящих качеств покрытия его поверхность часто выполняют с искусственной шероховатостью в форме отдельных выступов, ступеней и т. п.

Массивовая кладка также находит достаточно широкое распространение в откосных берегоукрепительных сооружениях, как из массивов правильной формы, так и фасонных блоков. Располагают ее, как правило, на каменной призме с гравийно–щебеночным контрфильтром; может образовывать как плоскую, так и ступенчатую формы откоса.

Массивовая наброска, как правило, двухслойная, требует большей толщины защитного слоя, однако, имея большую пористость и в случае фасонных блоков повышенную зацепляемость и не реагируя на неравномерные осадки, является весьма надежным сооружением с высокими волногасящими качествами. Расход бетона на единицу длины сооружения из массивовой наброски удается заметно снизить, а подготовку над наброской существенным образом упростить и удешевить при использовании специальных фасонных блоков (рис.).

Комбинированные откосные сооружения состоят из отдельных частей рассмотренных выше конструкций. Сравнительно сложная технология возведения этих сооружений иногда оправдывается общими окончательными показателями технико–экономической целесообразности их строительства.

Буны, шпоры, траверсы. Эффективность наносоудерживающего действия бун зависит, прежде всего, от профиля (контура) сооружения.

Профиль буны на берегах с галечными наносами должен перекрывать своими контурами профиль равновесия устойчивого образования наносного материала, откладывающегося всегда с наветренной (верховой) стороны буны. Такое сооружение называется буной полного профиля (рис.). Если контур буны не перекрывает профиль равновесия пляжа по высоте (низкая буча) или длине (короткая буна), то такой пляж не сохраняется, наносной материал угоняется через сечение, не перекрываемое буной. В условиях песчаного берега наносы откладываются не только с наветренной (верховой) стороны буны, но главным образом в зонах с пониженными скоростями вдоль береговых течений с подветренной (низовой) ее стороны. По своему устройству буны могут быть гравитационными, свайными и комбинированными.

Гравитационные буны и шпоры могут быть в поперечном сечении откосного профиля: каменно–набросные, из массивовой наброски (из обычных или фасонных блоков), из местных материалов; вертикального профиля: из массивовой крупноблочной кладки (правильной или фасонной формы), из массивов–гигантов и т.п.

Свайные буны могут быть простейший однорядкой конструкции – из деревянных либо железобетонных свай или металлических труб и т.п.; двухрядной – с заполнением из песка, гравия, щебня, камня; сложной сборной свайно–стеночной – с пролетными перекрытиями из железобетонных брусьев, щитов и других элементов; комбинированными – гравитационные и свайные.

Подводные берегоукрепительные волноломы задерживают и сохраняют в пространстве между волноломом и берегом наносный материал, забсываемый штормовым волнением со стороны моря на огражденную защищенную акваторию.

Подводные волноломы: а – из бетонных массивов с переднее наклонной гранью (обычный гравитационный); б – зафиксированный колоннами – оболочками; в – двухкурсовый (двухъярусный); г – облегченной конструкции; 1 – берменные массивы; 2 – сваи.

Эффективность действия волнолома в большей степени зависит от отметки его гребня. При надводном положении гребня наносный материал перебрасывается через гребень с малой интенсивностью. При слишком низком заложении гребня возможен угон ранее отложившегося пляжевого материала, особенно песка. В строительной практике чаще всего встречаются гравитационные и набросные подводные волноломы.

Комбинированное сооружение бун с волноломами называют траверсами.

Гравитационные сооружения могут быть нескольких типов. Кладки из массивов массой до 100 т с передней наклонной гранью является наиболее распространенной в отечественной практике конструкцией (рис.) на плотных коренных породах массивы могут устанавливать непосредственно на дно, предварительно выровненное водолазами. При размываемых грунтах они располагаются на постели из камня массой до 100 кг с галечно–щебеночным контрфильтром толщиной соответственного порядка 1 и 0,5 м.

Берма сооружения в случае необходимости погружается берменными массивами или плитами. Для увеличения устойчивости массивы иногда фиксируют сваями (рис.). При значительных глубинах кладка может быть двухъярусной (рис.). Тонкостенные железобетонные конструкции (рис.) применяют реже.

Набросные подводные волноломы, встречающиеся чаще в зарубежной практике, состоят, как правило, из каменного ядра, покрытого массивами, фасонными блоками или плитами.