Основные элементы оградительных сооружений вертикального профиля. Гравитационные оградительные сооружения вертикального типа в общем случае состоят из подводной стенки, надстройки и каменной постели.

Подводная стенка представляет собой главную наиболее ответственную волногасящую часть сооружения, воспринимающую на себя основную долю волновых нагрузок. Конструктивно она может быть выполнена самым разнообразным путем: из бетонных массивов, массивов–гигантов, ряжей, оболочек большого диаметра, свайного типа и т.д.

Надстройка, выполняемая чаще всего в виде сплошной конструкции из монолитного, сборно–монолитного бетона или железобетона, прикрывает собой отдельные элементы (массивы) подводной части волнолома, обеспечивая их взаимосвязь и устойчивость, или же предохраняет от размыва материал заполнения (камень, гравий, песок) в ячейках массивов–гигантов, ряжей, оболочек и т.д. Находясь над водой не во взвешенном состоянии, она оказывает существенное влияние на устойчивость всего сооружения. Состоит надстройка, как правило, из двух элементов: горизонтальной плиты толщиной 1,5 – 2 м. и более, и вертикального или наклонного парапета (рис.)

а – с вертикальной лицевой гранью; б – с криволинейной лицевой гранью; в – с железобетонным козырьком – парапетом; г – неполного профиля; е – с дополнительным волногасителем; 1 – парапет, 2 – горизонтальная плита.

При использовании тыловой стороны волнолома в качестве причального сооружения толщина плиты определятся отметкой причала, а плиту оборудуют соответствующими швартовными и отбойными устройствами, потернами для прокладки инженерных сетей и т.д. Из условий незаливаемости отметку верха плиты назначают несколько выше отметки гребня волн на акватории порта.

Парапет (надстройка) в простейшем случае представляет собой плоскую вертикальную стенку прямоугольной или ступенчатой формы. При недопустимости перелива воды через парапет отметку его верхней грани назначают на 0,5 м выше отметки гребня расчетной волны. При недопустимости переплескивания волн (наличие причала с тыловой стороны и т.д.) лицевой грани парапета придают криволинейную форму, способствующую отражению всплесков в сторону моря. Иногда, вместо массивной бетонной конструкции парапет выполняют в виде тонкостенного железобетонного козырька. Если перелив воды через волнолом допускается, он может быть возведен не на всю высоту или вообще отсутствовать. Если парапет сместить от лицевой грани сооружения, то удар волны на подводную и надводную части волнолома произойдет не одновременно, что приведет к уменьшению волнового воздействия.

Каменную постель в гравитационных оградительных сооружений (рис.) устраивают, как правило, при любых грунтах. При скальных грунтах постель служит в основном для выравнивания поверхности дна и имеет минимальную толщину 0,5 м, а в случае использования мешков с бетоном – 0,25м. При плотных нескальных грунтах постель служит для распределения давления и уменьшения его интенсивности по поверхности грунта основания. Толщину постели в этом случае назначают на менее 1,5 – 2,5 м, причем нижний слой играет роль контрфильтра (из щебня), предотвращая вымывание частиц грунта из–под постели. Они надежны в эксплуатации, долговечны, просты в использовании и возведении. Однако высокая чувствительность к неравномерным осадкам, большие расходы бетона, длительность и низкие темпы работ в открытом море, потребность в больших объемах дорогостоящих водолазных работ и другие недостатки являются серьезными сдерживающими факторами в применении обыкновенных массивов

При слабых грунтах свойство постели распределять давление и уменьшат его интенсивность может оказаться недостаточным для обеспечении необходимой прочности и устойчивости основания. В этом случае принимают дополнительные меры – постель можно возводить с заменой слабого (илистого) грунта по всей его толщине под постелью более прочным материалом, например песком. При значительной толщине напластований замену слабого грунта производят лишь в верхней его части. Песчаная прослойка в этом случае как бы поддерживает сооружение «на плаву» в илистом грунте (плавающая постель). Иногда вместо замены слабого грунта под постелью производят искусственное уплотнение – консолидацию.

Консолидацию грунтов производят с помощью песчаных свай – дрен (рис.), погружаемых с помощью обсадной трубы, заполненной крупнозернистым песком, и вибропогружателя. После погружения трубы на нужную глубину ее поднимают вверх, оставляя в грунте сваю – дрену, через которую из илистого грунта отжимается вода, – таким образом, уплотняется грунт.

Оградительные сооружения из бетонных массивов. Длительная практика использования сооружений этого типа выработала целый ряд их разновидностей.

Сооружения из обыкновенных массивов, имеющих форму параллелепипеда массой до 100 т, уложенных горизонтальными рядами (курсами) со смещением (перевязкой) зазоров (швов) между ними для монолитности кладки (по аналогии с кирпичной кладкой), являются одним из наиболее широко распространенных в этом классе сооружений в отечественной и мировой практике (рис.).

Оградительные сооружения из массивов–гигантов. Массивы–гиганты представляют собой тонкостенные, как правило, железобетонные ящики (понтоны) с достаточной плавучестью и остойчивостью на воде, изготовленные на берегу, буксируемые на плаву и погружаемые с помощью затопления водой через кингстоны на место установки на заранее подготовленное основание и затопляемые затем материалом, обеспечивающим ему достаточную устойчивость при действии на него штормового волнения (рис. а, б). Сооружения из массивов – гигантов отличаются между собой профилем поперечного сечения, материалом засыпки и некоторыми другими признаками.

Профиль массива–гиганта имеет существенное значение при решении вопросов строительства оградительных сооружений этого типа. Прямоугольная форма ящика является простейшей и наиболее рациональной и экономичной, позволяя применять при возведении недорогую скользящую опалубку. Трапецеидальная форма более сложна при возведении, однако, обеспечивает большую устойчивость сооружения. Прямоугольный профиль с днищевой консолью (консолями) проще в изготовлении по сравнению с трапецеидальным и более устойчив по сравнению с прямоугольным ящиком и поэтому является наиболее предпочтительным. Длину ящика принимают 20 – 25 м, но не более утроенной высоты.

Для придания массиву–гиганту большей жесткости внутри ящика устраивают продольные и поперечные переборки, делящие понтон на ряд отсеков (ячеек) размерами 3х4–4х5 м толщину плит у переборок определяю расчетом, у наружных стенок она составляет 25 – 75 см, днища – 40 – 90 см. (в отдельных случаях и более), внутренних переборок 10–25 см. Между смежными ящиками при возведении составляют зазор 15–20 см, обеспечивающий возможные неравномерные осадки и наклоны ящиков без взаимного соприкосновения. Зазоры заполняют стыками различных конструкций для непроницаемости от волновых потоков жидкости.

Затопление отсеков массива–гиганта может быть самым разнообразным. Песчаное, песчано-гравелистое или гравелистое заполнение наиболее дешевое и с минимальной трудоемкостью выполнимое. Однако в случае повреждения наружной стенки ящика может возникнуть угроза утечки материала заполнения в море. Каменное заполнение может быть вымыто из ящика лишь при очень крупных повреждениях наружных стенок, однако оно значительно дороже песчаного. Бетонное заполнение вообще не может быть «вымыто» волнением, однако оно максимально дорого и трудоемко и не позволяет в случае необходимости освободить отсеки от затопления для передвижки ящика при ремонтно-восстановительных работах. Комбинированное затопление - бетонное в крайних отсеках, песчаное или песчано–гравелистое в средних отсеках - является безопасным с точки зрения намыва заполнителя и значительно дешевле бетонного. При подводном бетонировании отсеков необходимо добиваться надежного сцепления бетона заполнения с железобетонными стенками ящика.

Сооружения вертикального профиля свайного типа. При строительстве сооружений свайной конструкции нет необходимости создавать искусственную каменную постель, которая является относительно дорогой и трудоемкой частью сооружения. Сооружения этого типа можно возводить на глубинах 4…5 м из деревянных свай, 7…8 м из тяжелого металлического шпунта. При ячеистой конструкции глубина воды по аналогии с перемычками может быть значительно больше, однако в практике портостроения оградительные сооружения ячеистой конструкции обычно применяют на глубине до 10…12 м, однако при специальном обосновании этот тип сооружения может возводиться и на больших глубинах.

Грунты основания при свайных сооружениях могут иметь меньшую несущую способность, чем это требуется в случае сооружений гравитационного типа, но должны допускать забивку свай или шпунта на необходимую глубину.

Оградительные сооружения свайной конструкции можно возводить на слабых илистых грунтах любой мощности.

Стоимость сооружений свайной конструкции значительно меньше стоимости гравитационных сооружений. Таким образом, оградительные сооружения свайной конструкции могут применяться при меньшей высоте волны по сравнению с сооружениями гравитационного типа и соответствующих инженерно – геологических условиях.

Сооружения смешанного типа. Поскольку гравитационные сооружения вертикального профиля не могут применяться на сжимаемых грунтах при глубине воды больше 20…28 м, а сооружения откосного профиля в этих условиях будут слишком дорогими, то в практике портостроения получили распространение сооружения смешанного типа.

В связи с увеличением осадок судов оградительные сооружения, вынося не большие глубины; в этих условиях сооружения смешанного типа становятся весьма перспективными.

В строительстве на водохранилищах оградительных сооружений смешанного типа насухо они могут быть конкурентоспособными с сооружениями откосного тела с грунтовым ядром, возводимыми методом гидромеханизации при значительной глубине воды.

Окончательно тип сооружений выбирают на основании технико-экономического сравнения вариантов.

Сооружения специальных типов. Эти сооружения предназначены для постоянной и временной защиты акватории и отдельных объектов (технических плавсредств, морских буровых вышек, ворот порта и др.).

Оградительные гидротехнические сооружения возводятся для предотвращения воздействия на акватории портов, лесных рейдов, береговых лесных складов волн, льда и наносов. В зависимости от расположения в плане оградительные сооружения подразделяются на молы и волноломы.

Молы одним концом примыкают к берегу, на них часто размещают причалы и погрузочно-разгрузочные машины. Молы бывают откосного типа, возводимые из каменной наброски или бетонных массивов, вертикального типа в виде стенок из каменной кладки или бетонных массивов, а также комбинированного типа, являющегося сочетанием первых двух.

Оградительные волноломы устанавливаются непосредственно в водном пространстве. В конструктивном отношении они могут представлять собой (рис. 5.1) гравитационную стенку вертикального (а) или откосного (б) профилей, конструкцию из цилиндрических оболочек (в), сквозной (г), плавучий (д), пневматический и гидравлический волноломы (е) .

Устройство оградительных сооружений на акваториях лесосплавных предприятий рекомендуется в случаях, когда высота волн на акватории превышает 0,5 м.

На выбор типа оградительного сооружения влияет множество факторов, основными из которых является волновой режим, наличие местных строительных материалов и др.

На морях, крупных водохранилищах и озерах возводят капитальные оградительные сооружения полного профиля (вертикальные и откосные). Размеры их рассчитываются в основном на воздействие ветровых волн.

При выборе конструкции оградительного сооружения проводится технико-экономическое сравнение возможных вариантов, которые разрабатываются с учетом следующих указаний:

Оградительные сооружения полного профиля (вертикальные или откосные) возводят при глубине воды в месте строительства сооружения не более 1/3 расчетной длины волны;

Глубина заложения сооружений вертикального типа должна быть не менее двух hВ (hВ - высота расчетной волны), а в случае устройства высокой постели (высотой более hВ) - не менее 2,5hВ;

При возведении оградительного сооружения на слабых грунтах (илы, текуче-пластичные глины и др.), а также в случае многократного отражения воды от внутренней грани сооружения следует строить волноломы и молы откосного типа;

При строительстве сооружений на водохранилищах до их заполнения целесообразно возводить земляные дамбы с укрепленными откосами и гребнем или сооружения вертикального профиля с высокой постелью;

Сооружения неполного профиля (сквозные и плавучие волноломы), а также пневматические и гидравлические волноломы применяются в случае, когда не требуется защита акваторий от наносов.

При проектировании оградительных сооружений необходимо, чтобы они обеспечивали защиту акватории порта и лесного склада (рейда) от волнения и заносимости, возможность свободного маневрирования судов и плотов на акватории, а также их свободный вход и выход. Расчетная ширина входа на защищенную акваторию должна быть не менее длины расчетного судна или тройной ширины плота.

Рис. 5.1. Типы оградительных сооружений

На лесных прибрежных рейдах следует применять волноломы удобные для перемещения, хранения в зимний период, эксплуатации в условиях изменяющегося уровня воды, простые в изготовлении и эксплуатации, дающие наибольший волногасящий эффект при наименьших усилиях в связях конструкции и имеющие наименьшую строительную стоимость.

Энергия волны неравномерно распределяется по глубине и сосредоточена, в основном, в верхних слоях водоема. Такое явление особенно характерно для водоемов с большими глубинами, где обычно располагаются сооружения для защиты лесных рейдов.

В связи с этим, в лесосплавной практике применяют волноломы неполного профиля упрощенной конструкции. К ним относятся: стационарный волнолом с пористой стенкой, наплавной ряжевый волнолом ячеистой конструкции и волноломы из пучков бревен или хлыстов.

Свайный стационарный волнолом с пористой стенкой состоит из параллельных рядов свай, забитых один от другого на расстоянии 2 м. Сваи в ряду забиваются на расстоянии 1,25 м друг от друга.

Пространство между свайными рядами заполняют плотно уложенными еловыми ветками, образующими пористую стенку. Сваи каждого ряда соединяют поверху продольной насадкой из бревен диаметром 20 см, а ряды свай соединяют парными поперечными насадками из пластин. Эту конструкцию волнолома применяют в местах, защищенных от ледохода, с глубинами менее 2 м, при высоте волны до 1 м и отношении длины волны к ее высоте, равной 8.

Наплавной ряжевый волнолом ячеистой конструкции состоит из отдельных секций длиной 26 м, шириной 8-8,5 м, установленных в шахматном порядке или одну линию, перпендикулярную господствующему направлению ветра. Секция волнолома представляет собой ряжевую конструкцию из бревен с размерами клеток 2×2 м (рис. 5.2). Между ребрами стенок оставляют зазор в 5-10 см. Такая конструкция
волнолома обеспечивает свободный допуск воды в тело сооружения, в результате чего оно не отражает волну, а гасит.

Рис. 5.2. Плавучий волнолом
ряжевого типа ячеистой конструкции

Волнолом закрепляют в русле при помощи тросов или цепей, заделанных на вертикальных анкерах волнолома, за донные опоры (якори, ряжи) или кусты свай.

В некоторых конструкциях ряжевых волноломов для усиления волногасящего эффекта пространство клеток заполняют еловыми ветками.

Волнолом из пучков бревен состоит из нескольких звеньев, установленных в один, два или три параллельных ряда. Каждое звено представляет собой ряд из 7-8 крупных пучков, установленных торец к торцу и соединенных лежнем из одного или двух тросов. Прогиб лежня при установке звена рекомендуется применять равным 0,08 длины звена.

Каждый пучок обвязывают двумя обвязками из тросов диаметром 13 мм или тремя обвязками из проволки диаметром 8 мм. Торцевые пучки каждого звена изготовляют с торцевыми щитами для предохранения их от размолевания. Оба щита соединяют между собой при помощи стяжек.

Лежень присоединяют к тросовым обвязкам пучков при помощи пластинчатых сжимов. Концы лежня каждого звена соединяют с шеймами якорей.

При установке звеньев в два или три параллельных ряда каждые два противоположных пучка соединяют двумя цепями за тросовые обвязки. Расстояние между рядами пучков в плане равно двойной ширине пучков. Во избежание пересечения шейм якорей с пучками звенья рекомендуется составлять из разного количества
пучков и смещать их относительно друг друга в плане. На рейдах, куда поступают хлысты, пучки для волнолома изготавливают из хлыстов. Они отличаются более высокой прочностью.

Условия применения волноломов различных конструкций приводятся в табл. 5.1 и 5.2.

Таблица 5.1

Условия применения волноломов на морях водохранилищах и крупных озерах

Конструкция	Гидрологические условия				Возможность применения
	высота волны hВ, м	длина волны λ, м	глубина воды, м
Из обыкновенных массивов					Грунты скальные, плотные и средней плотности
Из массивов - гигантов и оболочек большого диаметра
Из парных взаимно -заанкерованных свай или шпунтовых стенок с каменным или песчаным заполнением					Грунты, допускающие погружение свай и шпунта на требуемую глубину
Откосные набросные сооружения из камня и массивов на каменной постели с обратным фильтром					Для различных грунтов основания при наличии местного камня
Сквозные (с тонким экраном или экраном ящичного типа)					На незамерзающих экваториях
Плавучие					На незамерзающих экваториях необходимы условия для зимнего хранения
Пневматические					При наличии источника энергии
Гидравлические					При наличии источника энергии

Таблица 5.2

Условия применения волноломов на озерах, водохранилищах
и устьевых участках рек

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

1.По расположению:

· Внешние.

· Внутренние.

Внешние предназначены для защиты акватории порта от проникновения волн, течений, наносов и движущегося льда, а также защиты подходных каналов от заносимости.

Внутренние оградительные сооружения расположены на акватории порта и отделяют одну часть порта от другой.

2. По форме поперечного сечения:

· Вертикального профиля.

· Откосного профиля.

· Смешанного типа.

· Специального типа.

В свою очередь сооружения специального типа делятся:

· Сквозные.

· Плавучие.

· Пневматические.

· Гидравлические.

Сооружения вертикального профиля это вертикальные стенки.

Сооружения откосного профиля имеют наклонные наружные грани.

Сооружения смешанного типа, у которых нижняя часть в виде откосного сооружения, а верхняя – вертикального профиля.

Сквозные сооружения состоят из отдельных опор из свайных кустов или свай и верхнего железобетонного строения омоноличенного с опорами.

Плавучие волноломы это понтоны, закрепленные на якорях.

Пневматические волноломы гасят волну с помощью воздушных струй, выходящих из перфорированных труб, проложенных по дну моря.

Гидравлические волноломы производят гашение волн струями воды, выходящими через боковые отверстия труб навстречу волне.

Волноломы и молы защищают акваторию порта от волнения.

Дамбы – от течений, наносов и льда, а также применяются для защиты территории от затопления.

Шпоры это сооружения, примыкающие к другим сооружениям.

Оградительные сооружения гравитационного типа.

Сооружения гравитационного типа состоят из каменной постели, подводной и надводной частей.

Рис.16. Основные элементы конструкции

Каменная постель; 2 – подводная часть; 3 – надводная часть;4 –берма; 5 – обратный фильтр.

Каменная постель это специально подготовленное основание из камня или бетона в мешках. Она обеспечивает сохранность грунта в основании сооружения, а также выравнивает поверхность дна под возводимое сооружение.

Виды каменной постели: каменная постель, отсыпанная непосредственно на грунт (рис.17.1), заглубленная в грунт постель (рис.17.2), частично погружена в грунт (рис.17.3).

Рис.17. Виды каменной постели.

Каменная постель в поперечном сечении имеет форму трапеции. Горизонтальные площадки постели, выступающие за грани вертикальной стенки называются бермами, анаклонные – откосами . Со стороны моря откосы берм имеют уклон в пределах от 1:3 до 1:2 и со стороны гавани от 1:2 до 1:1. Бермы со стороны моря покрывают берменными массивами для защиты от вымывания камня и размыва основания.

Обратный фильтр (контрфильтр), имеет толщину 0,5м, выполнен из щебня или карьерной мелочи, необходим для защиты грунта постели от вымывания.

Подводная часть вертикальной стенки выступает над уровнем воды для удобства строительства надводной части. Подводная часть может быть выполнена из бетонных массивов, из массивов-гигантов, из ряжей, из оболочек большого диметра.

Надводнаячасть оградительного сооружения воспринимает наибольшее волновое воздействие. Она должна быть прочной, жесткой и иметь надежное соединение с подводной частью. Надстройка состоит из мощной монолитной плиты сборно-монолитного парапета. Толщина плиты должна быть не менее 1,5 ¸ 2м. Если оградительное сооружение используется для швартовки судов и для движения транспорта, то отметка верха надстройки должна быть увязана с отметкой портовой территории для устройства съездов и по условию незаливаемости должна быть выше гребня максимальных волн, наблюдающихся на акватории.

Парапет не допускает перекатывание волны через сооружение.

а – из двух параллельных наклонных рядов шпунта; б – в виде сегментных ячеек;

в – из оболочек; 1 – шпунт; 2 – анкер; 3 – откос шпунтины; 4 - диафрагмы

Сооружения откосного типа . Оградительные сооружения откосного типа строят из различного вида набросок: каменной, массивной и фасонных блоков.

Каменные наброски могут быть из несортированного и сортированного камня. Сооружения из несортированного камня возводят га сравнительно небольшой глубине и слабом волнении. Используется рваный камень изверженных или осадочных пород массой от 5 кг до нескольких тонн. Значительному волнению могут противостоять только крупные камни. Поэтому возникает необходимость в сортировке камня с тем, чтобы на откосах сооружения располагать наибольшие по массе камни.

Оградительные сооружения из сортированного камня выполняют из послойно уложенных камней различной крупности поверх внутренней части сооружения, называемого ядром. Ядро может быть выполнено из песка, гравия или несортированного камня.

Оградительные сооружения

а - из наброски сортированного камня; б - смешанного типа; 1 – крупный камень; 2 – камень средней крупности (до 1 т.) 3 – карьерные отходы; 4 – берменный камень; 5 – массивная кладка; 6 – мелкий несортированный камень

На больших глубинах строительство сооружений откосного типа из-за большого объема наброски неэкономично. В этом случае целесообразно применять конструкции смешанного типа.

Если в районе строительства отсутствует или имеется в ограниченном количестве естественный камень массой более 2 т для создания устойчивого откоса наброски, то морской откос покрывают массивами от 30 до 60 т, имеющим форму параллелепипедов или кубов.

Волнолом из наброски

1 - наброска из массивов массой 37 т.; 2 – камень массой более 1 т.; 3 – камень массой менее 0,5 т.; 4 – берма; 5 – берменные массивы

Большое распространение получили откосные конструкции из обыкновенных бетонных массивов. Во всех случаях в конструкциях таких сооружений устраивается каменное основание (постель), поверх которой выполняется массивная наброска. Поперечное сечение имеет форму трапеции с прямолинейными боковыми сторонами (или с бермами). Бермы необходимы для создания упора откосному креплению и для уширения профиля сооружения в нижней части при любых грунтах основания. Бермы могут быть только со стороны моря или с двух сторон. Пористость сооружений из массивной наброски составляет 40-50%.

Поиски удешевления конструкций откосных оградительных сооружений привели к созданию различных форм фасонных блоков. Наброска из фасонных блоков имеет высокую пористость и шероховатость, что приводит к разделению накатывающейся волны на большое число отдельных струй. Энергия этих струй теряется при столкновении одна с другой. Такие сооружения обладают большей волногасящей способностью.

Фасонные блоки

а - тетрапод; б – стабит; в – трибар; г – тетраэдр; д – дипод; е – гексалег; ж - доллос

Наибольшее распространение из всех фасонных блоков получили тетраподы. Наброска из тетраподов обладает большим сцеплением и, следовательно, большей устойчивостью. Это позволяет увеличить крутизну откосов, следовательно, уменьшить поперечный профиль сооружения и снизить его стоимость.. Для строительства у нас в стране применяются тетраподы массой от 3 до 15 т. Имеются сооружения из тетраподов массой до 32 т. Наброска из тетраподов имеет пористость 50-55%.

Сквозные сооружения . Эти конструкции могут быть выполнены с волногасящим тонким экраном или с ящичным экраном. Экран обеспечивает лучшее волногашение при том же заглублении нижней грани, но имеет более сложную конструкцию. Сквозные волноломы с экранами возводят при высоте волн до 3 м и глубинах, превышающих 4h, h- высота волн. Такие волноломы целесообразны при сравнительно крутых волнах.

Сооружения откосного профиля могут с успехом применяться в любых гидрологических и инженерно – геологических условиях. Ограничениями служат только их высокая стоимость при небольших глубинах и невозможность получения местного камня необходимой крупности (монолитов).

В последнее время сооружения этого типа получают преимущественное распространение, причем в подавляющем большинстве случаев для покрытия откосов применяют бетонные фигурные блоки. При использовании внутренней стороны оградительных сооружений откосного типа для швартовки судов приходиться возводить отдельно причальные конструкции и устраивать по гребню сооружения дорогу для проезда транспорта.

Взаимодействие волн с волноломами откосного профиля коренным образом отличаются от взаимодействия с вертикальными стенками. Здесь почти отсутствует ограждение волн и волновой энергии от сооружения, а, следовательно, не образуется стоячих волн с повышенными размывающими донными скоростями. Разрушение волн на откосе происходит с высокой интенсивностью волнового давления, однако, их действие, как правило. Не угрожает потере устойчивости всего сооружения; здесь достаточно обеспечить устойчивость отдельных его элементов (камней или массивных блоков), прикрывающих откосы. Все это способствовало широкому распространению волноломов откосного профиля в практике морового портового строительства. Масштабы их возведения особенно возросли с появлением фасонных блоков.

Сооружения откосного профиля могут возводиться из несортированного и сортированного камня, с покрытием из массивовой наброски и кладки, из массивной наброски, песчаные дамбы и т.д.

Наброску из несортированного камня применяют при минимальных глубинах и слабом волнении (рис.).

Устойчивость откосов каменно – набросных сооружений зависит от силы волнения, крупности и массы камня, его формы и крутизны откоса.

Наброска из сортированного камня имеет более крутые откосы, устойчивые при более сильном волнении, так как здесь в зонах с более интенсивным волновым воздействием укладывается более крупный камень. Существуют три разновидности этих сооружений.

Наброска с покрытием представляет собой ядро из мелкого камня, отсыпанное почти полным профилем и прикрытое по откосам и на гребне одним – тремя слоями более крупного камня. Одно из таких сооружений дано на рис. здесь выделены три характерные части:

1) ядро из мелкого камня;

2) промежуточный слой из более крупного материала, служащий в зоне активного воздействия обратным фильтром;

3) защищенный слой с камнем наибольшей крупности.

Послойная наброска (см. рис.) состоит из нескольких слоев по высоте: нижний (ядро) – отсыпают без всякой защиты из карьерной мелочи или даже намывают грунтом до глубины, равной 2,5 – 3,0 высотам волны, средний – отсыпают из камня средней крупности до глубины порядка 0,75 строительной высоты, верхний – возводят из камня максимальной крупности до отметки гребня сооружения (из расчета шторма максимальной силы, ожидаемого в период срока службы сооружения).

Слабое место схемы – высокая пористость наброски, снижающая качества сооружения. Данная наброска не имеет тех недостатков, которые характерны для наброски с покрытием.

Комбинированная наброска представляет собой сооружение, в котором послойная структура внутри и в тыловой части сочетается с упрощенным покрытием в виде утолщенного наклонного защитного слоя со стороны моря. Преимущества наброски: более высокий относительный объем мелкой фракции камня и меньшая средняя пористость, более низкая сложность и трудоемкость защитных и промежуточных слоев.

Каменно–набросные волноломы с покрытием из массивовой кладки (рис.) отличаются от наброски с каменным покрытием крупностью элементов покрытия. Применяют их при сильном волнении, когда естественные глыбы массой свыше 15 т добывать трудно и дорого. Наиболее распространенными являются блоки массой 40 – 60 т поскольку крупность массивов может быть любой (в пределах грузоподъемности имеющихся кранов), этими сооружениями можно гасить волнение любой силы. Однако, имея гладкие грани, массивы правильной формы трудно удерживаются на прикрываемом каменном откосе. Для предотвращения сползания массивов в нижней части защитного слоя возводят мощную упорную берму из массивовой кладки на развитой каменной упорной призме (рис.). Для надежной защиты откоса от прямых ударов волн иногда требуется по два слоя массивовых и белее. Однако столь плотная преграда вызывает при откатывании волны мощное гидродинамическое противодавление снизу, для противодействия которому кладку дополнительно пригружают сверху. Гладкая поверхность откоса способствует беспрепятственному сильному вкатыванию волны на сооружение, что в свою очередь требует соответствующего возвышения гребня над спокойным горизонтом, иногда с возведением на нем тяжелого парапета. Сооружение становится громоздким и дорогостоящим.

Покрытие из массивовой наброски повышает ее волногасящую способность и поэтому используется гораздо чаще. Однако для надежности крепления необходимо, по меньшей мере, двухслойное покрытие с промежуточным слоем из крупного камня мощной упорной призмой (рис.).

Волнолом из массивовой наброски, расположенный на каменной постели, широко был распространен как в нашей стране, так и за рубежом. Это было связано с тем, что добыча крупных скальных глыб и их транспортировка к месту укладки порой весьма затруднительны или невозможны. Максимально высокая пористость массивовой наброски (42 – 48%), снижающая волногасящий эффект и повышающая способность пропускать наносы – существенный недостаток этого типа сооружения.

Общим недостатком откосных сооружений с использованием обыкновенных массивов правильной формы является отсутствие взаимной связи между отдельными массивами, раскатываемыми сильным волнением. При волнении высотой свыше 8 м потребная масса устойчивых на откосе массивов становится чрезмерно большой или необходимое для устойчивости заложение откоса – чрезмерно поглотим. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в построении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.

Сооружения фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняют откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крупными откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).

Основные типы фасонных блоков. Геометрические характеристики некоторых блоков, используемых в оградительных сооружениях, приведены на рис.

Тетрапод – четырехлучевой центрально – симметричный фасонный блок – самый распространенный в мировой и отечественной практике. В защитном покрытии тетрапод укладывают, как правило, двумя слоями: в первом (нижнем) слое тремя конусами он опирается на прикрываемую поверхность, во втором (верхнем) слое, наоборот, вставляется в образовавшиеся зазоры одним конусом вниз. При таком расположении достигается наибольшая плотность, зацепляемость и устойчивость.

Квадрипод – четырехлучевой осесимметричный блок, отличается от тетрапода тем, что оси трех конусов из четырех расположены в одной плоскости. Центр тяжести расположен ниже, чем у тетрапода, однако зацепляемость с каменно – набросной поверхностью хуже, чем у последнего. Укладывают его, как и тетрапод, двумя слоями.

Гексапод – шестилучевой центрально – симметричный блок, отличается большой зацепляемостью, однако центр тяжести находится сравнительно высоко. Благодаря наличию шести лучей его можно использовать как в двухслойном, так и в однослойном покрытии.

Трибар – три параллельных цилиндра, объединенных своими центрами осесимметричной трехлучевой цилиндрической вставкой. Обладает особо высокой зацепляемостью с каменно – набросным сооружением и шероховатостью волногасящего слоя. Для устранения или смягчения этого и других недостатков в портостроении в 60–х годах перешли на использование массивов неправильной формы – фасонные массивы.

Сооружения из фасонных массивов (блоков) благодаря взаимному зацеплению, обеспечивающему их надежную устойчивость на откосе при сравнительно малой массе, в последнее время уверенно вытесняет откосное сооружение с применением обычных массивов, несмотря на сложность изготовления блоков. Как наброска, так и кладка из фасонных массивов обладают высокой проницаемостью, уменьшающей высоту наката и противодавление волн, однако не снижающей волногасящую способность волнолома, так как гидравлическое сопротивление его пор из–за сложной геометрической формы блоков сохраняется высоким. Эти сооружения отличаются более крутыми откосами, меньшей шириной и высотой (рис.).