Калугина_Шлюзованные системы ВВП. Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта Омский институт водного транспорта филиал
 Скачать 3.9 Mb.
|
|
1.7.3 Выбор трассы канала и отметки водораздельного бьефа При проектировании судоходного канала прежде всего на плане намечают его ось, которая состоит из прямолинейных и криволинейных участков, и этим определяется трасса канала. Продольный профиль местности, составленный по трассе канала, дает представление о высотном положении отдельных его участков и уровнях воды во всех водоемах, встречающихся на пути. При составлении проекта судоходного канала обычно разрабатывается несколько вариантов, которые затем подвергают детальному технико- экономическому сравнению. Так в общем случае выбор трассы канала предполагает выбор района соединения и выбор высотной отметки водораздельного бьефа. 1.7.4 Форма и поперечное сечение каналов Форма поперечного сечения судоходных каналов может быть прямоугольной, трапециевидной и полигональной. Прямоугольное или близкое к нему сечение у каналов с крутыми откосами применяется в скальных грунтах, в которых уклон откосов 114 принимают от 10:1 до 5:1 в зависимости от прочности скалы и способа производства работ. Каналы с вертикальными стенами при нескальных грунтах строят редко, только в больших городах. Рис.61 Формы поперечных сечений каналов: а — прямоугольная; б — трапециевидная; в — полигональная; г — с пологим откосом. В нескальных грунтах часто принимается трапециевидное сечение как наиболее простое, однако по мере эксплуатации канал посередине обычно размывается струями от судовых винтов и заносится грунтом, прежде всего в нижних углах трапеции. Полигональное сечение, имеющее горизонтальную вставку посередине и несколько участков откосов, крутизна которых постепенно увеличивается, более устойчиво по сравнению с трапециевидным; на верхней крутой части размещается крепление. Иногда при полигональной форме сечения отказываются от креплений ввиду их большой стоимости и устраивают очень пологие, достаточно устойчивые откосы, подобные пляжам. Форма поперечного сечения канала влияет также на величину сопротивления движению судна. Наименьшее сопротивление движению наблюдается при прямоугольном сечении. В трапециевидном канале сопротивление примерно на 20—30% больше, чем в прямоугольном с той же площадью живого сечения. В нескальных грунтах, где прокладывается большинство каналов, все же принимают полигональную форму поперечного сечения с креплением откосов, поскольку такое решение во многих случаях является наиболее экономичным. Каждая форма поперечного сечения должна обеспечивать проектные габариты канала по ширине и глубине. Размеры поперечного сечения каналов зависят от: вида движения судов по каналу (одностороннее или двустороннее); габаритов судов, предназначенных для плавания по данному каналу, скорости движения судов; типа крепления берегов. Современные судоходные каналы имеют двустороннее движение судов. 115 Проектная ширина судового хода на прямолинейных участках канала должна удовлетворять условиям расхождения встречных наибольших расчетных судов. Ширину канала в некоторых случаях приходится увеличивать, если под влиянием бокового ветра судно может получить поперечную составляющую скорости. Расчетная глубина в канале S K устанавливается от наинизшего судоходного уровня воды в нем. Наименьшая допустимая величина радиуса закругления оси канала должна быть не менее пяти длин расчетного судна или трех длин наибольшего толкаемого состава. Найденное уширение обычно добавляют поровну по обеим сторонам канала. Уширение должно распространяться на примыкающие к закруглению прямолинейные участки канала не менее чем на длину судна или толкаемого состава. Сопряжение уширенной части канала с нормальной выполняют постепенно на протяжении, равном или большем 20-кратной величины уширения. 1.7.5 Сооружения на судоходных каналах На современных судоходных каналах, помимо шлюзов и насосных станций, возводят и другие гидротехнические сооружения различного назначения (водосбросы, водоспуски, заградительные ворота, дюкеры и др.). Для регулирования объемов и уровней воды в канале гидротехнические сооружения выполняют в виде: 1) водосброса с порогом, заложенным на отметке, позволяющей пропускать определенный расход воды; 2) водоспуска, через который можно полностью опорожнить бьеф канала; 3) водослива без затворов, гребень которого заложен вровень с нормальным уровнем воды в канале; 4) водосброса водоспуска, обеспечивающего регулирование расхода воды и полное опорожнение бьефа. Важным сооружением, необходимым для надежной работы канала, являются заградительные ворота. Их располагают по краям водораздельного бьефа или в конце больших бьефов на склонах для того, чтобы предотвратить возможность опорожнения бьефа в случае аварии на каком-либо сооружении. Заградительные ворота должны закрываться быстро; время закрытия ворот принимают равным 1—1,5мин. При пересечении канала с железными и магистральными автомобильными дорогами строят мосты. Обычно мосты перекрывают канал одним пролетом, при этом возвышение низа пролетного строения над расчетным уровнем воды должно соответствовать строительным нормам проектирования под мостовых габаритов (согласно классу водного пути) для свободного прохода под ними судов. 116 При пересечении канала с местными дорогами, имеющими малую интенсивность движения, вместо мостов устраивают паромные переправы, располагая их так, чтобы не стеснять габаритов судового хода; тяговый канат парома затопляется на глубину, большую осадки судов. Если канал идет значительно выше дороги, то для нее устраивают туннель под каналом. Например, такой туннель имеется в Москве для пропуска Волокаламского шоссе под каналом имени Москвы. Для пропуска водотоков (рек, ручьев) под каналом устраивают трубы. Безнапорную трубу для пропуска реки или ручья под каналом прокладывают, если дно канала расположено выше реки или ручья. Малые водотоки, расположенные выше дна канала, пропускают под каналом напорной трубой, называемой дюкером. Подводные трубопроводы (дюкеры) и электрические кабельные линии высокого напряжения, пересекающие канал, заглубляют не менее чем на 1,0 м ниже проектного дна канала во избежание повреждения их якорями судов и грунтозаборными устройствами дноуглубительных снарядов. Пересечение воздушными высоковольтными линиями судоходных каналов осуществляется так, чтобы при наиболее высокой температуре воздуха и наивысшем уровне воды в канале соблюдалось предусмотренное нормами предельное приближение верхней габаритной точки судна (мачты) к нижним проводам. При напряжении линии 110кВ это приближение равно 2,0м, а при напряжении линии 500кВ — 4,0м. Рис.62 Заградительные ворота на канале: 1 — флютбет; 2 — устой; 3 — двустворчатый откатной затвор; 4— ниша для хранения створки откатного затвора при его нерабочем положении; 5 — водобойный колодец Пристани на судоходных каналах располагают в уширениях каналов с таким расчетом, чтобы в уширенной части могли разместиться причал и стоящее у него судно (состав) без стеснения судового хода для транзитных судов. 117 Все сооружения, расположенные по трассе канала, оснащаются знаками судоходной сигнализации в соответствии с Правилами плавания по внутренним судоходным путям РФ. Такие знаки устанавливают, например, на берегах канала в местах пересечения его подводными кабелями и трубопроводами, на пролетных строениях мостов, на устоях заградительных ворот и т. п. 118 1.8 Речные порты 1.8.1 Основные сведения и классификация портов Портом называется комплекс инженерных сооружений и устройств для производства выгрузки грузов с судов на берег и погрузки с берега на судно, укрытия от шторма, а также других работ, связанных с перевозкой грузов и пассажиров. Порты устраивают на водных путях в крупных населенных пунктах. Для выполнения своего назначения порт имеет следующие элементы: акваторию, береговую территорию, причальные сооружения и оборудование. Рис.63 Элементы порта: 1 — транзитный судовой ход; 2 — акватория; 3 — причальные сооружения; 4 — грузоподъемный кран; 5 — территория; 6 — железнодорожные пути; 7 —склад; 8 — служебные и вспомогательные здания Акваторией порта называется водная поверхность в установленных границах, обычно защищенная от волнения естественными выступами берега или, в случае необходимости, искусственными сооружениями. В состав акватории порта входят рейды, подходы к причалам и судовые ходы. Рейдом называется часть портовой акватории, иногда защищенная от волнения, на которой суда могут стоять на якоре в ожидании освобождения причалов. Для выполнения грузовых, пассажирских и других операций у береговых причалов имеются водные подходы. Внутрипортовые судовые ходы служат для перехода судов с транзитного - 119 судового хода на акваторию порта и обратно, а также для внутреннего сообщения между рейдами и причалами. Прибывающие в порт судовые составы подаются на рейд прибытия, где они останавливаются для расформирования. Здесь часть судов находится в ожидании буксировки к причалам, так как суда могут подаваться под погрузку или выгрузку не одновременно. По окончании погрузочно- разгрузочных работ у причалов ; суда отводятся на рейд отправления для последующего формирования в составы. Для выполнения грузовых работ на плаву при помощи плавучих перегрузочных средств в порту устраиваются специальные перегрузочные рейды. Рейды для приема плотов, а также для нефтеналивных и специальных грузов устраиваются отдельно. Рис.64 Акватория порта: 1 — береговые причальные сооружения; 2 —водный подход к причальным сооружениям; 3 — внутрипортовые судовые ходы; 4 — транзитный судовой ход; 5 — рейд для плотов; 6 — рейд отправления (формирования); 7 — перегрузочный рейд; 8 — рейд прибытия (расформирования); 9—-рейд для нефтяных грузов Портовой территорией называется земельный участок, на котором расположены портовые сооружения, здания и устройства, необходимые для выполнения береговых портовых операций. Причальные сооружения (причальная линия) представляют собой береговую линию порта, служащую для швартовки судов и их обработки. Участок причальной линии порта, оборудованный для швартовки и обработки одного судна, называется причалом. На причалах осуществляют перегрузочные работы, посадку и высадку пассажиров, а также различные технические операции по обслуживанию судов. Причалами являются также плавучие устройства — дебаркадеры. Причалы крупных портов, как правило, специализируют по назначению на грузовые, пассажирские, грузопассажирские, а по видам грузов на лесные, угольные, хлебные, нефтяные и другие. 120 Портовое оборудование служит для выполнения погрузочно - разгрузочных и других портовых работ. К нему относятся: перегрузочные механизмы и устройства, внутрипортовый железнодорожный и автомобильный транспорт, энергетическое хозяйство, связь и сигнализация, противопожарное оборудование и т. д. Для безопасности движения судов в портах устанавливаются береговые и плавучие знаки судоходной обстановки. На территории порта располагают грузовые склады и площадки, пассажирские вокзалы и павильоны, служебные здания и др. Речные порты на внутренних водных путях классифицируются по следующим основным показателям: виду выполняемых операций, грузо- и пассажирообороту, расположению в плане и компоновке сооружений, местоположению. По виду выполняемых операций порты могут быть пассажирскими, грузовыми и объединенными — грузопассажирскими. По грузо- и пассажирообороту порты подразделяются на четыре категории. По расположению портов в плане и компоновке в них сооружений подразделяют на: русловые, внерусловые и смешанные. В русловых портах причальные сооружения находятся на открытых берегах, а во внерусловых портах — в естественных или искусственных бассейнах (ковшах), сообщающихся с рекой. В смешанных портах причальные сооружения располагаются как на открытых берегах, так и в бассейнах. По местоположению различают следующие порты: на естественных водных путях — свободных реках и озерах; на искусственных водных путях — водохранилищах и судоходных каналах. В зависимости от расположения по длине водного пути порты разделяются на головные и промежуточные. Головные порты находятся в начальных и конечных пунктах водного пути. Грузооборотом порта называется общее количество грузов, погруженных на суда и выгруженных с них на причалах порта в течение определенного времени (год, месяц, сутки). Таким образом, грузооборот порта может быть годовым, месячным, суточным. 1.8.2 Определение основных технических характеристик порта При проектировании нового порта необходимо иметь данные о расчетном грузообороте порта с распределением по видам грузов. По заданному грузообороту определяют необходимые технические характеристики порта (глубину и площадь акватории, длину причального фронта, число и тип перегрузочных машин, площади складов, число железнодорожных путей и т. п.). Для определения этих характеристик устанавливают расчетные типы, грузоподъемность и размеры судов, которые будут приходить в порт. Полученные в результате расчетов 121 технические характеристики дают возможность установить пропускную способность порта. Пропускная способность порта или отдельных его элементов определяется максимальным количеством грузов определенных видов, которые могут пройти через порт с берега на воду и обратно в течение года при заданных технических характеристиках. Пропускная способность порта зависит от вида груза и поэтому устанавливается отдельно для каждого вида грузов. Общая пропускная способность порта равняется сумме пропускных способностей по отдельным видам грузов. Так как грузы проходят последовательно через отдельные элементы порта (причалы, склады, железнодорожные устройства и т. д.), то наименьшая пропускная способность одного из этих элементов будет определять пропускную способность всего комплекса. Поэтому необходимо, чтобы имелось полное соответствие пропускных способностей отдельных элементов порта. Для безопасного движения судна на подходах и в пределах портовой акватории необходимо иметь некоторый запас между днищем судна и дном акватории (подхода). Величину этого запаса назначают в зависимости от расположения порта на свободной (не шлюзованной) реке или на канале, или же на водохранилище. Глубина в портах, расположенных на свободных реках, отсчитывается от проектного уровня, который устанавливается для определенного участка реки на основании многолетних данных по кривой обеспеченности ежедневных уровней воды; многолетняя обеспеченность проектного уровня для портов I и II категорий должна быть 99%, для портов III категории — 97%, для портов IV категории — 95% и пристаней — 85%. Длина причальной линии в порту — одна из основных его характеристик, так как определяет число судов, которые могут быть обработаны одновременно. Следовательно, эта величина характеризует пропускную способность порта Пропускная способность причала зависит от вида груза, технологической схемы перегрузки, числа и производительности перегрузочных механизмов. Различают часовую, суточную, месячную и годовую пропускную способность причала. 1.8.3 Классификация портовых гидротехнических сооружений Среди разнообразных сооружений, входящих в состав современного речного порта, важную роль как по значимости для всей работы порта, так и по сложности их возведения и по размерам капиталовложений играют гидротехнические сооружения. 122 По назначению портовые гидротехнические сооружения подразделяются на причальные, внешние оградительные и берегоукрепительные. Причальные сооружения служат для причаливания судов, выполнения погрузочно-разгрузочных работ и пассажирских операций. Возводят их вдоль берега непосредственно у уреза воды или вблизи него, а также под углом к береговой линии. Внешние оградительные сооружения необходимы для защиты акватории порта от волнения, льда и заносимости наносами. К ним относятся молы, волноломы и специальные ледозащитные сооружения. Берегоукрепительные сооружения предназначены для защиты берегов территорий, примыкающих к порту, от разрушающего действия волн, течения и льда. Конструкции этих сооружений аналогичны конструкциям, применяемым при берег укреплении судоходных каналов. По конструктивно-расчетному признаку речные причальные сооружения подразделяются на откосные и в виде отдельных опор (бычков и пал), гравитационные, шпунтовые стенки, стенки из оболочек большого диаметра, эстакады. По способу производства работ различают строительство причальных сооружений «насухо» и «в воду». Причальные сооружения возводят насухо в портах и на пристанях, располагаемых в нижних и средних частях водохранилищ до их наполнения, а также при строительстве за перемычкой. Строительство причальных сооружений «в воду» обычно производят на свободных реках и на водохранилищах после их наполнения. По основному материалу различают сооружения деревянные, бетонные, железобетонные, металлические, земляные и смешанного типа. Основным материалом для возведения современных портовых гидротехнических сооружений служит железобетон. 1.8.4 Откосные причальные сооружения Укрепленный или неукрепленный береговой откос, оборудованный палами и другими причальными приспособлениями, называется откосной набережной. Обычно откосная набережная представляет собой укрепленный железобетонными плитами откос с уклоном 1:2,5; подводная часть откоса выполняется на обратном фильтре в виде каменной призмы, отсыпаемой с уклоном 1:1,25. Откосные набережные, у которых транспортные суда швартуются к плавучим причалам (дебаркадерам, плавучим перегружателям), также оборудуют причальными приспособлениями. 123 Рис.65 Пассажирский плавучий причал с откосной набережной и понтоном: 1 — понтон; 2 —стальной канат; 3 — упорная свайка; 4 — пути подъемника для багажа; 5 —лестница для пассажиров; б —упорный массив для упорных сваек; 7 — причальные тумбы; 8 — косяковый трап (тележка); 9—аппарель для перехода с косяковой тележки на причал и обратно; 10 — стальной канат косякового трапа; 11 — рельсы; 12 — лебедка для передвижения косякового трапа Плавучий причал закрепляется стальными канатами (носовым и кормовым) к причальным тумбам и рымам, расположенным на откосной набережной. Во избежание навала на берег в носовой и кормовой частях причала устанавливаются наклонные свайки, упирающиеся нижним концом в упорные массивы откосной набережной, а верхним — в судовые кнехты, к которым свайки закреплены при помощи полиспастов. Основная масса грузов, передаваемых на речной транспорт и получаемых с него, прибывает в порт и отправляется из порта по железным дорогам. Поэтому число приемных, отправочных, сортировочных и других железнодорожных путей должно обеспечивать пропускную способность порта. Правильное функционирование порта зависит от его энергетической базы, которая обеспечивает все портовые машины и освещение портовой территории. Для электроснабжения кранов прокладывается подземный кабель, идущий вдоль тылового рельса крана и имеющий через каждые 30—40 м питательные колонки, через которые по гибкому кабелю ток подается к крану. Кабель, наматываемый на барабан, дает возможность крану перемещаться на расстояние от одной колонки до другой. Освещение порта, особенно тех районов, где производятся грузовые операции, создается группами прожекторов, располагаемых на высоких мачтах вне зоны работы кранов. 124 Для обеспечения порта водой устраивается система водоснабжения, чаще всего от городского водопровода. В пределах портовой территории для сбора и удаления промышленных .и фекальных сточных вод устраивается система канализации. Из портовой канализации сточные воды перекачиваются в городскую канализацию. В современных условиях четкая работа порта во многом зависит от средств связи. Поэтому в больших речных портах имеется несколько видов связи: автоматическая телефонная станция — для обслуживания различных участков порта, администрации и стоящих у причала судов; радиостанция — для связи с судами, находящимися на подходе к порту; селекторная связь. К прочим видам оборудования порта относятся: устройства для заправки судов топливом, пожарные суда, суда для сбора фекальных и подсланевых вод с транспортного флота, механические мастерские. |