ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ«Владивостокский морской рыбопромышленный колледж»

федерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего профессионального образования

«Дальневосточный государственный технический рыбохозяйствнный университет» («ВМРК» ФГБОУ ВПО «Дальрыбвтуз»)

С.В. Сысоев

УСТРОЙСТВО И ОБОРУДОВАНИЕ МОРСКИХ ПОРТОВ

Учебное пособие по «Устройству и оборудованию морских портов»

для специальности 190701 « Организация перевозок и управление на

морском транспорте»

Владивосток2013

Рецензенты :

Доцент кафедры управления Дальрыбвтуза, К.Т.Н. Хамаза Е.В.;

Преподаватель Владивостокского морского рыбопромышленного колледжа Мелешко Н.В.

Сысоев С.В.Устройство и оборудование морских портов; Учебное пособие. Владивосток; ВМРК,2013. С. 211

В учебном пособии, составленном в соответствии с программой обучения студентов специальности «Организация перевозок и управление на морском транспорте» приводятся сведения о портах и их эксплуатации. Рассмотрены вопросы естественного режима, компоновки сооружений порта и влияние их на эксплуатационную деятельность. Изложены сведения о специализированных районах порта, оградительных и берегоукрепительных сооружениях, причальных сооружениях, сооружениях и устройствах на территории порта и их техническая эксплуатация. Приведены мероприятия по предотвращению загрязнения и правила техники безопасности в морских рыбных портах. Рассмотрены основные типы подъемно-транспортных машин, применяемых для погрузо-разгрузочных работ в морских портах, Правила технической эксплуатации подъемно-транспортного оборудования морских торговых портов (РД 31.1.02-04)

Учебное пособие предназначено для студентов специальности «Организация перевозок и управление на морском транспорте» Владивостокского морского рыбопромышленного колледжа.

Автор выражает глубокую признательность всем авторам учебников, которые были использованы при составлении данного учебного пособия.

Сысоев С.В., 2013 Владивостокский морской Рыбопромышленный колледж, 2013

2

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 5Морские порты и их назначение 6Классификация морских портов 9Характеристики естественного режима побережья 14Основные природные факторы 14Метеорологические факторы 16Гидрологические факторы 18Геологические и геоморфологические факторы 25Устройство портов в различных условиях 30Основные материалы и изделия, применяемые в портовом строительстве 31План и общее устройство порта 36Основные элементы порта 36Определение основных элементов порта 39Грузооборот и пропускная способность порта 48Эксплуатационные и производственные характеристики порта 50Функциональная схема порта 54Начертание в плане внешних оградительных сооружений 55Начертание в плане причального фронта 59Компоновка порта и районирование 61Конструкция портовых складов 64Железнодорожный транспорт в портах 71Автомобильный транспорт в портах 73Оградительные сооружения 75Берегоукрепительные сооружения 87Причальные сооружения 89Назначение и классификация причальных сооружений 89Гравитационные причальные сооружения 92Конструкции свайных набережных в виде тонких стенок (больверков) 97Конструкции сквозных причальных сооружений 99Узкие и широкие пирсы 106Швартовные устройства и отбойные приспособления 109Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения 120Специализированные районы порта 125Судостроительные и судоремонтные сооружения 139Сооружения и мероприятия по предотвращению загрязнения акватории 144Источники загрязнения в портах 144Береговые станции по приему и очистке балластных вод с судов 145

3

Организация и технология очистки акватории порта 146Техническая эксплуатация портовых сооружений 149Подъемно-транспортные машины 154Грузозахватные устройства 156Механизмы передвижения 160Передвижные поворотные краны общего назначения 161Машины периодического действия 164Вагоноопрокидыватели 172Вилочные погрузчики 174Машины непрерывного действия 176Режим эксплуатации, инженерное обслуживание, содержание и ремонт сооружений 186Правила технической эксплуатации подъемно-транспортного оборудования морских торговых портов (РД 31.1.02-04) 188Термины и определения 188Обозначения и сокращения 190Промышленная безопасность и задачи ПТЭ 191Подъемно-транспортное оборудование морских портов 192Техническое обслуживание и использование грузозахватныхорганов 193Изготовление техническое обслуживание, хранение и использование грузозахватных приспособлений 194Техническое обслуживание рельсовых крановых путей 197Особенности технической эксплуатации портовых мобильных кранов 198Технический надзор 199Общие положения 199Оперативный осмотр 200Периодический осмотр 202Мероприятия по охране труда 204Инструктажи по технике безопасности 207Литература 211

4

ВВЕДЕНИЕ

В России понятие морского порта определено в статье 9 Кодекса торгового мореплавания Российской Федерации (1999г.): под морским портом понимается комплекс сооружений, расположенных на специально отведенных территории и акватории и предназначенных для обслуживания судов, используемых в целях торгового мореплавания, обслуживания пассажиров, осуществления операций с грузами и других услуг, обычно оказываемых в морском порту. Россия – великая морская держава. Поэтому значение морских портов для развития экономики страны чрезвычайно велико. Современный морской порт – это крупный транспортный узел, который связывает различные виды транспорта: морской, речной, железнодорожный, автомобильный, трубопроводный и др. Портовая деятельность является стратегическим аспектом развития экономики государства и одним из ключевых звеньев функционирования транспортной системы. Значительна роль портов в обеспечении транспортной независимости, обороноспособности, внешней торговли, а также в обеспечении перевозок народнохозяйственных грузов, развития и использования транзитного потенциала России. Россия имеет более 100 морских портов, из них основными являются: Архангельск, Мурманск, Выборг, Высоцк, Санкт-Петербург, Приморск, Калининград, Новороссийск, Туапсе, Темрюк, Кавказ, Махачкала, Владивосток, Находка, Восточный, Ванино. В этих морских портах перерабатывается более 90% грузов, перерабатываемых в морских портах России.

Морской порт неразрывно и исторически связан с развитием судоходства, на его местонахождение влияют географические, гидрографические и гидрологические, технические, экономико-политические и иные факторы. Морские порты неразрывно связаны с историей, становлением и развитием судоходства и других видов транспорта. Многие порты имеют более чем тысячелетнюю историю, установившиеся веками традиции, получают уникальное право – на обычай порта, уважающийся и учитывающийся в международных и правовых нормах. Учитываются географические факторы: физико – географические условия побережья, глубины моря, возможности безопасного подхода, наличие фарватеров. Важное влияние на деятельность порта оказывает наличие тяготеющих наземных районов, культурных и промышленных центров, наземных коммуникаций, транспортных путей.

5

МОРСКИЕ ПОРТЫ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕПорт (от фр. Porte – дверь, ворота, вход) – морские ворота

страны. Из КТМ РФ (Кодекс торгового мореплавания Российской федерации) статья 9 – Под морским портом понимается совокупность объектов инфраструктуры морского порта, расположенных на специально отведенных территории и акватории и предназначенных для обслуживания судов, используемых в целях торгового мореплавания, комплексного обслуживания судов рыбопромыслового флота, обслуживания пассажиров, осуществления операций с грузами, в том числе для их перевалки, и других услуг, обычно оказываемых в морском порту, а также взаимодействия с другими видами транспорта.

Порт (лат. portus — гавань, пристань) — место на берегу моря или реки, устроенное для стоянки кораблей и судов, имеющее комплекс специальных сооружений для их обслуживания: причалы, вокзалы, краны, склады, терминалы, вспомогательный транспорт и т. д. В порту может быть несколько причалов, оборудованных для причаливания судов, посадки и высадки пассажиров, погрузки и выгрузки грузов, заправки топливом и др. работ.

Порты бывают морские, речные, пассажирские, торговые, рыбные и т. п. Для обслуживания пассажиров используются морские и речные вокзалы. Для технического обслуживания и ремонта судов используются сухие и плавучие доки. В международных портах имеются обособленные места — карантины для изоляции прибывших судов в целях предотвращения распространения инфекций.

Порты обычно устраивают в бухтах или гаванях, акватория которых защищена от волн естественными выступами берегов или искусственным оградительным сооружением — молом. Порты устраивают также в устьях рек. Вход в порт, как правило, обозначают маяками.

Порты для военных кораблей называют военно-морскими базами.

Современный порт – это крупный транспортный узел с комплексом сооружений и устройств, обеспечивающих:

- спокойную стоянку судов;- быструю и удобную передачу-получение грузов с одного вида

транспорта на другой с обеспечением сохранности грузов и безопасность людей;

- хранение, подготовку и комплектацию грузов;- обеспечение, находящихся в порту судов всем необходимым

(вода, топливо, продовольствие, снабжение).

6

Условная схема порта

Морской порт в большинстве случаев объединяет ВСЕ виды транспорта (железнодорожный, автомобильный морской).

Порты имеют общегосударственное значение, обеспечивают международные связи и одновременно органически связаны с

7

прилегающими городами, с деятельностью промышленных предприятий и различных видов транспорта.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ПОРТА:- накопление, хранение и сортировка грузов на складах порта

перед их отправкой;- мероприятия санитарно-карантинного характера

(карантинная служба);- обеспечение благоприятных условий движения и отстоя

судов на подходах к порту и его акватории;- выполнение перегрузочных и пассажирских операций;- бункеровка судов (т.е. снабжение топливом, горюче-

смазочными материалами, водой, продуктами питания и другими видами довольствия).

ЗОНЫ ПОРТА- причальный фронт;- Прикордонная зона (часть территории порта между

причальной линией и ближайшей к ней линии складов;- склады или складские перегрузочные фронты.

Большое значение имеют перегрузочные операции на причальном фронте: чем быстрее производится погрузка – выгрузка судов, тем меньше простои судов у причалов, следовательно, эффективнее работает порт. Операции на остальных фронтах имеют подчиненное значение и должны быть организованы так, чтобы работы на причальном фронте выполнялись без задержек.

Грузовые операции бывают береговые и рейдовые.

Варианты грузовых операцийПрямой – груз передается с одного вида транспорта на другой,

минуя склад (борт-вагон, вагон-борт). Складской – вагон-склад-борт или наоборот (на складе производится осмотр, комплектация и хранение груза).

Смешанный – часть груза проходит через склад, а остальная часть груза идет по прямому варианту.

При проектировании новых и реконструкции существующих портов должны учитываться:

-транспортно-экономические характеристики;-сложные навигационные метеоусловия;-сезонность производства и транспортирование ряда грузов

(например, сельхозпродуктов);-повышение или понижение спроса на отдельные виды

продукции (обуславливают неравномерность грузооборота).

8

По видам плавания различают:- Заграничное плавание – перевозки грузов между Российскими и

иностранными портами (экспорт – импорт).- Большой каботаж – перевозки между Российскими портами в

разных бассейнах;- Малый каботаж – перевозки между Российскими портами в

одном бассейне.

КЛАССИФИКАЦИЯ МОРСКИХ ПОРТОВ

Порты классифицируются по восьми основным признакам:

1. По району плавания обслуживаемы судов:- морские;- речные;- озерные;- водохранилищные.

Наиболее сложные по устройству это морские порты, они часто оказываются расположенными в одном пункте с речными портами. Взаимодействие морских и речных портов в современных условиях приобретает особо важное значение в связи с широким распространением судов типа река-море, которые по своим мореходным качествам могут плавать и по реке и по морю, обеспечивая перемещение груза без лишней перевалки в портах.

В водохранилищах порты размещаются со стороны напорной части плотины на высоком уровне водохранилища. Во время шторма на водохранилищах могут возникать волны большой высоты, поэтому защитные оградительные сооружения строят также и на водохранилищах и на озерах. Такие порты являются одновременно портами-убежищами для укрытия судов, которые по своим мореходным качествам или техническому состоянию не могут находиться в открытом море в период шторма.

2. По тоннажу и осадке обслуживаемых судов:- порты-распределители грузопотока;- 1-го класса;- 2-го класса;- 3-го класса.В портах-распределителях грузопотока принимаются

крупнотоннажные суда с осадкой 20 м и более . Обычно такие суда предназначены для перевозки массовых грузов и обслуживают

9

морские судоходные линии значительной протяженности, где применение этих судов экономично и позволяет достигать невысокой стоимости перевозки 1 тонны груза. К примеру портов-распределителей можно отнести нефтеналивные порты, принимающие суда грузоподъемностью 250 тыс.тонн и более. Обслуживание таких судов может осуществляться у рейдовых причалов (на плаву). Из этих портов грузы направляются в порты других классов на судах с меньшей грузоподъемностью. П р и м е р: В заливе Бантри-Бей (Ирландия) находится такой порт, в который нефтегрузы поступают на супертанкерах из стран, занимающихся добычей нефти и ее переработкой, расположенных в Персидском заливе. Затем эти нефтепродукты транспортируются на судах меньшей грузоподъемности в порты Западной Европы.

Порты 1-го класса – способны принимать у береговых причалов танкеры грузоподъемностью 40-250 тыс.тонн, контейнеровозы до 40 тыс.тонн и другие суда с осадкой до 20 метров.

Порты 2-го класса – принимают танкеры грузоподъемностью до 40 тыс.тонн и другие специализированные суда с осадкой до 12 метров.

Порты 3-го класса - принимают суда с осадкой до 9 метров, которые обслуживают местные линии между портами 1-го и 2-го класса.3. По назначению:- общего назначения;- специализированные;- промышленные;- промысловые рыбные;- порты-убежища;- военные.

Порты общего назначения - перегружают разнообразные грузы и осуществляют пассажирские операции. Вследствие универсальности эти порты должны иметь в своем составе весь комплекс инженерных сооружений и средств механизации для обработки грузов различных категорий.

Специализированные порты - осуществляют или перевалку грузов какой-то одной категории, или только пассажирские операции.

В зависимости от видов груза различают порты: лесные (Архангельск), угольные (Жданов), зерновые (Новоталлинский), рудные (Дудинка), пассажирские (Сочи, Сухуми).

Промышленные порты - обслуживают крупные промышленные предприятия и служат для ввоза используемого сырья и для вывоза готовой продукции. В административном отношении эти порты могут быть подчинены промышленным предприятиям (Днепро-Бугский

10

порт – глиноземный завод; Камыш-бурун – железнорудный комбинат и др.).

Промысловые рыбные порты – обслуживают суда рыбопромыслового, зверобойного, краболовного флота. Они осуществляют хранение , переработку морепродуктов и отправку их потребителям. Порты – убежища – устраивают для укрытия судов от непогоды на оживленных судоходных линиях. Для таких портов могут использоваться естественные защищенные бухты или специально оборудованные порты с оградительными и судоподъемными сооружениями. Главное требование к портам-убежищам – надежная защита от волнения и хорошие грунты, способные держать якорь.

Военные порты – служат для обслуживания кораблей Военно-морского флота и их базирования.

Кроме перечисленных портов для нужд строительной промышленности и судоремонтных заводов, расположенных вне пределов портовой акватории, приходиться строить отдельные порты с системой оградительных сооружений, пирсов, плавучих и сухих доков. Иногда такие порты могут быть отнесены к промышленным портам.

Для базирования яхт различных классов и других спортивных судов могут сооружаться отдельные порты, оборудованные средствами механизации для подъема судов на берег, ангарами и ремонтными мастерскими.

4. По природно – климатическим критериям:- на открытом берегу: для их строительства требуются

возведение дорогостоящих оградительных  и протяженных сооружений (для защиты от волнения моря, от обмеления при наличии береговых течений и т.д.) и значительные эксплуатационные расходы для поддержания судоходных глубин. К таким портам можно отнести и те, которые расположены в частично защищенных бухтах с дополнительной искусственной защитой (Одесский порт);

- в образующихся за счет погружение в море участков суши гаванях и бухтах: для их сооружений не требуются значительные заградительные сооружения, а поэтому сооружаемые порты создаются с минимальными затратами, в частности и потому, что имеют достаточные глубины акватории и часто защищены от моря естественными мысами и островами;

- в фиордах: из-за значительной длины, относительно небольшой ширины, трудности доступности их с суши, а также

11

расположению в большинстве случаев в периферийных и малонаселенных районах суши относительно небольшое число фиордов используется для строительства крупных портов;

- в гаванях коралловых рифов; обычно имеют достаточные глубины для захода крупнотоннажных судов, как правило, требуются дноуглубительные работы на барьерных рифах к тому же коралловые острова имеют мелководные лагуны;

- на естественных или искусственных островах: к их недостаткам следует отнести необходимость  транспортного соединения с материком или со значительно большим по размерам островом;

- в устье рек: к недостаткам таких портов является изменчивость судового хода в связи с естественным режимом реки мелководье речного устья, а следовательно, требуется значительный объем дноуглубительных работ с постоянной поддержкой глубины;

- в искусственных гаванях: для их возведения требуется значительный объем технически сложных работ, дополняемых необходимостью углубления дна.

- лагунные порты - размещаются в лагунах и лиманах , представляющих собой прибрежные озера, образованных в результате естественного намыва кос, отделивших эти озера от моря. Такие порты не нуждаются в искусственной защите от волнения, но требуют устройства подходных каналов. (Ильичевск).

5. По навигационным условиям судоходства:- незамерзающие;- замерзающие;- приливные (подвержены действиям приливов);- неприливные.

6. По роли в международном и внутреннем грузообороте:- Мировые ;- Международные;- Внутригосударственные. Мировые – эти порты связаны важнейшими линиями в международном морском грузообороте (Санкт- Петербург, Одесса, Владивосток, Находка). Международные – осуществляют переработку грузопотоков между соседними странами. Внутригосударственные – осуществляют перевозки между территориальными районами государства (каботажные перевозки).

12

7. По объему и структуре грузооборота (пассажирооборота)и технической оснащенности:

- внекатегорийные;- 1-ой категории;- 2-ой категории;- 3-ей категории.

Приказом Минморфлота к некатегорийным отнесены порты: Одесса, Ильичевск, Новороссийск, Санкт-Петербург, Находка, Владивосток, Ванино.

Порты делятся на три категории в зависимости от объема грузовых и других работ (оценка в баллах). К числу показателей, определяющих баллы, относятся:- годовой объем перегрузки по категориям груза, перегружаемого

силами и средствами порта;- годовая сумма доходов в целом по порту, из которой вычитается

сумма дохода от перегрузочных работ;- объем продукции портовых мастерских (в рублях);- повышение роста производительности труда на перегрузочных

работах.

8. По характеру и полноте оказываемых услуг судам:

Порты распределяются на три группы:- 1-ая группа – базовые порты, где суда получают все виды

обслуживания и снабжения. Это порты, где обработку проходят не менее 800 судов, а грузооборот превышает 6 млн.тонн, для наливных судов грузооборот превышает 12 млн.тонн.

- 2-ая группа - порты осуществляют ограниченные услуги судам. Грузооборот составляет 1,5 – 6 млн.тонн. Обрабатывают ежегодно 600-800 судов. Для наливных судов грузооборот – 6-12 млн.тонн.

- 3-я группа - Все остальные порты

13

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕСТЕСТВЕННОГО РЕЖИМА ПОБЕРЕЖЬЯ

ОСНОВНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ФАКТОРЫ

Транспортные узлы, связывающие водный и сухопутный виды транспорта—порты размещаются на речных и морских побережьях, где соприкасаются все три среды — атмосфера, вода и суша. Соответственно этому основные природные факторы можно подразделить на три группы: метеорологические, гидрологические и геологические.

К метеорологическим и климатическим факторам относятся все явления, происходящие в атмосфере, причем наибольшее значение для портостроения имеют ветры, температуры воздуха и воды, осадки и туманы. Важнейшие гидрологические факторы — колебания уровней воды, волнение, течения и ледовый режим.

Помимо основных геологических и геоморфологических фак-торов—геологического строения района, изменяемости берегов и дна, движения наносов и свойств грунтов — большое, а иногда и решающее, значение оказывает и топография района.

Для решения ряда вопросов портостроения важно знать уров-ни грунтовых вод и их дебит, а также химический состав воды и жизнедеятельность водных живых организмов.

Совокупность всех природных факторов в данном районе объ-единяется понятием естественный режим побережья. Для того чтобы при наименьших капитальных вложениях на строительство порта получить наибольший экономический эффект, а также пра-вильно скомпоновать план порта и принять наиболее рациональные конструкции, обеспечивающие бесперебойную работу всех элементов порта, необходимо тщательное изучение всех факторов естественного режима. Более того, в результате строительства порта нарушается естественный режим побережья, где до этого взаимное воздействие природных факторов привело к динамическому равновесию, и нужно заранее прогнозировать возможные последствия этого вмешательства. Практика портостроения насчитывает немало случаев, когда недостаточная изученность отдельных факторов и ошибки в их количественной оценке являлись причиной серьезных аварий сооружений и нарушений нормальной работы портов. Без правильного учета природных условий, где намечается сооружение порта, невозможно создать и эффективно эксплуатировать современный порт. Поэтому уже при выборе места будущего порта проводят обширные исследования природных факторов:

14

- очертание и рельеф побережья;- характеристика глубин;- метеорологические и климатические условия;- характеристики водной среды (гидрологические данные);- условия залегания и прочности грунтов в месте возведения

сооружений (геологические данные).В зависимости от очертания и рельефа побережья имеют свои

названия:- залив – часть моря или океана, вдающаяся в материк;- бухта – небольшой залив, вдающийся в материк, в результате чего создается более или менее защищенная от морского волнения водная поверхность;- лиман – затопленная морем устьевая часть долины реки (открытые, закрытые);- лагуна – разновидность закрытого лимана небольшой площади со сравнительно малыми глубинами, отделенного от моря пересыпью (песчаной косой) или сообщается с ним узким протоком.- губа – глубоко впадающий в материк морской залив, в вершину которого впадает более или менее мощная река.- фиорд – разветвленный узкий залив, глубоко впадающий в сушу.- мыс – выдающаяся в море часть возвышенного берега.- коса – выступающая в море низменная узкая намытая полоса суши из песка или гравия.- банка – местное возвышение морского дна.- бар – подводная отмель, образующаяся в море неподалеку от устья реки.

При оценки топографических условий с точки зрения выбора места для строительства порта надо руководствоваться следующими соображениями:

Бухта или залив представляют собой более или менее защищенную от волнения и заносимости акваторию. В связи с этим порт или вовсе не нуждается в оградительных сооружениях или может иметь короткие сооружения.

Мыс – наименее удобное место для строительства порта (открыт со всех сторон и мало места для портовых сооружений).

Участок, ограниченный более-менее ровной береговой линией, будучи открытый для волнения, имеет в тоже время некоторые преимущества, т.к. представляет большие удобства для строительства большого порта.

Лиманы (лагуны) весьма удобны для размещения в них морского порта, недостаток – малые глубины.

Устьевые участки крупных рек представляют значительные транспортные удобства, сам порт часто располагается в отдалении от места впадения реки в море.

15

Рельеф берега оказывает заметное влияние на расположение портовых сооружений:

Крутой берег представляет мало удобств для устройства порта, т.к. это сопряжено с большим объемом земляных работ, затруднения с прокладкой подъездных путей, таким образом, наиболее удобной является пологая береговая полоса.

Что касается подводного склона, то крутой имеет то основное преимущество, что большие глубины находятся вблизи уреза, в результате чего отпадает необходимость в строительстве канала и резко сокращается объем дноуглубительных работ, как во время строительства, так и в эксплуатации. В тоже время слишком близкое расположение больших глубин приводит к необходимости создания оградительных сооружений, отсюда значительно повышается их стоимость. Можно считать, что для современного морского порта оптимальной является естественная глубина 15-20 метров на расстоянии 1-2 километра от уреза.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Из всех метеорологических факторов наибольшее значение для портостроения, эксплуатации портов и судоходства имеют: ветер, туманы, осадки, влажность и температура воздуха, температура воды.

Ветер. Ветровой режим характеризуется направлением, ско-ростью, продолжительностью и повторяемостью. Знание ветрового режима особенно важно при строительстве портов на морях и водохранилищах. От ветра зависят направление и интенсивность волнения, которые определяют компоновку внешних устройств порта, их конструкцию и направление водных подходов к порту.

Господствующее направление ветра должно также учитываться при взаимном расположении причалов с разными грузами, для чего строится ветровая диаграмма (Роза ветров)

Диаграмма строится в следующей последовательности:- все ветры разбивают по скорости на несколько групп

(ступенями 3 –5 м/сек) 1-5; 6-9; 10-14; 15-19; 20 и более.- для каждой группы определяют процент повторяемости от

общего числа всех наблюдений для данного направления:N, NE, E, SE, S, SW, W, NW.

- далее последовательно по каждому направлению наносят отрезки соответствующие 1-ой группе, затем 2-й, 3-й и т.д.

В морской практике скорость ветра принято выражать в баллах( см. МТ-2000).

Характер ветра Баллы Скорость

16

ветра м/с

Штиль 0 0Слабый ветер 1-2 1-3Умеренный ветер 1-4 4 -7Сильный ветер 5 — 6 8-12Буря 7 — 8 13-20Шторм 9—10 20-25Жестокий шторм 11 25-29Уpaган 12 Более 29

Температура воздуха и воды. Температуру воздуха и воды из-меряют на гидрометеостанциях в те же сроки, что и параметры ветра. Данные измерений оформляют в виде годовых графиков хода температуры. Основное значение этих данных для портостроения состоит в том, что они определяют сроки замерзания и вскрытия бассейна, от чего зависит длительность навигации. Туманы. Туманы возникают в тех случаях, когда упругость водяного пара в атмосфере достигает упругости насыщенного пара. В этом случае водяной пар конденсируется на частицах пыли или поваренной соли (на морях и океанах) и эти скопления в воздухе мельчайших капель воды образуют туман. Несмотря на развитие радиолокации, движение судов в тумане все же ограничено.При очень густом тумане, когда уже на расстоянии нескольких де-сятков метров не видны даже крупные предметы, иногда приходится прекращать и перегрузочные работы в портах. В речных условиях туманы довольно кратковременны и быстро рассеиваются, а в некото-рых морских портах они бывают затяжными и держатся неделями. Исключительным в этом отношении является о. Ньюфаундленд, в районе которого летние туманы иногда держатся 20 дней и более. В некоторых отечественных морских портах на Балтийском и Черном морях, а также на Дальнем Востоке в году бывает 60—80 дней с туманами. Осадки. Атмосферные осадки в виде дождя и снега следует учитывать при проектировании причалов, на которых перегружаются грузы, боящиеся влаги. В этом случае необходимо предусматривать специальные устройства, предохраняющие место перегрузки от осадков, или при оценке расчетного суточного грузооборота учитывать неизбежные перерывы в работе причалов. При этом имеет значение не столько общее количество осадков, как число дней с осадками. В этом отношении одним из “неудачных” портов является Санкт-Петербургский, где при общем количестве осадков около 470 мм в год в отдельные годы бывает более 200 дней с осадками. Данные об осадках получают от Госметеослужбы РФ.

17

Также, значение размеров осадков необходимо для определения количества ливневых вод, подлежащих организованному отводу с территории причалов и складов через специальную ливневую канализацию.

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

Колебания уровня воды. Эта важнейшая гидрологическая характеристика определяет не только высотные отметки территории порта и глубины на подходах и у причалов, но и форму крепления берега и конструкцию причальных сооружений.

При действии ветра на поверхность воды на значительном протяжении, в результате трения между воздухом и водой, возникает сначала движение поверхностных частиц, которое затем, передаваясь на глубину, образует ветровое течение. Это течение способствует повышению уровня у наветренного берега— нагону, и понижению у подветренного — сгону. Амплитуды нагонов и стонов воды на водохранилищах могут в отдельных случаях достигать 1 м и больше.

Еще более значительное влияние ветровые нагоны и сгоны имеют у отмелых берегов морей, в длинных сужающихся заливах и устьях рек. Здесь амплитуды колебания уровня достигают иногда 2—3 м. Так в устье Волги подъем воды при нагоне достигает 2 м, а понижение при сгоне — 1 м. В устье Дона — соответственно 2.5 и 2 м. В устье р. Невы неблагоприятное сочетание ветрового нагона с влиянием циклонов приводит к наводнениям, при которых уровень реки повышается более чем на 4 м.

У берегов открытых морей происходят приливно-отливные ко-лебания уровня под действием астрономических факторов. В отличие от нагонов и сгонов воды, которые по существу случайны, приливы и отливы строго периодичны.

Приливы и отливы на Земле формируются главным образом под действием притяжения Луны и Солнца. Каждая частица водной оболочки Земли будет притягиваться Луной. Кроме того, на эту же частицу действуют центробежные силы от вращения Земли и Луны вокруг оси, проходящей через центр тяжести системы Земля—Луна. В результате сложения этих сил водная оболочка Земли должна деформироваться. В каждой точке земной поверхности в период лунных суток, равных 24 ч 50 мин, дважды наступает прилив (полная вода) и дважды отлив ('малая вода).

Так как приливообразующая сила прямо пропорциональна массе и обратно пропорциональна кубу расстояния, то нетрудно вычислить, что действие Солнца будет примерно в 2.4 раза слабее действия Луны. Когда Луна, Земля и Солнце находятся на одной пря-мой, приливообразующие силы Луны и Солнца складываются и

18

высота прилива будет наибольшей (сизигия) – полнолуние и новолуние. При квадратурах, когда угол между направлениями с Земли на Луну и Солнце близок к прямому (первая и последняя четверти Луны), приливообразующие силы Луны и Солнца противо-действуют и высота прилива будет наименьшей.

Изложенная выше “астрономическая” схема приливных явле-ний в значительной степени корректируется “земными” причинами. На общую картину этих явлений накладывается прежде всего влияние инерции водных масс, а различные глубины моря, рельеф дна и очертания берегов в еще большей степени искажают правильный периодический характер приливов и отливов. Время запаздывания момента наступления полной воды по сравнению с моментом прохождения Луны через меридиан называется лунным промежутком. Средний лунный промежуток называется прикладным часом порта.

Амплитуды приливно-отливных колебаний уровня воды в от-крытых морях и океанах невелики — 1.5—2.0 м. Однако около морских берегов, в местах значительного влияния дна и берегов, и в особенности в глубине сужающихся заливов, происходит зна-чительное усиление приливно-отливных явлений. Так, например, в заливе Фунди в Северной Америке амплитуда приливов и отливов достигает 15 м, у Атлантического берега Франции она изменяется от 2 до 12 м, у английских берегов—от 7 до 11 м. В отечественных морях эта амплитуда характеризуется следующими величинами: у Мурманского побережья—4.5 м, у горла Белого моря—5.5 м, в Мезенском заливе—6—8 м, в Пенжинской губе Охотского моря - 11 м.

Во внутренних морях приливно-отливные явления выражены весьма слабо: в Балтийском, Черном и Каспийском морях приливная амплитуда измеряется всего несколькими сантиметрами.

Соленость морской воды – характеризуется ее физико-химическим составом. Измеряется в промилях ( количество соли в граммах , содержащийся в 1 кг воды). В морской воде содержится много солей, но основным компонентом является хлористый натрий – 80%, хлористый магний и сульфаты - по 10%. Соленость в различных бассейнах неодинакова и в значительной степени связана с притоком речных вод. Степень солености морской воды влияет на жизнедеятельность морских древоточцев, от чего зависит срок службы деревянных элементов портовых конструкций.

Солевой состав морской воды определяет степень ее агрессивности по отношению к бетонным и железобетонным подводным частям гидротехнических сооружений. Известны случаи, когда под действием морской воды бетонные и железобетонные элементы конструкций резко снижали свою прочность в течение нескольких лет. При соответствующем подборе состава бетона и

19

соблюдении технических условий строительства эти элементы не теряли в аналогичных условиях прочности в течение нескольких десятков лет.

Волнение. На поверхности любого водоема могут возникать и перемещаться волны. Причины возникновения волн различны” но главными можно считать землетрясения, силу притяжения Луны и Солнца и ветер. Землетрясения, эпицентр которых находится на дне океана, вызывают сейсмические волны, называемые цунами. Волны эти, почти незаметные для кораблей в открытом море, по мере приближения к берегу постепенно увеличиваются по высоте, и в результате на берег обрушиваются уже волны, высота которых может достигать десятков метров.

Последствия воздействия таких волн катастрофичны. В 1896 г. действию цунами подверглась северо-восточная часть Японии. В вершинах заливов волны достигали высоты более 30 м, а на других участках побережья, общей протяженностью около 320 км, высота волны была от 4 до 25 м. Печальные события 26 декабря 2004, когда подводное землетрясение в Индийском океане также вызвало цунами, задевшее многие страны Юго-Восточной Азии, 11 марта 2011 года в у берегов Японии произошло землетрясение магнитудой не менее 8,9. Эпицентр был расположен в 130 километрах от побережья префектуры Мияги. Вскоре на берега Японии обрушилось мощное цунами, высота волн которого в некоторых местах составила десять метров. Обширное затопление привело к отключению света в миллионах домов, остановке ряда АЭС и другим происшествиям. По предварительной оценке, число жертв и пострадавших составило около 23 тысяч человек. Волны цунами меньшей разрушительной силы возникают в различных точках земного шара ежегодно. Ввиду того, что от момента землетрясения до подхода цунами к берегу проходят часы, за последние годы в ряде стран, подверженных цунами, удалось наладить службу предупреждения. Поэтому, хотя эти волны по-прежнему производят опустошительные действия на берегах, но число человеческих жертв сводится к минимуму. Ввиду случайной природы цунами ясно, что учет этих волн в инженерных расчетах сооружений затруднителен и связан с большими затратами при строительстве.

Волны приливные в большинстве случаев проявляются лишь в виде медленного подъема и спада уровней.

Наибольший интерес для портостроения представляют волны, возникающие под действием ветра. Ветровые волны, сформированные ветром и продолжающие находиться под его воздействием, называются вынужденными.

20

Волны, вышедшие из района действия ветра или распространяющиеся после его прекращения называются свободными или волнами зыби. Элементы волны:

- гребень (вершина); - впадина (подошва);- длина волны: - высота волны; - период волны;- скорость распространения волны;

Размеры и характер ветровых волн зависят как от скорости ветра и его продолжительности, так и от протяженности водной поверхности, на которой ветер действует на воду. Поэтому на реках, если исключить устьевые участки крупнейших рек (Оби, Енисея, Лены и др.), волны не вызывают каких-либо затруднений для перегрузочных работ у причалов, а силовое воздействие волн на сооружения так мало, что его не учитывают. На крупных водохранилищах высота волн достигает 4 м, а у открытых берегов морей и океанов — 10 м и более. При отсутствии естественной защиты на водохранилищах и морях акватории портов приходится ограждать специальными сооружениями — молами и волноломами, которые подвергаются мощному силовому воздействию волн. Для правильной компоновки оградительных сооружений и выбора их конструкции необходимо знать как основные параметры волн, так и повторяемость волн по различным направлениям.

Наиболее правильную форму колебательного движения имеют волны зыби. При глубине моря, превышающей половину длины волны, в месте, где происходит волнение, каждая точка в толще воды описывает орбиту, которую можно принять за круговую с радиусом, убывающим по глубине. Таким образом частицы волны не находятся в состоянии поступательного движения. При распространении волн в сторону берега под влиянием уменьшающихся глубин происходит непрерывное изменение характеристик волнения - высоты волны, длины, скорости распространения. При приближении к берегу с уменьшением глубин волна зыби превращается в волну перемещения – прибойную волну. Прибойная волна имеет пенистый гребень или отдельные заплески гребней волн.

В некоторых портах (п.Корсаков –о.Сахалин) наблюдается периодический подъем и спад воды («тягун»). Происходит это в результате образования длинных волн (500-800 м) небольшой высоты порядка 15 см, которые возникают из-за резкого изменения давления воздуха. Вкатываясь в портовую акваторию, эти волны вызывают колебание пришвартованного судна, что затрудняет производство грузовых работ.

21

Расчеты по определению исходных параметров волн дают их средние значения: высоты Н, длины L и периода Т.

Для проектирования различных портовых объектов нужно знать высоты волн определенной обеспеченности. Под обеспеченностью любого параметра волны в системе волн понимается выраженное в процентах количество волн, у которых числовое значение параметра больше или равно, чем у остальных волн в ряду из 100 волн, проходящих непосредственно одна за другой через рас-сматриваемую точку акватории.

Большое значение для портостроения имеет дифракция волн — искривление лучей и изменение высоты бегущих волн, огибающих препятствия, или проходящих через узкость. При проникании волн на акваторию порта волны распластываются, а так как их гребни постепенно удлиняются, то высота волн довольно быстро уменьшается. На этом принципе основана защита акваторий портов от волнения при помощи оградительных сооружений.

Дифракция волн в акватории порта

Вблизи побережья не только изменяются высота, длина, скорость и период волны, но и происходит поворот ее фронта. Это явление называется рефракцией. Фронтом волны называется линия, проведенная вдоль гребня данной волны .

Физическая суть явлений рефракции такова. С уменьшение глубины скорость распространения волн уменьшается. Вследствие этого вблизи берега в зависимости от глубины различные точки волнового фронта будут иметь разные скорости, что вызовет поворот и искривление волнового фронта.

Рефракция оказывает большое влияние на формирование береговой полосы и должна учитываться при проектировании

22

внешних оградительных сооружений, особенно на корневых участках, примыкающих к берегу.

Рефракция волн у берегов различного очертания а — прямолинейный берег б — выпуклый в —

вогнутый

Течения. При строительстве русловых портов на свободных реках следует по возможности не нарушать естественного режима реки устройством выступающих в русло сооружений. Образующиеся в зоне выступающих частей сооружений местные вращательные течения могут быть опасны как для судов, так и для самих сооружений— возможен размыв основания. Кроме того, такое вмешательство в жизнь руслового потока может привести к нежелательным явлениям на прилегающих участках русла реки. При эксплуатационных расчетах учитывают влияние скорости течения на движение судов.

У морских побережий течения вызываются различными при-чинами: ветром, волнами, приливно-отливными явлениями, разницей в температуре, плотности и солености воды и, наконец, разностью широт различных точек моря. Большое влияние на характер морских течений оказывает рельеф дна и конфигурация берега. Наибольшее практическое значение для портостроения имеют ветро - волновые и приливные течения, а также компенсационные течения, возникающиеблиз берегов у естественных или искусственных препятствий.

При фронтальном действии ветра образуется нагон, дополняе-мый перемещением воды вследствие волнения. Скапливающиеся у берега массы воды в отдельных местах узкими потоками перио-дически прорывают поток, образуя течения с большими скоростями. Если ветер действует под углом к линии берега, то образуются течения вдоль берега, затухающие по мере прекращения шторма. Скорость таких течений достигает иногда 1 м/с и больше. Не представляя опасности для судоходства и сооружений, эти течения

23

нередко являются причиной заносимости подходных каналов и акваторий портов.

Заносимость порта определяется количеством осаждающихся в акватории, на каналах и в прибрежной зоне порта твердых частиц грунта в результате действия волнения и речных стоков.

Обмеление происходит в сторону преобладающего направления волнения в данном месте. Количество наносов зависит от направления и размеров волн: чем острее угол, под которым наносы подходят к урезу, и чем больше сами волны, тем больше наносов перемещается вдоль берега. На прямолинейном отрезке, когда количество поступающих и уходящих наносов совпадает, происходит вдольбереговое движение наносов. На выпуклом берегу при фронтальном подходе волн наносы перемещаются в обе стороны от выступающей части берега и он будет размываться. На вогнутом берегу при фронтальном подходе волн наносы перемещаются навстречу один к другому и происходит наращивание берега.

Приливно-отливные течения, почти не заметные в море, могут достигать значительных скоростей в проливах и устьях рек. Такие явления происходят, например, в горле Белого моря и в устье реки Мезени, где максимальные скорости достигают нескольких метров в секунду.

Ледовый режим. Является важным фактором для порта. Характеризуется толщиной льда, его прочностью, сроками образования и вскрытия. Большое значение имеют подвижки ледяных полей, характер ледохода. Плавающий в море лед может быть морского, речного и материкового происхождения.

Основная масса льда в море – морской лед. Температура его замерзания зависит от солености воды ( от -0.5°С до -4° С).

Речной лед встречается в море в близи устьев рек.Лед, образованный, спускающимися с берега ледниками

называется материковым и плавает в море в виде ледяных гор «Айсберги».

24

Схема движения наносова – прямолинейный отрезок берега; б – выпуклый отрезок берега; в – вогнутый

отрезок берега

Паковый – многолетний толстый и плотный лед.Торосы - нагромождение льдин при сильном сжатии ледового

поля.Припай - неподвижный лед у берегов.Плавающий лед - при ударах о льды припая при

температурном расширении могут передавать большие усилия на гидротехнические сооружения, что необходимо учитывать при проектировании портов.

ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОМОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ

При строительстве портов весьма важно знать геологическую структуру берегов и условия залегания пластов. Особенно опасны высокие речные (и морские) берега, на которых, ввиду небла-гоприятного напластования грунтов, проявляются оползневые явления, Причина этого — наличие наклоненных в сторону реки подстилающих верхние грунты водоупорных слоев, по которым и скользят расположенные выше массы грунта. Остановить движение оползневых масс грунта при значительном их объеме и большой высоте берега иногда весьма трудно и требуются дорогостоящие работы по глубокому дренированию берега, уположиванию откосов и перераспределению земляных масс. Поэтому, как правило, при выборе места для постройки портовых сооружений избегают таких мест и стремятся найти более устойчивые участки берега.

Огромное значение для портостроения имеет переформирова-ние берегов под действием климатических и гидрологических фак-торов, из которых влияние последних проявляется в значительной степени.

На реках основной причиной, вызывающей переформирование берегов, является течение. Большинству равнинных рек свойственна извилистая меандрическая форма русла. Если река, развивая извилистость, подойдет к участкам долины, сложенным слабо размываемыми породами, то излучины перестают увеличиваться и начинают сползать вниз по течению, сохраняя свою форму. Если же поток не стеснен склонами долины, то излучины превращаются в петли с хорошо выраженными перешейками. В случаях, когда при высоких уровнях вода свободно переливается через перешеек излучины, даже при большой его ширине может произойти прорыв перешейка с резким изменением русла.

Характер изменения русла реки легко устанавливается сопос-тавлением топографических планов за различные годы. Если имеется

25

тенденция к изменению русла, то необходимо предусматривать мероприятия, закрепляющие его в районе порта.

На водохранилищах и морях основной причиной изменения берегов в плане является волнение, которое стремится сгладить резкие неровности берега и образовать плавную прямую береговую линию. Когда волны накатываются на берег, они выносят на него, на некоторую высоту от уреза воды, частицы грунта. Обратное скатывание твердых частиц вместе со струями воды происходит по линии наибольшего ската, нормально к линии уреза. Нетрудно заметить, что при этом на выпуклом берегу будет происходить рассеивание частиц и, следовательно, можно ожидать его размыва; на вогнутом берегу, наоборот, будет возникать намыв, а при прямолинейном очертании берега и подходе фронта волн под некоторым углом к берегу—транзит наносов.

Действительный характер воздействия волн отличается от этой примитивной схемы ввиду описанного выше явления рефракции волн, но следует заметить, что рефракция, концентрируя энергию волн на выступающих частях берега, лишь способствует процессу выравнивания берегов. На морских побережьях этот процесс за многие тысячелетия в основном уже завершился. Лишь на отдельных участках происходит сравнительно небольшой размыв берега с интенсивностью около 1—2 м в год.

Иначе протекает процесс на вновь образуемых водохранили-щах. Здесь в некоторых случаях возможен размыв выступающих частей суши с интенсивностью до 100—150 м в год. При любом строительстве на таких берегах необходимо тщательное изучение процесса переформирования берега путем организации наблюдений и его прогнозирование на основе соответствующих расчетов.

Пологий песчаный характеризуется профилем динамического равновесия, который зависит от крупности фракций грунта, слагающих берег, и интенсивности волнения и течений. Если первоначальный уклон дна больше того, который свойствен профилю динамического равновесия (при данных конкретных условиях), то происходит интенсивный размыв берега. В случае, когда первоначальный уклон меньше этого “критического” значения — берег намывается. Такого рода переформирования берега весьма часто происходят на водохранилищах, тогда как на морских побережьях этот процесс, как правило, уже закончен. На отдельных участках Балтийского побережья, а также на побережье Бельгии и Франции, дюны тянутся на десятки километров, охватывая прибрежные полосы большой ширины (до нескольких километров). Высота песчаных валов, обычно не превышающая нескольких метров, доходит до 100 м, ив этом случае их закрепление является уже сложной инженерной проблемой.

26

Крутой профиль характерен для берега из плотных, метаморфических или осадочных пород. Под совместным действием волнений, течений, ветров и замерзания воды, проникающей в расщелины, первоначальное положение коренного берега. Всякое строительство на пляже, находящемся в динамическом равновесии, возможно только при защите берега от действия волн. Если же такого ограждения не делается, то сооружения должны размещаться обязательно за пределами изменяющейся части пляжа.

Движение наносов является одним из важных факторов, влияющих как на строительство, так и на эксплуатацию портов. Движение наносов непосредственно связано с явлением перефор-мирования берегов и течениями. Речной поток всегда несет какое-то количество взвешенных и влекомых донных наносов. Всякое вмешательство в жизнь реки при строительстве портов приводит к изменению режима движения воды и наносов, с образованием в одних местах зон с более высокими скоростями движения, а в других — зон с пониженными скоростями. Соответственно в первом случае возможен размыв русла, а во втором неизбежно отложение наносов. По длине реки в верхней ее части в общем преобладает явление размыва и насыщения потока наносами, в нижней, с падением уклонов и скоростей течения, более характерно выпадение наносов. Процесс выпадения наносов наиболее интенсивен в устьях рек. При впадении реки в залив резко уменьшаются скорости течения, что сопровождается осаждением взвешенных и донных частиц. В результате такого осаждения наносов перед устьем реки образуется обширное мелководье, называемое устьевым баром. С течением времени мели поднимаются, образуя острова; речные воды, стремясь к морю, промывают в них протоки, создавая многочисленные разветвления. Образуется обширное пространство треугольной формы в плане, состоящее из многочисленных островов, рукавов, боковых проток, отделившихся озер. Такие устья называются дельтами и занимают обширные площади в несколько тысяч квадратных километров. Так, дельта Волги имеет по основанию 120 км, по длине 200 км и площадь более 12000 км 2; дельта Северной Двины имеет в основании 50 км и длину 50 км; Санкт-Петербург располагается на многочисленных островах дельты р. Невы. Нижняя граница дельты непостоянна: при половодье дельта продвигается в море, затем волнение размывает отложения наносов, а течения переносят их вдоль побережья.

Все портовые сооружения, молы и волноломы, набережные и пирсы, склады и служебные здания, железнодорожные и подкрановые пути располагаются на грунтах, которые должны обеспечить устойчивость сооружений для нормальной их эксплуатации. Кроме

27

того при строительстве и эксплуатации порта приходится учитывать состояние грунтов дна портовых акваторий (при проведении дноуглубительных работ и выборе якорной стоянки судов). Грунты, используемые в качестве оснований для сооружений, разбиваются на группы:

Глинистые - связные грунты, которые в свою очередь подразделяются на супеси (преобладание в глинистых грунтах песчаных частиц), суглинки (преобладают частицы глин) и глины. Отличительной особенностью глинистых грунтов является степень их пластичности. С увеличением содержания песчаных частиц пластичность уменьшается.

Прочность глинистых грунтов (несущая способность) зависит от их плотности, на которую в свою очередь влияет влажность. Некоторые глинистые грунты имеют свойства давать осадку при возведении на них сооружений в течение длительного времени, измеряемого часто годами. При низких температурах глинистые грунты пучатся, что может вызвать деформацию сооружений. Глинистые грунты в первоначальной стадии своего формирования, насыщенные водой и содержащие органические примеси, называются илами. Грунты из ила наименее пригодны для возведения оснований, так как в естественном состоянии обладают весьма низкой прочностью. Песчаные грунты – образованы путем механического разрушения горных пород. Причем крупность песка зависит от длительности механического разрушения и измельчения породы. Песчаные грунты являются сыпучими в сухом состоянии. Пески с частицами зерен более 2 мм называются гравием. Песчаные грунты являются хорошим основанием для строительства, прочность их зависит от плотности. Крупнообломочные грунты - образованы из частиц горных пород, которые содержат более 50% частиц крупнее 2 мм. К таким грунтам относятся щебень, галька. Скальные грунты - содержат породы , залегающие в виде сплошного или трещиноватого слоя. Крупнообломочные и скальные грунты обладают достаточной прочностью и являются неплохим материалом для строительства.

Изучение строительных свойств грунтов имеет исключительно большое значение, поэтому в местах предполагаемого строительства бурятся скважины, из которых с разных глубин извлекают образцы грунта. Затем в лабораторных условиях эти образцы испытываются на прочность и деформацию. По результатам бурения составляются карты залегания грунтов, а характеристики прочности используются при расчетах и проектировании сооружений. В настоящее время

28

созданы приборы и оборудование, с помощью которых в полевых условиях в полевых условиях могут быть произведены испытания грунтов.

Существенную роль при строительстве и эксплуатации играют грунтовые воды. При составлении проекта того или иного сооружения должен быть изучен режим грунтовых вод, который характеризуется колебанием их уровня в различные времена года, а так же химическим составом, определяющим степень агрессивности для материала сооружения. Должна быть изучена также скорость движения грунтовых вод, которые способствуют размыву грунтов основания сооружений и их неравномерной осадки. Следует иметь в виду, что в грунтах, образующих портовую территорию, вода залегает на сравнительно малой глубине, учитывая близость морской (или речной – в устьевых портах) воды.

Грунтовые воды – одна из главных причин образования оползней, которые часто имеют место на крутых берегах морей.

Для якорной стоянки благоприятны такие грунты, как: глина, плотный ил и глинистый песок или илистый песок. Мягкая глина, чистый песок или гравий, особенно скалистые грунты, не обеспечивают надежной стоянки судов на якоре.

УСТРОЙСТВО ПОРТОВ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ

29

Природные условия оказывают решающее влияние на расположение основных сооружений порта. С учетом природных условий можно выделить следующие особенности порта:

Порты на приглубых побережьях - обычно имеют пирсовую систему с использованием молов в качестве причалов. Такая форма вызвана тем, что приглубые берега характерны крутым уклоном прибрежной зоны в сторону моря, и территорию порта целесообразно создавать искусственным намывом в море. В приглубых побережьях значительная часть расходов по созданию порта приходится на внешние оградительные сооружения. Поэтому необходимая длина причальных сооружений при минимальной протяженности оградительных сооружений может быть достигнута при пирсовой системе.

Преимуществами портов на приглубых берегах является то, что естественные большие глубины и малая заносимость не требуют больших затрат на создание подходных каналов. В портах, расположенных на приглубых побережьях с естественной защищенностью, причальный фронт может устраиваться без пирсов, а в линию – фронтально (Находка, Ванино).

Порты на отмелых побережьях - создаются образованием причального фронта путем углубления в берег и путем искусственной засыпки. Этим достигается уменьшение длины дорогостоящих молов.

Существенной проблемой портов на отмелых берегах является борьба с заносимостью, особенно подходных каналов. Для уменьшения заносимости канал ориентируют по возможности параллельно направлению преобладающего течения. На отмелых берегах наблюдается обычно интенсивное движение наносов, которые при подходе к порту, теряя скорость, откладываются, образуя отмель. Огромные массы песка, накапливаясь, перемещаются в сторону канала и акватории. В этом случае на пути движения наносов устанавливаются защитные стенки, называемые наносоулавливающими бунами.

Устьевые порты - имеют естественную защиту от волнения и для их устройства, как правило, не требуется возведение оградительных сооружений. Такие порты располагаются в устьях рек и обслуживают внутренние водные пути. Причальный фронт этих портов располагается или вдоль берега. Или в специально отрытых в береге бассейнах. Недостатком устьевых портов является мелководье и изменчивость речных фарватеров. Для устьевых портов требуются зачастую значительные затраты на дноуглубление Целесообразно создавать выдвинутые к морю аванпорты, обеспечивающие прием крупнотоннажных судов.

30

Порты на приглубых побережьяха – пирсовая система; б – причальный фронт без пирсов

Порт на отмелом берегу

1 – береговая линия; 2 – отложение наносов; 3 - направление движения наносов; 4 - шпора-буна; 5 - канал подходной; 6 - размыв берега.

ОСНОВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕВ ПОРТОВОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ

При строительстве портовых сооружений применяются материалы, которые используются для объектов гражданского и промышленного строительства.

Однако к материалам, используемым в морском гидротехническом строительстве, предъявляются дополнительные требования . Портовые сооружения должны обладать стойкостью против разрушающих физико-химических и химических воздействий воды, биологических воздействий и разрушающего воздействия волнения, льда и наносов.

Материалы, производство которых организовано в пределах административного района, где осуществляется строительство, называются местными (камень, щебень, песок, гравий и др.) и распределяются местными планирующими органами. Металлы, цемент, железобетон, битум, резина, пластмассовые изделия

31

поступают на строительство через отраслевые управления материально-технического снабжения. Каждый вид материала должен удовлетворять по качеству определенным требованиям, установленным стандартам.

При поступлении на строительство к материалу должен быть приложен сертификат, паспорт, в которых указывают основные физико-химические или другие данные, удостоверяющие соответствие материала требованиям, предусмотренным проектом.

Дерево. В настоящее время дерево применяется в качестве основного материала для конструкций только в районах, где этот материал является местным. В северных портах в качестве свай, ряжей деревянных эстакад используется дерево хвойных пород, где оно является дешевым и сравнительно долговечным материалом.

В морской воде дерево подвергается биологической агрессии со стороны древоточцев, которые в некоторых условиях могут разрушить древесину за несколько месяцев.

Однако некоторые породы деревьев субтропической и тропической зон – пальмовые, мангровые и эвкалиптовые – хорошо противостоят действию древоточцев и с успехом применяются в зарубежных портах.

Эффективное средство защиты древесины от древоточцев – антисептические пропитки дерева различными токсическими веществами. Антисептики разделяют на водные (растворимые в воде) – медный купорос, хлористый цинк и др. и масляные – креозотовое масло, нефтяные остатки, торфяная смола и т.д. Основные требования к антисептикам это достаточная токсичность и несмываемость в течение длительного времени. Для защиты древесины от возгорания применяют специальную пропитку (антипирены).

Камень. Скальные грунты, добываемые взрывами в каменных карьерах. Основные требования: прочность, морозостойкость, большая плотность. Масса отдельных камней должна быть не менее установленной нормами. Камень применяется для устройства основания причалов (постели) с тыловой стороны причальных стен, для укрепления откосов, для мощения и т.д. Путем дробления камня получают щебень, используемого в качестве крупного заполнителя для бетонных и железобетонных изделий. Размер зерен щебня и гравия, включаемых в состав гидротехнического бетона, принимают не более 80 мм.

Бетон. Искусственный строительный материал, получаемый в результате затвердения смеси цемента, воды и заполнителя (песок, щебень или гравий). В строительстве применяются бетоны различной структуры. Различают тяжелые и легкие.

32

Преимущественно применяют тяжелые бетоны, где количество цементного клея достаточно для покрытия поверхности зерен заполнителя и заполнения пустот между ними. Применяются для несущих конструкций. Эти бетоны отличаются высокой прочностью.

Для ограждающих и несущих конструкций, а также для конструкций выполняющих эти функции одновременно, применяют бетоны с пористыми заполнителями (легкие бетоны).

Тяжелые и легкие бетоны используют в сборных, сборно-монолитных и монолитных строительных конструкциях. Легкие бетоны можно применять всюду, где используют тяжелые бетоны, кроме особых случаев, например в сильно агрессивной среде. Бетоны подразделяются на мелкозернистые с наибольшей крупностью заполнителей 10 мм, и крупнозернистые с наибольшей крупностью заполнителей от 10 до 150 мм.

Установлены следующие марки бетона по прочности на сжатее:- для тяжелых бетонов с плотными заполнителями: 100, 150, 250, 300,400,500,600,700,800,900,1000;- для легких бетонов с пористыми заполнителями установлены марки: 5,10,15,25,50,75,100,150,200,250,300,400.

Устанавливаются также марки бетона:- по прочности на осевое растяжение, на растяжение при изгибе;- по морозостойкости в циклах попеременного замораживания и оттаивания;- по водонепроницаемости.

В зависимости от условий работы бетона, агрессивной среды и других факторов применяют определенные виды цементов: портландцемент, пуццолановый, глиноземный и др.

Цементы – обобщенное название большой группы минеральных порошкообразных вяжущих материалов, которые ( за исключением некоторых специальных видов) обладают способностью при смешивании с водой давать соединения, твердеющие как на воздухе так и в воде, сохранять прочность или даже увеличивать ее при длительном пребывании в водной среде.

Качество бетона для одинаковых материалов, условий приготовления и укладки зависит от отношения массы воды к массе цемента (В/Ц). С увеличением этого соотношения качество бетона (прочность, плотность, морозостойкость) ухудшается. Поэтому в зависимости от гидрометеорологических условий и расположения бетона в сооружении отношение В/Ц ограничивается в пределах 0,4 – 0,6 .Состав бетона подбирают в специализированных лабораториях, проверяя его соответствие проектным требованиям.

Существенное преимущество бетона заключается в возможности комплексной механизации его изготовления, транспортирования и укладки. Кроме воздушно-сухой укладки

33

бетона, иногда целесообразно подводное бетонирование. Подводное бетонирование применяется при устройстве и ремонте подводных частей гидротехнических сооружений, при заполнении внутренних полостей оболочек и др.

Вместе с тем бетонным изделиям присущи и недостатки: они хорошо работают только на сжатие. При растяжении, изгибах, кручении, вибрации сопротивляемость бетона резко уменьшается. Эти недостатки устраняются в случае применения железобетонных изделий.

Железобетон – строительный материал, получаемый путем армирования бетона. Для обеспечения совместной работы стали и бетона необходимо добиться их прочного сцепления. Повышение сцепления достигают применением арматуры периодического профиля, которая имеет выступы и выемки по всей длине. Наиболее распространена арматура с диаметром стали 6 –22 мм. В процессе эксплуатации железобетонных изделий в гидротехническом строительстве образуются чрезмерные растягивающие напряжения, которые приводят к появлению трещин в бетоне. Агрессивная морская вода проникая через трещины в изделие. Способствует коррозии и разрушению арматуры и бетона. Устранить этот недостаток можно путем применения предварительно напряженного бетона.

Основным достоинством предварительно напряженного железобетона при использовании в морском гидротехническом строительстве является высокая трещиностойкость. Применение железобетона позволяет:- повысить долговечность конструкций; - уменьшить поперечное сечение элементов, что особенно важно для сборных конструкций, где масса элементов имеет большое значение; - обеспечить наиболее эффективное использование высокопрочной арматуры; - разработать более удобные конструктивные формы сооружений, позволяющие упростить способы производства работ.

Однако железобетон также разрушается в результате коррозийного действия воды и от находящихся в воде организмов и растений.

Изгиб железобетонной балки

34

а – обычной; б – предварительно напряженной: 1-бетон; 2-сжатая зона; 3- защитный слой; 4-растянутая зона; 5-арматура

Основные мероприятия по повышению прочности морских гидротехнических сооружений из бетона и железобетона:- вывод стыков элементов из зоны переменного уровня;- обеспечение достаточной водостойкости и морозостойкости гидротехнического бетона, достигаемое правильным назначением марок бетона, выбором материалов для его приготовления, подбором состава высокоплотного и морозостойкого бетона;- применение производства бетонных и железобетонных работ, обеспечивающей получение высокой плотности и однородности бетона в конструкциях;- осуществление систематического контроля над качеством бетона и изготовлением бетонных и железобетонных конструкций;- правильная эксплуатация морских гидротехнических сооружений;- своевременное и качественное проведение ремонта.

Повышение стойкости в морской воде достигается путем:- добавления в цемент бентонита;- применения водопоглощающей опалубки;- пропитки наружной поверхности бетона битумом, различными смолами и полимерными материалами. Пропитку следует применять для бетонных и железобетонных элементов и конструкций сооружений, работающих в тяжелых условиях агрессивной химической среды:- для причалов, перерабатывающих химические грузы;- для причалов в районе стока промышленных и углекислых вод- и т.д.

В настоящее время получают широкое применение полимербетоны, бесцементные и безводные бетоны на синтетических полимерных связующих материалах. Большой интерес для гидротехнического строительства представляет эпоксидный полимербетон, обладающий высокими показателями прочности на растяжении, водонепроницаемостью и химической стойкостью. Эпоксидный полимербетон надежно соединяется с обычным бетоном.

Стальные и синтетические материалы. Сталь используют для портостроения в качестве арматурных стержней и проволоки для изготовления железобетонных изделий, скрепляющих деталей (анкерные тяги, болты, скобы), стальных свай, рельсов крановых и железнодорожных, двутавровых балок, швеллеров, уголков и т.д.

Стальные сваи изготавливают в виде труб диаметром от 300 до 1500 мм с закрытыми и открытыми концами и прокатного профиля в виде обычных и широкополочных двутавров. Стальные сваи применяются в тяжелых грунтовых условиях при наличии камней и скальных прослоек.

35

Листовая сталь применяется для изготовления опалубки для бетонных и железобетонных изделий Недостатки: большая масса, усложнение монтажа, подверженность коррозии.

Алюминий и его сплавы: высокая коррозийная стойкость, малый вес.

ПЛАН И ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПОРТА

Основные элементы порта

Каждый из портов имеет общие для всех портов основные элементы:- водные подходы к порту;- акватория;- территория;- сухопутные подходы.

Водные подходы к порту могут быть естественными, оборудованные знаками судоходной обстановки, или искусственными – в виде каналов с требуемой глубиной.

Акватория порта - это защищенная от волнения водная площадь, которая состоит из внешних рейдов и внутренней акватории. Внешние рейды располагаются за пределами оградительных сооружений и служат для отстоя судов или выполнения рейдовых перегрузочных операций. Внешние рейды часто оборудуются специальными устройствами - причальными бочками, которые устанавливаются на мертвых якорях, или швартовными палами, представляющие собой отдельные свайные сооружения для крепления судов.

Суда, стоящие на внешнем рейде, не должны затруднять движения и маневрирование входящих в порт и выходящих из него судов. Подходы к внешним рейдам и их акватория должны быть безопасны и удобны для судоходства в течение всего навигационного периода. Лучшими для внешних рейдов являются места с ровным дном или с дном, полого поднимающегося к берегу. Необходимо, чтобы грунты в пределах рейда хорошо держали якорь. К таким грунтам относятся глина, суглинок, иловые пески. Не обеспечивают надежной якорной стоянки судов такие грунты как ракушка, щебень, галька, камень.

Элементами внутренней акватории, обычно защищенной системой оградительных сооружений – молов и волноломов, являются внутренние рейды, оперативная акватория, внутренние судовые ходы. Внутренние рейды обычно служат для отстоя судов во время шторма

36

или ожидания свободного причала. Внутренние рейды размещаются вне судовых ходов и маневровых акваторий.

Оперативная акватория включает часть внутренней акватории, непосредственно примыкающей к причальным сооружениям.

К причальным сооружениям относятся набережные и пирсы. Набережные сооружаются вдоль портовой территории. Под углом к территории располагаются пирсы, обе стороны которых, как правило, используются для приема судов. Акватория естественных гаваней, портовых бассейнов, образованных системой пирсов, а также искусственных ковшей, созданных путем выработки берега, входит в состав внутренней акватории. В районах с большими приливо-отливными колебаниями уровня воды бассейны или ковши устраиваются закрытыми, оборудованными шлюзами с поддержанием постоянного уровня воды в бассейне на период отлива.

Территория порта - это участок берега, на котором располагается береговое хозяйство: сооружения, здания, дороги, инженерные коммуникации, т.е. все то, что обеспечивает эффективное осуществление перегрузочных работ, снабжение судов и создает нормальные условия для высокопроизводительной и безопасной работы сотрудников порта.

Сухопутные подходы включают сооружения различных видов наземного транспорта: железнодорожного, автомобильного, трубопроводного, образующих в порту транспортный узел. Большая роль принадлежит железнодорожным устройствам, в составе которых кроме районных сортировочных станций и парков, входят сортировочные портовые станции, погрузо-разгрузочные и соединительные пути.

Кроме описанных элементов порта, предназначенных для

обеспечения грузовых и пассажирских операций, в границах порта размещаются:- бункерные базы для обеспечения судов топливом и маслами;- базы технического флота для стоянки и ремонта землесосных снарядов;- базы служебного и аварийно-спасательного флота;- судоремонтные предприятия с причалами и доками.

Нередко вблизи от территории порта, а иногда непосредственно рядом с ней располагаются промышленные предприятия, которые по роду своей деятельности требуют доставки большого количества сырья или отправки готовой продукции морским путем. В этом случае порт и промышленное предприятие образуют промышленно-транспортный комплекс.

37

Схема современного порта1 – автовокзал; 2 – железная дорога; 3 – железнодорожная станция; 4 – автодороги и покрытия; 5 – узкий пирс; 6 – судоремонтный завод; 7 – оградительный мол; 8 – подходные каналы; 9 – волнолом; 10 – акватория порта; 11 – рейдовые причалы; 12 – нефтехранилище; 13 – укрепления берега; 14 – аэропорт; 15 – нефтепровод; 16 – речной вокзал; 17 – речной порт; 18 – морской вокзал; 19 – транзитные склады; 20 – причальная набережная; 21 – широкий пирс; 22 – склад долговременного хранения; 23 – административное здание; 24 – производственное здание.

Определение основных элементов порта

Размеры подходного канала назначаются исходя из габаритных наибольших размеров судна, обслуживаемых каналом, а также гидрометеорологических и гидрологических условий района.

Эксплуатационная характеристика фарватера – пропускная способность – максимальное число судопроходов в расчетный промежуток времени (сутки, месяц, год). Пропускная способность

38

определяется с учетом порядка движения судов по фарватеру (одностороннее или двухстороннее), скорости хода и времени следования судов по фарватеру, длительности периода навигации, судооборота, удобства прохода судов.

Канал проектируется для одностороннего движения, если время занятости канала, равное отношению длины канала L к расчетной скорости хода судов V меньше среднего интервала времени dT между подходами судов к каналу с обеих сторон, подсчитанного за сутки для месяца наиболее интенсивного судооборота, т.е. когда L/V < 24/Qгде Q - наиболее интенсивный среднесуточный судооборот канала в месяц.

При обратном соотношении необходимо проектировать канал с двухсторонним движением. Для обеспечения двухстороннего движения требуется большая ширина канала и как следствие дополнительные дноуглубительные работы, затраты на которые могут быть экономически оправданы только в том случае, если они меньше убытков от простоев судов в ожидании прохода по каналу при одностороннем движении.

Максимальная скорость судов при проходе каналов должна быть 9-12 узлов, т.к. при больших скоростях может произойти размыв дна и откосов прорези. Трассу фарватера стараются выбирать минимальной длины и прокладывают на участках где наибольшие глубины для уменьшения расходов на дноуглубительные работы.

Решающими условиями выбора трассы канала с точки зрения заносимости являются направление господствующих ветров, направление волнения, течений и потока наносов. Направление трассы должно по возможности совпадать с направлением указанных факторов. Для обеспечения удобства и безопасности судоходства изменение направления трассы канала должно производиться по плавным кривым, окружностями достаточно большого радиуса. На закруглениях ширина фарватера должна быть увеличена. Не рекомендуется принимать угол поворота трасс фарватера более 30 градусов.

Ширина канала определяется по дну и устанавливается из следующих соображений. Канал с односторонним движением по ширине делится на полосы: навигационная, маневровая и две боковые, примыкающие к откосам канала

0,8-1,5 В 1,6-3,0 В 0,8-1,5 В 3,2 –6,0 В

39

Поперечное сечение однопутного канала При интенсивном воздействии ветра, течений или волнения,

действующих под углом к направлению движения судна, возможны снос и дрейф судна. В этом случае приходиться дополнительно уширять среднюю навигационную полосу примерно на ширину судна (В). Таким образом, при благоприятных условиях движения по каналу ширина средней навигационной полосы устанавливается в зависимости от управляемости судна в пределах (1,6-2)В и в неблагоприятных (2,6-3)В.

Двухпутные каналы состоят из полос: двух навигационных, двух полос, примыкающих к откосам, и полосы, разделяющей встречные суда, которая обычно составляет не менее ширины судна В. В В

0,8-1,5В 1,6-3,0В В 1,6-3,0В 0,8-1,5В

5,8 –10ВПоперечное сечение двухпутного канала

При указанной ширине канала расстояние между

расходящимися судами в связи с наличием запасов на практике оказывается значительно большим ширины судна. Это очень важно из-за того, что между расходящимися судами может возникнуть взаимное притяжение, которые иногда приводят к аварии. Соответственно ширина двух путного канала в благоприятных условиях устанавливается в пределах (5,8-6,8)В и в неблагоприятных условиях – (9,2 – 10 )В.

Навигационная глубина канала (Н) необходимая для безопасного прохода по нему судна, зависит от конструкции судна, его технических качеств, скорости ветра, волнения, течений и заносимости. Минимальная глубина канала выбирается с учетом дифферента и качки судна на ходу. Дифферент увеличивается при движении судна по мелководью, особенно в канале. Навигационная глубина канала Н определяется: Н = Т + z1 + z2 + z3 + z0;Где: Т – осадка судна z1,z2,z3,z0 – минимальные запасы

40

Минимальный запас z1 под килем обеспечивает нормальную управляемость судна. Этот запас устанавливается в зависимости от осадки судна Т и принимается равным:- 0,04Т для илистых грунтов;- 0,05Т для грунтов средней плотности;- 0,06Т для плотных и скальных грунтов. Запас на волну z2 рекомендуется принимать в зависимости от высоты волны с 3% -ой обеспеченностью и длины судна по таблице

Высота волны с 3%-ой обеспеченностью в системе волн,м

Длина судна, м 0,5 1 2 3 4 100 0,05 0,25 0,66 1,05 1,60 200 0 0,05 0,25 0,65 1,10 300 0 0 0,10 0,25 0,50

Запас глубины z3 на увеличение осадки судна при движении зависит от:- скорости хода судна;- ширины и осадки судна;- глубины и площади сечения канала при одностороннем движении в пределах 0,2 – 1,2 м, а при двустороннем движении в два раза большим.

Запас z0 на крен судна определяется по формуле:

z0 = В/2 Sin a – z1

Для танкеров Sin a принимается равным 0,035 и для сухогрузных судов – 0,07

Проектная глубина канала Нп равна навигационной глубине с учетом запаса на заносимость т.е.

Нп = Нн + z4;где – z4 запас на заносимость, зависит от местных условий и принимается не более 1,2 м.

Для обеспечения нормальной эксплуатации каналов важным является правильным назначение крутизны откосов.

Крутизна откоса – это отношение его вертикальной проекции к горизонтальной. Назначение слишком крутых откосов приводят к быстрому их оползанию. Для пологих откосов характерно

41

значительное увеличение дноуглубительных работ. Обычно заложение – величина обратная крутизне откосов канала производится в пределах указанных в таблице

Тип и состояние грунта Заложение откоса

Ил, глина, суглинок : 20-30 текучие 15-20Ил с ракушкой 10-15Ил супесчаный, песок пылеватый 7-10Песок: Рыхлый 7-9 Средней плотности 5-7 Плотный 3-5Ракушечник заиленный 4-5Глина и суглинок: Мягкопластичные 3-4 Пластичные 2-3 Тугопластичные 1-2

В процессе эксплуатации канала под влиянием течения и волнения, а так же воздействия судов откосы делаются более пологими, так что к концу межремонтного периода заложения откосов увеличиваются в 1,5-2 раза.

Основными мерами по защите каналов от заносимости являются:

1. Дополнительное углубление канала по сравнению с навигационной глубиной Нн, что позволяет исключить быструю заносимость и необходимость частого ремонтного углубления каналов.

2. Устройство параллельных каналу прорезей, гасящих волну на подходе и аккумулирующих наносы.

3. Создание боковых карманов, устраиваемых у входа в порт. Обычно в плане боковые карманы имеют вид трапеции, большим основанием прилегающей к каналу. Карманы устраиваются на пути движения наносов, и размеры их определяются мощностью потока наносов.

4. Возведение ограждающих сооружений обычно в виде земляных дамб, которые возвышаются над уровнем воды и полностью задерживают наносы и волнение. Эти сооружения могут быть и подводными. Иногда дамбы делаются с разрывами, при этом отдельные участки дамбы должны быть направлены под каким-то

42

углом к оси канала, тогда наносы откладываются в стороне от канала за окончаниями этих участков.

Схема устройства боковых параллельных прорезей для защиты канала от заносимости

а, б, в - с двумя прорезями; г – с одной прорезью; 1 – канал; 2 - прорезь

Вход в порт. Под входом в порт подразумевают комплекс элементов, влияющих на безопасность и продолжительность входа и выхода одного судна: входные ворота, примыкающий к ним участок подходного канала и входной рейд.

Входные ворота – это расстояние между головами оградительных сооружений. Ширина входных ворот не должна быть меньше 0,8 L расчетного судна. Для уменьшения опасности сноса судна на оградительные сооружения угол между осью входа и направлением луча волнения, и господствующих ветров должен быть в пределах 45 – 70 градусов.

Для устранения опасности выброса судна на берег иногда устанавливают второе ограничение в отношении направления входа. Угол между входом в порт и направлением береговой линии должен быть более 30 градусов.

Следует учитывать, что при полном совпадении направления волнения с осью входа в порт, тт.е. при попутном волнении, управляемость судна ухудшается.

Если вычисленная по навигационным условиям ширина входа в порт не обеспечивает необходимой защищенности портовой акватории от волнения, предусматривают перекрытие входа в порт. Вход в порт должен быть ориентирован так, чтобы максимально препятствовать проходу на огражденную акваторию льда при его подвижках и способствовать очистки акватории от льда ветром, направленным от порта в море.

Размеры и начертание в плане входного рейда должны обеспечивать судну при входе-выходе из порта в условии сильного ветра выполнение следующих маневров:- полное гашение инерции при входе в порт;

43

- разворот собственными средствами на требуемый угол по дуге циркуляции;- отдачу якоря и безопасную стоянку на рейде.

Для полного гашения инерции судна необходимо, чтобы длина прямолинейного участка по направлению оси входа, считая от ворот, составляла не менее 3,5 длины судна. При тяжелых гидрометеорологических условиях и особых маневренных характеристиках судна этот размер может быть увеличен до 4,5 L. Разворот судна обеспечивается, если на площади входного рейда можно вписать окружность диаметром не менее 3,5 Lс. Ось входа должна пересекать или касаться этой окружности.

Для крупнотоннажных судов, вход и выход которых осуществляется с помощью буксиров, допускается диаметр разворотного круга принимать: D = 1,25 Lc + 150 м, но не менее 2 Lc.

Акватория, в которую вписывается разворотный круг, должна иметь глубину, определенную для максимальной осадки расчетного судна.

Перекрытие входа в порта – продлением одного из молов; б – волноломом; 1 – оградительное сооружение; 2 – продленная часть мола, обеспечивающая частичное перекрытие входа в порт; 3 – то же полное; 4 – направление волновых лучей во время сильных штормов; 5 – ось судового хода; 6 – сектор возможных направлений волновых лучей во время сильных штормов; 7 – волнолом; 8 – прямая, параллельная береговой линии

44

Расположение разворотного круга на входном рейде когда ось входа 1 пересекает (а) и касательная (б) к разворотному кругу

Размеры операционной акватории должны обеспечивать безопасность и удобство маневренных операций, выполняемых буксирами, при силе ветра не более 6-7 баллов. К операционной акватории относятся:- водное пространство между пирсами (бассейны) и водная

поверхность врезанных в территорию ковшей;- акватории, примыкающие к причалам и отдельно стоящим пирсам. Бассейны бывают узкие, в которых разворот судна не предусматривается и широкие, в которых предусматривается возможность разворота судна. Ширина узкого бассейна определяется по формуле: Вбас = nBc + Вб, Где Вс – ширина судна в м; Вб – сумма длины наибольшего буксира и длины буксирного троса принимается равной для судов дедвейтом до 15 тыс.т 60 м., для судов от 15 до 30 тыс.т – 70 м.. для судов более 30 тыс.т – 90 м. n – коэффициент, который при длине бассейна , равной одному причалу, расположенному с одной стороны, принимается n = 2; при двух и трех причалах n = 4; при ; при двустороннем расположении причалов n = 3 для одного причала и n = 5 для двух-трех причалов с каждой стороны бассейна.

Расположение разворотного полукруга Расположение поворотных мест на входном рейде перед входом в узкий бассейн а – симметричное; б – несимметричное; бассейн при отсутствии (а) и 1 - ось входа при наличии (б) причалов перед входом. 1-разворотное место; 2-бассейн.

В широких бассейнах, рассчитанных на возможность разворота судна, ширина бассейна Вбас определяется по формуле:

Вбас = 1,5Lс + Вс

Для обеспечения маневренных операций с судами, входящими в узкие бассейны на акватории, перед ними должны предусматривать

45

разворотные места, позволяющим вписывать полуокружность радиусом 1,5Lс . Перед широкими бассейнами ширина акватории должна быть не менее 3 Вс.

Размеры внешних и внутренних рейдов определяются в зависимости от схемы акватории. Для отстоя судов на внешнем рейде рекомендуется применять якорную стоянку. Проекция длины якорного каната Lк зависит от глубины места постановки: при глубине до 20 м Lк равна 8 глубин, при глубине от 20 до 50 – 6 глубин.

При отстое судов на швартовном буе (бочке) или пале проекция длины швартовного конца должна быть равна 25 м. И запас 0,1Lc, но не менее 20 м.

При отстое судов на внутреннем рейде при фиксировании их стоянки применяется швартовка на двух бочках или палах. Кроме того, отстой судов может выполняться с помощью бочек и причала, т.е. постановка судна к причалу и на бочки. Длина швартовных концов на причал (Lп) зависит от метеоусловий и принимается от 5 до 20 м., а концов, подаваемых на бочки (Lш)-принимается 25 метров.

Рейдовые причалы служат для стоянки судов танкерного флота на рейде , при которой осуществляется налив и слив

перевозимых жидких грузов по трубопроводам, соединенным с береговыми емкостями. На рейдовых причалах швартовка

осуществляется при помощи бочек и якорей – судно ставят на два якоря и корма крепится к плавучим бочкам, число

которых зависит от глубины акватории и дедвейта судна: 12 –15 м. - 15 – 20 тыс.т - 3 бочки 15 – 25 м - 50 – 100 тыс.т - 5 бочек > 20 м - > 100 тыс.т - 7 бочек.

46

Схема причалов на внешнем, внутреннем рейдах и у стенки

а – при якорной стоянке на внешнем рейде; б – при швартовке судна на швартовном буе на внешнем рейде; в – при

необходимости фиксирования положения судна на внешнем и

Для крупнотоннажных танкеров также применяется точечная швартовка (у буя или пала), требуемая акватория в виде круга

радиусом, определяется по формуле: Rточ = Lш + Lc + dL

где Lш – расстояние от носа судна до причального устройства (швартовного буя или пала), принимается равным

от 30 до 60 метров в зависимости от конструктивных особенностей причального устройства.

Lс – длина судна; dL = 0,1 Lc – зона безопасности у кормы судна.

Cхемы рейдовых причалов для судов танкерного флота при креплении носовой части судна двумя якорями и при

креплении кормовой части судна: а- к трем точкам; б- к пяти точкам; в- к семи

точкам

Глубина акватории является важнейшей характеристикой порта и определяется в зависимости от осадки расчетного

судна с полным грузом. Глубина определяется по отношению к отчетному уровню для данного порта. Отчетные уровни

назначаются на основе графика многолетней продолжительности состояния фактических уровней воды за

навигационный период с обеспеченностью 90-98%.Обеспеченностью называется время в процентах, когда уровень

воды стоит выше или совпадает с расчетным. Для установления глубины на отдельных участках порта к расчетной осадке судна добавляют определенные запасы, зависящие от размеров судов, скорости движения, дифферента при погрузке и движения, и ряда других факторов. Так как влияние этих факторов на различных участках порта неодинаково, расчетные глубины на отдельных его участках будут различными. В общем случае расчетная глубина Н определяется по формуле: Н = Т + z1 + z2 + z3 + z4Где Т – расчетная осадка судна в м.; z1- навигационный запас глубины под килем судна – необходим для обеспечения возможности перемещения судна с небольшой скоростью и предотвращает опасность потери судном управляемости

47

и удары днищем об отдельные неровности дна. В морских портах навигационный запас принимается от 0,3 м при илистых грунтах и длине судов менее 85 м. При скальных грунтах и длине судов 251 – 300 м. до 1,6 м. Если на глубине менее 0,5 м от проектной отметки дна водоема залегают более плотные грунты, чем в поверхностном слое, то навигационный запас выбирают, руководствуясь видом подстилающих грунтов. z2 – запас глубины на волну – необходим в связи с тем, что в период волнения судно совершает вертикальные перемещения, сопровождаемые его качкой – продольной или поперечной , в зависимости от направления волнения по отношению к судну. Запас на волну определяется по формуле: z2 = 0,3h – z1

где h – расчетное значение высоты волны для рассматриваемого участка порта.

z3 – запас, который необходимо учитывать в связи с увеличением осадки судна при движении по сравнению с его осадкой в состоянии покоя

z3 = kv, где k – безразмерный коэффициент, принимаемый в зависимости от длины судна от 0,035 при Lc = 225-300 м до 0,017 при Lc = 75 м.

v- скорость движения судна км/час.

z4 – запас на заносимость, в зависимости от отложения наносов принимается от 0,5 до 2 м.

Грузооборот и пропускная способность порта

Основными характеристиками порта являются его грузооборот и пропускная способность.

Грузооборотом порта называется количество груза, проходящего через причальный фронт за определенный отрезок времени (год, месяц, сутки). Плановые органы устанавливают объемы оперативного и перспективного грузооборота, причем оперативный грузооборот устанавливается на один год и является производственным заданием морскому транспортному предприятию, а перспективный устанавливается на ряд лет и характеризует тенденцию развития порта. Дополнительно различают месячный и суточный грузооборот. которые используются соответственно для месячного и суточного планирования.

Сложные навигационно-метеорологические условия; сезонность производства и транспортирование ряда грузов (например

48

сельскохозяйственных); повышение и понижение спроса на отдельные виды продукции обуславливают неравномерность грузооборота, которая должна учитываться при определении основных элементов порта (количество причалов, объем складских помещений и т.д.).

В зависимости от назначения морских перевозок грузооборот порта различается по видам плавания: заграничное (экспорт-импорт), большой каботаж, малый каботаж.

Более существенно деление грузооборота по видам груза. Через порты перегружаются различные виды грузов; исходя из технических условий их переработки, обычно выделяют пять основных групп грузов: навалочные (уголь, руда и др.).,насыпные (зерно), генеральные (штучные), лесные и нефтеналивные.

Пропускная способность порта (отдельного района или причала) это максимальное число тонн груза, которое можно

погрузить на суда и выгрузить с судов в порту за определенный период времени (год, месяц, сутки).

На пропускную способность порта влияют следующие факторы:- параметры подходных каналов, обеспечивающих ввод и вывод

судов из порта;- число, конструкция, техническое состояние причалов;- глубины у причалов;- степень технического оснащения порта (число, типы,

грузоподъемность перегрузочных машин и устройств);- число, вместимость , конструкция и расположение складов;- развитие железнодорожных путей в порту и на предпортовой железнодорожной станции и автомобильных дорог;- род грузов, проходящих через порт;- технология перегрузочных работ;- обеспечение плавсредствами служебно-вспомогательного флота;- число, состояние, конструкция и грузоподъемность средств

внутрипортового транспорта;- состояние электрохозяйства, связи, водоснабжения и т.д.;- типы судов, посещающих порт (главные размерения, число люков,

количество палуб, раскрытие трюмов, расположение машинного отделения и т.д.);

- организация перегрузочных работ в порту.Пропускная способность порта в целом зависит от пропускной

способности отдельных его элементов.Пропускная способность причалов зависит от количества и

производительности перегрузочных машин и устройств, рода грузов, типа судна. Пропускная способность складов определяется их емкостью и условием прохождения грузов через них. Пропускная способность подходных каналов зависит от ширины, глубины и допустимой скорости движения судов. Пропускная способность

49

железнодорожных и автомобильных путей определяется количеством вагонов и автомашин, которое может быть обработано на погрузочно-разгрузочных путях. Главный определяющий элемент – причальный фронт, который является ведущим звеном.

Итак, в целом пропускная способность порта зависит от пропускной способности отдельных их элементов, поэтому пропускную способность порта оценивают по суммарной пропускной способности его перегрузочных комплексов, состоящих из причалов, складов и т.д. Для нормальной работы порта его пропускная способность должна всегда выше планируемого объема грузооборота. Если пропускная способность равна грузообороту, порт работает на пределе своих возможностей. При правильном развитии порта его пропускная способность должна расти быстрее, чем грузооборот.

Судооборот – число судов, посещающих порт за определенный промежуток времени (год, месяц), он является характеристикой, определяющей размеры некоторых основных элементов порта.

Эксплуатационные и производственные характеристики порта

Пропускная способность причала характеризует производственную мощность причала и определяется как

количество груза, которое может быть переработано на причале за единицу времени (сутки, месяц, год). Суточная пропускная способность причала (т/сут) определяется по

формуле: Рсут = 24 Dгр/ Тгр + Т вспгде: Dгр – грузоподъемность судна расчетного типа при перевозке соответствующих грузов, т; Тгр – продолжительность грузовых операций на одном судне, час; Твсп – средняя расчетная занятость причала вспомогательными операциями при обработке судна, час.

Время продолжительности грузовых операций Тгр определяется через грузоподъемность судна Dгр и Рс-ч, судо-часовую норму для соответствующего рода груза.

Под судо-часовой нормой понимается среднее значение массы груза определенного вида, который может быть погружен (выгружен) на судно данного типа, обслуживающего выбранное направление. Судо-часовая норма утверждается Министерством Морского Флота и отражает современное техническое оснащение портов перегрузочным оборудованием и уровень организации перегрузочных работ. Судо-часовая норма изменяется в значительных пределах : от 20-30 т/судо-час для небольших судов до 4000-6000 т/судо-ч для крупных судов. Таким образом:

50

Тгр = Dгр/Рс-ч.

При определении Твсп учитывают только вспомогательные операции: - оформление прихода и отхода судна;- открытие и закрытие люков;- швартовка и перестановка судов;- раскрепление палубного груза и т.д.

Значение Твсп зависит от грузоподъемности судов, вида грузов, характера операций (погрузка, выгрузка) и определяется по нормам технологического проектирования морских портов. Соответственно месячная Рмес и годовая Ргод пропускные способности причала определяются так:

Рмес = 30 Рсут kзан k мет Ргод= nмес 30Рсут kзан kмет/ kмес;

где: kзан – коэффициент занятости причалов, необходимость его введения вызвана тем обстоятельством, что заход судов в порт происходит неравномерно в связи с влиянием гидрометеорологических факторов и особенностями внешнеторговых перевозок. Это обстоятельство приводит к целесообразности наличия у причального фронта некоторого запаса, что позволяет избежать возникновения очереди судов у причалов в ожидании обработки.

Численные значения kзан регламентируются нормами технологического проектирования морских портов в интервалах от 0,45 до 0,85 в зависимости от назначения причалов (для перегрузки сухогрузов, нефтеналивных грузов и т.д.);

kмет – коэффициент использования рабочего времени причала по метеоусловиям, принимается равным 0,75 – 0,95, или его можно определить по формуле: kмет = (720 – Тмет) / 720;где Тмет – продолжительность действия метеорологических факторов, при которых нельзя производить погрузо-разгрузочные операции, час.

Пропускная способность перегрузочного комплекса или порта определяется суммой пропускных способностей причалов, входящих в перегрузочный комплекс или порт.

Длина причального фронта. Большинство морских портов имеют причалы разного назначения - для обработки грузовых судов, обслуживания пассажирских, стоянки служебно-вспомогательного флота, отстоя транспортных судов, ремонта и др.

51

Количество причалов определяется грузооборотом, пассажирооборотом и другими условиями , а длина причалов размерами судов и требованиями безопасных подхода и стоянки.

При проектировании портов число причалов и их длина определяются исходя из ожидаемого на расчетный период грузооборота и типов судов. Однако в дальнейшем в связи с непрерывным ростом грузооборота и изменением его структуры, а также увеличением размеров судов возникает время от времени необходимость в развитии и реконструкции портов. В некоторых случаях повышение пропускной способности интенсификацией перегрузочных работ, расширением складских площадей и т.п.

Однако при весьма значительном росте грузооборота возникает необходимость развития причального фронта. В связи с этим требуется определить пропускную способность причалов и необходимое число их для освоения возросшего грузооборота. Требуемое число грузовых причалов Nп определяется по отдельным районам и участкам, предназначенным для переработки определенного рода груза или грузов близких по технологии перегрузки: Nп = Qм / 30 Рсут kзан kмет;

где: Qм – расчетный грузооборот в месяц наибольшей работы; Рсут – суточная пропускная способность причала, т/сут; kзан – коэффициент занятости причалов обработкой судов в течение месяца; kмет – коэффициент использования рабочего времени kмет = 720 – Тмет / 720

где Тмет – продолжительность действия метеорологических факторов, при которых нельзя производить погрузо-разгрузочные операции. час.,

Длина каждого причала определяется в зависимости от длины расчетного судна по формуле:

Lпр = L + d,где Lпр – необходимая длина причала, м; L - длина расчетного судна, м; d - расстояние между соседними судами, м. Зависит от длины расчетных судов и выбирается из таблицы

Начертание причального фронтаНаибольшая длина судна, м

Более 200 200-151 150-100 Менее 100

52

Расстояние между судами d, м

25 20 15 10

10 7 5 3

30 25 20 15

20 15 15 10

50 40 30 20

Для концевых причалов (первый и последний), торцевых или

выносных должна учитываться величина l (расстояние от носа или кормы судна до торца причала), которое зависит также от длины судна и расположения причала.

При длине судна менее 30 метров расстояние между судами и между судном и концом причала принимается на 50 % меньшим табличным значениям.

Длина причалов портового флота устанавливается исходя из возможности швартовки их лагом.

При швартовке носом или кормой длина причала для каждого судна принимается равной его двойной ширине.

Длина причального фронта определяется суммой всех длин причальных участков: грузовых, пассажирских, портового флота, технического флота, бункеровочных, строительной базы, карантинных, судоремонтных.

Функциональная схема порта

53

Расстояние между судном и концом прямолинейного участка причального фрон-та l в зависимости от расположения причалов, м

Территория порта это участок берега, на котором располагается портовое хозяйство: сооружения, здания, дороги и т.д., т.е. все то, что обеспечивает эффективное обеспечение погрузо-разгрузочных работ, снабжение судов и создает нормальные условия для высокопроизводительной и безопасной работы сотрудников порта.

Портовая территория состоит из пяти функциональных зон:1. Операционная зона: - комплексы перегрузочных механизмов;- причальные открытые и закрытые склады;- перегрузочные фронты железнодорожного и автомобильного

транспорта.2. Производственная зона:- районные мастерские;- материальные и инвентарные склады;- здания с административными и бытовыми помещениями;- тыловые крытые и открытые склады;- железнодорожные парки;- автомобильные дороги.3. Зона общепортовых объектов:- база портофлота;- центральные мастерские;- центральный склад снабжения флота;- здание трансфлота;- служебные здания портовой клиентуры;- инфлот;- здания служб энергоснабжения, связи, военизированной охраны;- другие объекты общепортового назначения.4. Предпортовая зона:- управление портом;- базы Министерства внешней торговли;- административные здания других организаций, базирующихся в

порту.5. Зона пассажирских операций:- морской пассажирский вокзал с территорией для стоянки

автотранспорта и участками дальних и пригородных сообщений. Иногда на территории порта располагаются сортировочные

железнодорожные станции и парки отстоя вагонов.

НАЧЕРТАНИЕ В ПЛАНЕ ВНЕШНИХ ОГРАДИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

54

По расположению оградительных сооружений порты могут быть

отнесены к типам:1. Порты без оградительных сооружений с естественной защитой,

расположенные в бухтах или в устьях рек, в закрытых или открытых бассейнах (б. Золотой Рог, б. Находка).

2. Порты, расположенные в открытых бухтах, с дополнительной защитой одиночными молами и волноломами.

3. Порты на открытых побережьях, защищенные системой волноломов и молов.

Схема компоновки акватории портаа – порт без оградительных сооружений под защитой острова; б – порт в дельте реки; в – закрытые бассейны в излучине реки; г – порт в бухте с одиночным молом и шпорой; д – порт в бухте с одиночным волноломом; е – порт в бухте, огражденный молом и волноломом; ж – порт в бухте, огражденный системой молов и волноломов; з – порт на открытом побережье с бассейнами, огражденный волноломом, параллельным берегу; и – порт на открытом побережье с бассейнами, открытыми в пределах береговой территории, и с параллельными молами; к – порт на открытом побережье, огражденный сходящимися молами.

Оградительные сооружения должны иметь минимальную длину, располагаться на небольших глубинах и вместе с тем допускать по возможности беспрепятственное дальнейшее развитие порта.

Оградительные сооружения образуют защищенный от морского волнения внутренний рейд с естественными или искусственными глубинами, размеры его должны быть достаточными для маневрирования и стоянки судов.

55

Внешние оградительные сооружения бывают двух видов:- волноломы - сооружения не связанные с берегом;- молы - сооружения, соединенные с берегом.

При начертании в плане молов и волноломов следует стремиться к их прямолинейности, которая облегчает условия работ по их возведению. Особенно следует избегать вогнутых со стороны моря участков, которые способствуют концентрации ударов волн. Следует учитывать также наличие естественных препятствий, защищающих акваторию порта (островов, отмелей, мысов и т.п.).

Большие сложности возникают при строительстве портов на открытых побережьях, где защиту от волнения и заносимости приходится в основном обеспечивать при помощи искусственных оградительных сооружений. Иногда акватория таких портов образована бассейнами, находящуюся между искусственно образованными пирсами и участками акваторий , огражденной молами и волноломами.

Один мол строится при наличии на отдаленном участке побережья мыса или других естественных препятствий, помогающих молу защитить акваторию порта.

Защита акватории порта одним молом при значительной (а) и незначительной (б) интенсивности движения наносов.

Один мол и один волнолом применяются для защиты акватории порта, создаваемого на прямом побережье, когда на соседних участках отсутствуют препятствия, способствующие защите акватории при одностороннем преобладающем направлении движения наносов.

56

Защита акватории порта одним молом и одним волноломом

Один волнолом применяется для защиты акватории порта в случаях:- благоприятной розы разгона волны, когда ее сектор,

характеризующий границы распространения волнения, ограничен небольшим углом;

- когда вдольбереговое движение наносов характеризуется двумя взаимно противоположными направлениями при небольшой интенсивности перемещения.

Защита акватории одним волноломом

Два мола (парные молы) применяются по двум схемам : сходящиеся и параллельные.

Сходящиеся парные молы рекомендуются для защиты небольших портов. Сооружение состоит из двух молов, один из них основной окаймляющий, который состоит из головы, морской части, переходной части, корневой части. Эти сооружения обеспечивают хорошее волногашение, так как постепенное расширение акватории от входа к берегу способствует постепенному затуханию волн. Сходящиеся молы могут быть расположены симметрично или асимметрично. Асимметричное расположение молов нередко сочетается с удлинением одного из них. Это позволяет прикрыть вход в порт от волнения опасного направления, а также обеспечить обтекание молов наносами с тем, чтобы не допустить проникновение наносов на акваторию порта и отложения наносов у входа в порт и на подходном канале.

Недостаток этого ограждения: для увеличения протяженности территории порта вдоль береговой линии молы должны быть ломаного или криволинейного очертания.

57

Парные параллельные молы направлены перпендикулярно или под углом к берегу. Эти молы обычно размещаются у входа в узкую бухту или в устье небольшой реки в районах со значительным вдольбереговым потоком наносов. Причалы порта в этом случае располагаются в бассейнах, которые открыты в берегах. При наличии значительных приливо-отливных колебаний возникают течения, которые промывают подходной канал, находящийся между молами, что способствует поддержанию необходимых глубин. Парные параллельные молы применяются в случаях, когда головы молов выведены на глубины менее критических и заранее намечается в дальнейшем их удлинение.

Защита акватории порта двумя молами а – сходящиеся парные молы; б – парные параллельные молы.

При выборе начертания в плане внешних оградительных сооружений следует придерживаться следующих рекомендаций:1. Волнолом, состоящий из трех частей: основной, средней части и головных участков (голов) проектируется прямолинейным. Нежелательно создание излома волнолома в плане, направленного внутрь порта (для избежания концентрации волновой энергии); в случае необходимости создания такого излома входящий угол должен быть не менее 160 градусов. Допустимо устройство волнолома с изломом в плане в сторону моря: образуемый внутренний угол должен быть в пределах 120-160 гр.2. Основной окаймляющий мол состоит из четырех частей: корневой, морской, переходной, соединяющей корневую и морскую часть и головного участка (головы). Корневой участок проектируется прямым. Морской участок проектируется прямым или с изломом. Корневая часть располагается под прямым или острым углом к берегу в сторону порта ( в пределах 60-70 гр.); длина корневой части зависит от размеров порта. Морская часть мола, если мол проектируется без излома, располагается под углом 30-50 гр. К берегу, что облегчает условия захода судов в порт.3. Второй мол, ограничивающий пределы порта с другой стороны, проектируется в плане прямым или ломаным, располагается перпендикулярно берегу или под острым углом (70-80гр.) с наклоном

58

в сторону порта. При ломаном начертании мола отдельные его участки наклоняются в сторону порта.

НАЧЕРТАНИЕ В ПЛАНЕ ПРИЧАЛЬНОГО ФРОНТА

Различают следующие конфигурации причального фронта в плане: - фронтальная;- пирсовая;- ковшовая;- смешанная;- пирсово-ковшовая;- фронтально – пирсовая и др.

Фронтальное расположение причалов - причалы размещаются вдоль прямых или ломаных линий, располагаясь один за другим вдоль береговой линии.

Достоинства: - более простая по форме акватория;- облегчается маневрирование судов;- уменьшается возможность скопления льда на акватории;- упрощается создание широкой портовой территории. Это особенно

важно при строительстве комплексов для погрузки контейнеров и других специализированных причалов, требующих больших складских площадей.

Недостатки:- менее компактная растянутая компоновка порта;- требуется удлинение сухопутных и водных подходов;- возникает необходимость устройства железнодорожных путей на

каждые 5-6 причалов.

Варианты фронтального расположения причалов а - прямое; б - ступенчатое; в - с изломом в сторону территории порта; г - с изломом в сторону акватории порта

Пирсовое расположение причалов. Пирс – это гидротехническое сооружение , выступающее в акваторию порта под прямым или острым углом к береговой линии. Причальный фронт создается вдоль

59

длинных сторон пирса. На пирсах можно располагать большое число причалов на участках береговой полосы небольшой протяженности. На узких пирсах шириной 10-60 метров с каждой стороны чаще всего располагаются один или два причала. Такие пирсы используются в качестве специализированных причалов, они обычно не оборудуются ЖД путями. На узких пирсах устанавливаются специализированные перегрузочные машины и оборудование.

Широкие пирсы используются для генеральных и других грузов, для перегрузки которых необходимо размещать на пирсах ЖД пути и транзитные склады. На широких пирсах шириной 250-300 м. Для рационального использования их площади устраивается не менее трех причалов. При сооружении группы пирсов между ними образуются бассейны, при достаточной ширине которых обеспечиваются удобные подходы к причалам.

Варианты пирсового расположения причалов а – узкий пирс; б – широкий пирс, расположенный под прямым углом к берегу; в и г - широкий пирс, расположенный под острым углом к берегу

Ковшовое расположение причалов - используется при ограниченных размерах акватории и недостаточной длине береговой линии, пригодной для возведения причалов. Территория. В которую врезается ковш, должна иметь достаточную ширину, пологий рельеф и состоять из мягких грунтов. Порт может иметь один или несколько ковшей, расположенных перпендикулярно к береговой полосе или под некоторым углом.

Варианты ковшового расположения причалов а - в порту на открытом побережье; б – в морском устьевом порту.

Смешанное расположение причалов - это комбинация из выше рассмотренных схем.

60

Фронтально-пирсовая схема применяется при наличии акватории достаточных размеров и при недостаточной длине береговой полосы, пригодной для возведения причалов. Если береговая территория соответствует условиям устройства ковшей, может быть также применена пирсово-ковшовая схема расположения причалов.

КОМПОНОВКА ПОРТА И РАЙОНИРОВАНИЕ

Компоновкой порта называется размещение его элементов таким образом, чтобы обеспечивались:- нормальное судоходство на акватории расчетных для данного порта судов;- высокая организация и механизация перегрузочных работ;- эффективное взаимодействие всех видов транспорта, сходящихся в порту;- комплексное обслуживание судов по снабжению и ремонту в период нахождения в порту.

Условия, влияющие на компоновку порта можно разделить на две группы:

Общие условия связаны с техническим прогрессом, под влиянием которого происходит расширение торгово-транспортных связей, образование больших потоков грузов определенных направлений. Благодаря стремлению сократить затраты при доставке грузов создаются новые транспортные средства. Современные тенденции совершенствования флота заключаются в создании специализированных, универсальных и комбинированных судов.

К специализированным судам относятся: танкеры, рефрижераторы, углерудовозы, лесовозы, автомобильные и ЖД паромы, контейнеровозы, пассажирские, лихтеровозы и некоторые другие.

При малой загрузке судов в обратном направлении и при неустойчивых грузовых потоках эффективность использования специализированных судов уменьшается. В этих случаях целесообразно использовать современные универсальные суда с большим раскрытием палубы, позволяющее перевозить любые грузы: лес, руду, уголь, контейнеры и оборудование.

Комбинированные суда: танкеры-рудовозы, грузопассажирские и т.д.

Крупные суда целесообразно использовать на маршрутах большой протяженности при массовых и устойчивых грузопотоках.

На коротких маршрутах целесообразно использовать суда сравнительно небольшой грузоподъемности, но приспособленные для быстрой загрузки и выгрузки.

61

При компоновке порта в таких случаях следует учитывать необходимость создания больших территорий для накопления грузов. На планировку порта существенное влияние оказывает характер преобладающих грузов. При преобладании навалочных и нефтеналивных грузов в связи с большими осадками судов компоновку порта могут определять водные подходы и оградительные сооружения. При преобладании контейнерных грузов на планировку порта окажут влияния тыловые площадки и сухопутные подходы. Для генеральных грузов компоновку порта определяет Прикордонная часть территории и технология грузовых работ.

Местные условия – это условия естественного режима, т.е. физико-географические факторы в районе порта, а также условия, вызванные особенностями расположения города. План порта, отражающий рациональную компоновку акватории и территории должен отвечать следующим требованиям:1. Эксплуатационные требования к компоновке порта включают:- обеспечение безопасных условий судоходства на акватории порта;- высокую организацию и механизацию перегрузочных работ; - эффективное взаимодействие всех видов транспорта;- комплексное обслуживание судов в период нахождения в порту.2. Технические требования обеспечиваются выбором современных экономических конструкций оградительных, причальных и других оградительных сооружений и технологии строительства порта, позволяющие в сжатые сроки вводить новые перегрузочные комплексы.

К техническим относятся требования к перегрузочному оборудованию, способствующему интенсификации перегрузочных операций.1. Экономические требования – Критерием оценки наилучшего

оптимального варианта является экономический показатель. Он определяет минимальные общие затраты с учетом стоимости перевозки грузов, стоимости строительства порта и расходов по его содержания в процессе эксплуатации.

2. Требования районирования Районирование – взаимное расположение районов порта.Номенклатура районов современного порта включает:

- грузовые районы для генеральных, навалочных, лесных и тд. грузов;

- пассажирские районы;- районы комплексного обслуживания судов.

Грузовой район состоит из перегрузочных комплексов – совокупность тех. Средств, причалов, закрытых и открытых складских площадей, средств механизации, зданий, транспортных и инженерных коммуникаций.

62

При больших грузопотоках строятся специализированные перегрузочные комплексы:- для контейнеров;- для погрузки- выгрузки судов горизонтальным способом;- для обслуживания перевозок лихтеровозами;- для обслуживания паромных перевозок;- для генеральных грузов, в том числе перевозимых на судах,

специализируемых по направлениям перевозок для скоропортящихся грузов;

- для отдельных видов опасных грузов;- для массовых навалочных грузов;- для зерна;- для лесных грузов (пиломатериалы, круглый лес, щепа);- для сырой нефти и нефтепродуктов;- для сжиженных газов и наливных химических грузов;- для наливных пищевых грузов (спирты, масла, вина, патока).

Районы различного предназначения располагают с учетом естественных факторов, особенностей грузов и судов. Районы, принимающие суда с большими осадками, рекомендуется располагать на участках с большими естественными глубинами, которые чаще всего находятся вблизи от ворот порта.

Для портового флота выделяют отдельный участок, который по эксплуатационным соображениям следует также располагать ближе к выходу порта.

Стоянка технического флота располагается в стороне от транспортной части порта. а судоремонтный район располагается там, где не наблюдается даже небольшого волнения, так как в нем будут находиться суда с разобранными машинами, и только при полном отсутствии волнения можно вводить суда в доки и поднимать их на эллинги.

Районы нефтеналивных и других жидких грузов, опасных в пожарном отношении, всегда располагаются в отдалении от сухогрузных причалов, они должны располагаться на расстоянии не менее 200-300 м от других причалов порта.

В районах сухогрузных причалов для устранения отрицательного воздействия одних грузов на другие, а также на пассажиров предусматривают разрывы между отдельными грузовыми участками в пределах от 100 до 500 м.в зависимости от рода груза. Так удаление угольного участка от районов химических, лесных грузов и от причалов для оборудования должно быть не менее 100 м; от участков генеральных грузов – не менее 200 м; от причалов зерновых грузов, сахара-сырца, скоропортящихся грузов не менее 300 м; от грузопассажирских причалов и причалов открытого хранения соли – не менее 400 м.

63

Угольные причалы допускается размещать рядом только с рудными причалами и причалами минеральных строительных материалов.

Участки, на которых перерабатываются пылящие грузы и грузы с неприятным запахом размещаются с подветренной стороны по отношению к другим участкам и городу.

КОНСТРУКЦИЯ ПОРТОВЫХ СКЛАДОВ

Портовые склады представляют собой существенный элемент

портового хозяйства, который должен обеспечить хранение грузов, их сохранность и подготовку для дальнейшего следования.

По способу хранения склады в морских портах делятся на открытые и крытые.

Открытые склады представляют собой благоустроенные участки открытой территории, предназначенные для хранения металлов, оборудования, леса , минерально-строительных материалов и других штучных и навалочных грузов.

Крытые склады различаются: одноэтажные, двух этажные и многоэтажные.

По назначению крытые склады делятся:- для штучных грузов;- холодильники (для длительного хранения скоропортящихся

продовольственных грузов);- для фруктов;- для зерна россыпью (элеваторы, механизированные амбары);- для навалочных грузов крытого хранения (цемент, суперфосфат,

сахар-сырец, соль и др.);- для жидких грузов наливом.

Крытые склады представляют собой сборные конструкции из железобетона и из легких сплавов.В связи с общим переходом к стандартизации конструктивных элементов представилась возможность унифицировать планировочные и конструктивные элементы портовых складов и типизировать их.

В настоящее время приняты следующие параметры одноэтажных железобетонных складов.

Тип склада Ширина Ширина Общие данные Склада, м пролетов для всех типов М размеровТехпролетный с одной 60 18+24+18 Продольный шаг

64

тыловой рампой 48 12+24+12 опор: Наружных – 6 мДвухпролетный с 36 18+18 Внутренних-12 модной тыловой рампой

Однопролетный с 24 24 Высота склада от одной тыловой рам- пола до несущихпой или без рамп конструкций-6 м

Однопролетный 12 12 без рамп

Одноэтажные склады

а – типовой из сборного железобетона; б – с перекрытием в виде сквозных стальных ферм; в – с металлическими рамами сплошной конструкции; г – с перекрытием в виде консольной фермы из облегченных трубчатых элементов; д – с раскрывающейся в поперечном направлении крышей из металла; е – с раскрывающейся в продольном направлении крышей из железобетона.

Длина одноэтажных складов обыкновенно соответствует длине обслуживаемых судов., а высота при переработке грузов напольным транспортом - не менее 6 м.; для складов, перерабатывающих грузы кранами, - с учетом максимальной высоты складируемого груза..

65

Полезная высота этажей много этажных складов (кроме первого) принимается не менее 4,5 м.

В целях пожарной безопасности длинные склады разбиваются на отсеки поперечными стенами (брандмауэры).

Рампа - высокая платформа, примыкающая к стене склада шириной 6-7 м для возможности перемещения автопогрузчиков, предназначена для обслуживания ЖД вагонов.

Ворота - могут быть откатные, подъемные шторные ворота с механическим приводом и дистанционным управлением шириной 5-6 м., высота 5,4 м.т.е. практически по всей ширине склада, что создает большие эксплуатационные удобства. Еще больших удобств можно достигнуть, если строить склады с открывающейся (съемной) крышей, что дает возможность загружать склад грузами с помощью портальных кранов. Такая конструкция крыши сопряжена с некоторыми трудностями, в частности обеспечения полной непроницаемости для атмосферных осадков.

Многоэтажный склад представляет собой более сложное сооружение. Он несет значительные эксплуатационные нагрузки, его необходимо оборудовать грузовыми террасами и балконами для обслуживания портальными кранами. Кроме того, эти склады оборудуются грузовыми лифтами, расположенными в специальных шахтах внутри склада.

Многоэтажные склады

а – типовой из сборного железобетона; б – комплекс многоэтажного склада; в – склад-холодильник; г – крытый причал-склад; д – плавучий причал-склад.

Определение необходимой площади складов Необходимая полезная площадь складов П определяется по формуле:

П = Е / q k(н)

66

где: Е - требуемая по расчету емкость складов, м.куб.; q - расчетная эксплуатационная нагрузка на 1 м.кв. складской площади, занятой грузом; k(н) – коэффициент использования полезной площади складов для хранения грузов.

Под полезной площадью складов понимается вся их площадь за вычетом площадей, занятых строительными конструкциями, подсобными помещениями, стационарным оборудованием и дорогами.

Коэффициент k(н), выбирается равным 0,5 – для многоэтажных складов шириной менее 36 м. Для смешанных грузов, и до 0,7 для одноэтажных складов шириной 24-36 м. и многоэтажных шириной свыше 48 м для однородных грузов.

Необходимая емкость склада для одного причала Е должна соответствовать требованию обеспечить постоянную возможность погрузки и разгрузки одного судна и выражается формулой:

Е = k(сл) D + е(з), где: D - расчетное количество груза погружаемого на судно (или разгружаемого), т; k(сл) – коэффициент сложности грузопотока, учитывающий необходимость превышения наличного количества груза в связи с требованием рациональной загрузки судна; е(з) – запас емкости при несоблюдении режимов обработки судов и подвижного состава смежных видов транспорта, т.

Расчетное количество груза D принимается по наибольшему судну.

Коэффициент сложности по штучным грузам принимается в пределах следующих значений:- для смешанных грузов - 1,3-1,6- для однородного груза - 1,0-1,3

Запас емкости принимается по нормам технологического проектирования и колеблется в широких пределах.

Склады для зерна. Характерное свойство зерновых грузов – их однородность и сыпучесть. В портах для хранения и перегрузки зерна применяются главным образом элеваторы, а в отдельных случаях – механизированные амбары.

Элеватор отличается от механизированного амбара (как правило, больше 25 тыс.т.), более совершенным и производительным

67

оборудованием, служащим не только для транспортировки зерна, но и для повышения его качества (путем очистки, сортировки, сушки). Элеватор отличается от обычных портовых складов тем, что он осуществляет не только краткосрочное, но и долгосрочное хранение зерна. В ряде случаев служит для хранения государственных запасов зерна (емкость некоторых элеваторов составляет 100 тыс.т. и более) Портовые зерновые элеваторы, представляя собой сложные хозяйственно-технические комплексы, не находятся в ведении портов, а подобно другим элеваторам подведомственным организациям, занимающимися заготовкой и хранением зерна.

Схемы расположения элеваторов по отношению к причалам1 – судно; 2 – элеватор; 3 – пневматическая перегрузка

Склады для нефтепродуктов.Нефтепродукты в портах хранятся в специальных резервуарах

наземного и подземного типа. При проектировании нефтяных складов должны быть предусмотрены устройства для удобства приема и отпуска нефтепродуктов. Расстояние до промышленных предприятий и жилых кварталов должно быть от 40 до 200 м в зависимости от категории нефтескладов.

Резервуары с нефтепродуктами располагаются группами с общей емкостью не более 30 тыс.т.

Расстояние между наземными резервуарами в группе должно быть не менее одного диаметра наибольшего резервуара. Для подземных емкостей допускается меньшее расстояние. Если склад предназначен для нескольких сортов нефтепродуктов, выделяются отдельные группы резервуаров по видам продуктов:- светлые нефтепродукты;- темные нефтепродукты;- масла.

Расстояние между группами резервуаров должно быть не менее 50 м.

Наземные резервуары или их группы надо оградить валом, при этом объем внутри огражденного пространства должно составлять не менее половины общего объема резервуаров, а высота не менее

68

одного метра. Расстояние между наземными резервуарами и прочими зданиями и сооружениями нефтебазы должно быть не менее 10-80 м. в зависимости от категории нефтескладов и рода объектов.

Подземные резервуары не ограничиваются емкостью, причем расстояние между ними, а также между резервуарами и прочими зданиями и сооружениями нефтебазы могут быть уменьшены вдвое – против расстояний для нефтескладов с наземными резервуарами. Нефтесклады снабжаются системой трубопроводов, связывающих приемные устройства ( морские или ЖД) с насосной станцией и резервуарами, а также с разливочной и раздаточной колонками.

В некоторых случаях рельеф местности позволяет обеспечить нефтесклад самотечной системой раздачи продуктов.

Наземные резервуары устраивают преимущественно из стальных листов, подземные – из железобетона.

Из соображений пожарной безопасности резервуары окрашивают в светлые цвета и снабжают вентиляцией и другими устройствами.

Схема портовой перевалочной нефтебазы

1 – зона железнодорожного приема; 11 – зона водного приема и отпуска; 111 – зона резервуарного хранения; 1V – зона розничного отпуска; V – зона подсобно-производственных зданий и сооружений; V1 – зона административно-хозяйственных зданий и сооружений.

Склады для навалочных грузов. Для удобства выполнения перегрузочных операций с

навалочными грузами склады для них представляют штабеля, расположенному параллельно кордону причального фронта. Размеры штабелей и расстояние между ними определяется требованиями

69

технологии перегрузочного процесса и пожарной безопасности (для угля).

Для каждой марки угля следует устраивать отдельные штабеля. В зависимости от подверженности самовозгоранию угля устанавливается предельная высота штабеля. Для неустойчивых углей высота штабеля не должна превышать 3 м. при сроке хранения до 1 мес. и 2 м. при сроке хранения свыше 1 мес. Для углей средней устойчивости высота штабеля не должна превышать соответственно 3-4 м. Для устойчивых углей высота штабеля не ограничивается.

Размеры штабелей в плане не ограничиваются и определяются технологией грузовых работ; расстояние между штабелями должно быть не менее 2 м., при этом каждый штабель должен примыкать к пожарному проезду шириной не менее 10 м.

Высота штабелей руды и минерально-строительных материалов (песок, гравий) устанавливается лишь из соображений прочности и устойчивости причалов, а не пожарной безопасности.

Принципиальная схема специализированной установки дя погрузки навалочных грузов в суда

1 – Вагоноопрокидыватели; 2 – конвейерные линии; 3 – реклаймеры (устройства для выгрузки груза из штабеля); 4 – стакер (штабелирующее устройство); 5 –

кордонные погрузочные машины.

Склады для леса. Круглый лес (бревна) хранится в штабелях на подкладках,

уложенных на выровненной поверхности. Высота штабелей не превышает 8 м., и располагают штабеля с разрывами не менее 5 м.

70

Между группами штабелей устанавливаются проезды шириной не менее 15 м.

Пиломатериалы, особенно предназначенные для экспорта, хранятся на специальных фундаментах (бетонных или каменных) высотой 0,5-0,7 м., причем отдельные штабеля имеют в плане размеры 6,5 х 6,5 м. при высоте до 8 м. От атмосферных осадков их защищают съемными крышами.

Площади группы штабелей не должна превышать 850 кв.м., разрывы между смежными группами должна составлять не менее 5 и 12 м.

Ценные породы пиломатериалов хранятся под навесами или в закрытых складах.

Склад для пилолеса План склада для лесоматериалов

ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ТРАНСПОРТ В ПОРТАХ

В современных условиях морские порты представляют собой сложные транспортные комплексы. По геометрической схеме подхода к порту транспортные коммуникации различают тупиковые (вытянутые в длину) и радиальные узлы. Большинство морских портов России связано с ЖД сетью страны. Только отдельные порты, расположенные в отдаленных районах Севера и Арктики, не имеют ЖД устройств. Железнодорожный транспорт является главным видом сухопутного транспорта в портах по обслуживанию транзитных и смешанных грузовых операций и в первую очередь связанных с внешней торговлей России.

Рациональное размещение основных ЖД устройств способствует повышению эффективности эксплуатационной деятельности портов.

Общая схема железнодорожного оснащения портов.Железнодорожные устройства, обеспечивающие взаимосвязь

морского транспорта с железнодорожным транспортом, состоят в крупных портах из следующих элементов:

71

- ЖД станции общего назначения, к которой примыкает портовый подъездной путь;

- специальной портовой грузовой станции;- портовых районных ЖД парков;- погрузо-разгрузочных путей на причалах и у складов;- подъездных, соединительных, весовых и других вспомогательных

Схема ЖД оснащения порта, конструкция, размеры ЖД устройств выбираются в зависимости от характера и объема работы порта, территориального расположения его и ближайших ЖД устройств, технологии переработки грузов, порядка сортировки вагонов, формирования поездов и передач, а также участия в грузообороте других видов транспорта.

Подъездные портовые пути для приема и отправления поездов примыкают к сортировочной или грузовой станции ЖД узла, обслуживающий данный портовый город. Специальная портовая станция может размещаться как на территории порта так и вне ее (на подходах к порту). Наиболее целесообразно эту станцию максимально приближать к грузовым районам порта.

Портовые районные ЖД парки располагаются на территории порта возможно ближе (не далее 0,5-1 км) к обслуживаемым грузовым районам. Районные парки составляют часть портовой станции, приближенную к фронтам переработки грузов.

Погрузо-разгрузочные пути – первичный элемент ЖД устройств. Часть погрузо-разгрузочных путей размещается непосредственно на причалах, обычно параллельно кордону (Прикордонные пути), между подкрановыми путями, а другая часть – в тылу причального фронта, у складов (тыловые или складские пути). Все эти устройства сообщаются между собой отдельными ходовыми соединительными путями.

ЖД обслуживание крупных портов с большим грузооборотом выполняется в основном по следующей схеме. Маршруты, имеющие назначение в порт, обрабатываются на портовой станции. Здесь составы принимают, расформировывают и сортируют вагоны по причалам, трюмам судов или по складам. Вагоны с грузом в адрес порта, поступающие на сортировочную станцию узла в сборных поездах, передаются на портовую станцию передаточными поездами. После накопления на портовой станции вагоны группами направляются передаточными поездами в соответствующие районные парки, откуда отдельными подачами с помощью маневрового локомотива попадают к местам разгрузки.

Порожняк по мере разгрузки накапливается на специальном пути в районном парке, затем поступает на станцию, откуда направляется под погрузку в другие районы порта либо на станцию общего назначения.

72

При обратном направлении грузопотока (из порта) Порожние вагоны с портовой станции подаются в районные парки, а оттуда группами под погрузку на Прикордонные или тыловые пути. Груженые вагоны собирают на выставочном пути районного парка и передают на портовую станцию. На станции формируют маршруты, а отдельные вагоны, не входящие в них, передаточным поездом направляются на станцию общего пользования для включения в сборные поезда.

В портах со сравнительно небольшим вагонооборотом специальная портовая станция не устраивается, а районные парки или погрузо-разгрузочные пути непосредственно связываются с ЖД станцией общего назначения, обслуживающей порт.

Схема комплекса железнодорожных устройств в портуППС – Предпортовая сортировочная станция; РП – районные парки; 1п, 2п, 3п …- пути погрузочного фронта.

АВТОМОБИЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ В ПОРТАХ

В портах автотранспорт используется в основном для доставки или вывоза местных грузов, получатели или отправители которых находятся в данном городе или близлежащем районе.Важную роль в автодорожном хозяйстве порта имеет Прикордонная зона, особенно при переработке лесных и штучных грузов. Здесь производится перевалка грузов из судов в автомашины или обратно, в этой полосе работают погрузчики и другие машины.

Часто Прикордонная полоса шириной до 40-50 м. имеет твердое покрытие и служит погрузочным фронтом, оперативной площадкой и автодорогой. Погрузочный фронты для автомашин есть и у складов. Погрузчики и часть машин могут заезжать внутрь склада.

Основная загрузка или разгрузка автомашин производится у рампы с тыловой стороны склада. Вдоль нее прокладывается автодорога шириной 8 и более м., которая служит для подъезда автомашин. Имеющиеся здесь ЖД пути не выступают над уровнем дороги.

73

Основными проездами в порту являются одна или две магистральные автодороги шириной 6-9 м., расположенные вдоль портовой территории между линиями складов примерно параллельно береговой линии.

От магистральных ответвляется сеть поперечных автодорог шириной 3,5 – 6 м., расположенных на границе между причалами и складами, выходящими также на пирсы и молы. Кроме того, имеются автостоянки для машин, ожидающих загрузки или разгрузки.

Таким образом, вся портовая территория покрыта сетью продольных и поперечных автодорог и площадок. Портовая сеть сообщается с городскими автодорогами при помощи нескольких подъездных дорог (не менее двух)

При больших грузопотоках работа автотранспорта организуется по кольцевой системе. В целях обеспечения непрерывной перегрузки из судна в автомашины или обратно график движения автотранспорта строится таким образом, чтобы машины прибывали немного раньше, чем закончится цикл работы крана, что устраняет простой судна и крана, хотя и вызывает небольшое ожидание машин.

При погрузке навалочных грузов предусматривается устройство бункеров, что ускоряет загрузку автомашин.

В зависимости от интенсивности движения портовые дороги могут быть разделены на три категории:I - более 100 автомобилей в час в одном направлении;II - от 15 до 100;III – менее 15.

Схема расположения автомобильных дорог на причальном фронтепри наличии (а) и отсутствии (б) железнодорожных путей.

ОГРАДИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Назначение и классификация оградительных сооружений. Оградительные сооружения в портах предназначены для того,

чтобы защитить от волнения, движущегося льда акваторию, на

74

которой обеспечивается безопасность захода, выхода, маневрирования и стоянки судов.

Различают следующие виды оградительных сооружений:1. Молы – оградительные сооружения, примыкающие к берегу или

к искусственно созданной территории порта.2. Волноломы – оградительные сооружения, не имеющие

соединения с берегом.3. Оградительные дамбы – сооружения, защищающие морские

каналы от течений, движущегося льда, волнения или одного из указанных природных факторов.По расположению оградительные сооружения могут быть

внешними и внутренними. Внешние – предназначены в основном для защиты акватории порта от проникновения со стороны моря волнения, течений, наносов, льда и иногда для защиты подходных каналов от наносов. Внутренние – возводят на акватории порта, отделяя одну ее часть от другой и служат для предотвращения образования вол на самой акватории.

По принципу гашения энергии и волнения оградительные сооружения бывают в виде сплошных стенок, сквозных конструкций, плавучих, гидравлических и пневматических сооружений.

Сплошные стенки по форме поперечного сечения бывают вертикального, откосного и смешанного профиля. В свою очередь оградительные сооружения вертикального профиля могут быть гравитационными и свайными.

Схема оградительных сооружений в виде сплошных стенока – вертикального профиля гравитационного типа; б – то же свайного типа; в – откосного профиля; г – смешанного профиля; 1 – постель; 2 – подводная стенка; 3 – надстройка; 4 – шпунтовое или свайное ограждение в виде сплошной стенки; 5 – заполнение; I – море; II – гавань.

Сквозные конструкции преграждают путь волновому воздействию только в верхней части водной среды. Возможность применения такой конструкции основывается на том, что 98 % волновой энергии сосредоточено в приповерхностном слое жидкости толщиной равной трем высотам волн. Поэтому сквозные сооружения

75

выполняются не в виде сплошной стенки, а в виде стенки, заглубленной над уровнем воды примерно на высоту 2-2,5 м.

Плавучие оградительные сооружения основаны на использовании свойств, плавающих на поверхности жидкости тел, гасить волны. Могут использоваться там, где возведение стационарных волноломов технически невозможно, а также для организации временной защиты от волнения отдельных участков. Такие сооружения, как и сквозные конструкции, перекрывают путь волнению в верхних слоях водной среды и состоят из плавучего волногасящего элемента и якорных устройств.

Пневматические и гидравлические оградительные сооружения основаны на принципе гашения волн в первом случае воздушной завесой, которая образуется от нагнетания воздуха в подводный трубопровод, снабженный отверстиями, находящимися на определенном расстоянии одно от другого по длине трубы, а во втором случае – гашением волны водяной струей , вытекающей из аналогичного трубопровода, расположенного близко к поверхности воды.

Конструкции оградительных сооружений.Гравитационные оградительные сооружения состоят из трех

основных элементов: каменной постели, подводной стенки и надстройки.

Каменная постель устраивается при любых грунтах и предназначена для создания ровной поверхности, на которую устанавливается подводная стенка. При использовании каменной постели нагрузка от массы сооружения распределяется на большую площадь грунта и тем самым уменьшается давление на поверхность естественных оснований. Для скальных грунтов постель служит только для выравнивания основания. Она может быть выполнена из камня при толщине слоя 0,25 м. В остальных случаях толщина каменной постели принимается по расчету, но не менее 1 м. Крупность камня выбирается из условия, чтобы донные течения не размывали каменную постель. Иногда для более надежной защиты ее покрывают бетонными массивами.

Подводная часть вертикальной стенки несколько возвышается над уровнем воды, чтобы работы по строительству надстройки производить насухо. Подводная часть может быть выполнена из бетонных массивов, массивов-гигантов, из ряжей и железобетонных оболочек большого диаметра.

Стенки из бетонных массивов в форме параллелепипеда массой 100 тонн называются стенками из обыкновенных массивов. Массивы

76

массой до 200 т называются ячеистыми, а массой до 450 т – циклопическими.

Отдельные циклопические массивы, имеющие сквозные отверстия, собираются в виде вертикальной стенки. В отверстия устанавливаются жесткие металлические каркасы с последующим заполнением бетоном.

Ячеистые массивы представляют слой железобетонные ящики без дна с толщиной стенок 0,7-1,0 м. Массивы устанавливаются на постель, а в их внутреннюю полость укладывают бетон.

Массивы – гиганты – это, как правило, железобетонные ящики, изготавливаемые высотой равной полной высоте подводной стенки, с длиной секции 25-30 м или не больше трехкратной высоты стенки. Ширина определяется из условий его устойчивости. Ящик массива-гиганта для повышения жесткости разделяется внутренними поперечными, а при большой ширине и продольными стенками на отсеки с размерами вдоль массива-гиганта обычно 3-4 м и поперек 5 м.. Ящики массивов-гигантов изготавливают на суше в специальных гаванях, оборудованных специальными устройствами для спуска их на воду., буксируют к месту и затапливают в месте установки , открыв кингстоны в днищах массивов-гигантов. После затопления ящики заполняются смесью песок - гравий. Преимущества сооружений из массивов-гигантов:- более монолитные по сравнению с сооружениями их

обыкновенных массивов;- работы по возведению менее трудоемки;- сроки строительства короче;- не требуется мощных плавучих кранов;- резко сокращается объем водолазных работ.

Оболочки большого диаметра ( 10 м и более) изготавливаются из металла и железобетона. Оболочки заглубляются непосредственно в грунт или устанавливаются на каменную постель. Заполнение оболочек производится песком. Толщина стенок железобетонных оболочек принимается 0,2- 0,4 м, а их масса может достигать 500 т (зависит от глубины), Для уменьшения массы оболочки выполняются из отдельных колец или плоских составных элементов с последующей их сборкой.

Верхнее строение в сооружениях из оболочек устраивается из монолитного железобетона в виде плиты с парапетом. Строительство оградительных сооружений из оболочек эффективно на глубинах до 25 м.

В районах, где лес является дешевым местным материалом, подводные стенки оградительных сооружений изготавливаются из ряжей.

77

Оградительные сооружения из обыкновенных массивов

В о л н о л о м ыа – из циклопических массивов с закладными элементами;б - из целюлярных (ячеистых) массивов.

Оградительные сооружения из массивов-гигантова – трапецеидальной формы с бетонным заполнением:б – прямоугольной формы с комбинированным заполнением.

78

Оградительные сооружения из оболочек большого диаметраа - заглубленных в грунт основания; б - устанавливаемых на искусственное основание; 1 – оболочка; 2 – верхнее строение; 3 – дноукрепление в виде каменной отсыпки; 4 – щебеночный обратный фильтр; 5 – каменная плита

Оградительное сооружение ряжевого типа

Надстройка оградительного сооружения Воспринимает наибольшее волновое воздействие. Она должна быть прочной, жесткой и иметь надежное соединение с подводной частью для обеспечения совместной работы при волновом воздействии. Надстройка состоит из мощной монолитной горизонтальной плиты и сборно-монолитной вертикальной части, называемой парапетом. Минимальная толщина горизонтальной плиты надстройки составляет 1,5 м. Ширина парапета принимается не менее 1,5 м. Часто внутренняя сторона оградительного сооружения используется как причал для швартовки судов.

79

В этом случае возвышение парапета над гребнем стоячих волн, которое не допускает перелив через оградительное сооружение, должно составлять 0,5 м.

В надстройки оградительных сооружений устраивают потерны для прокладки инженерных сетей, устанавливают закладные части для крепления знаков навигационной обстановки. В местах стоянки судов надводную стенку оборудуют швартовными и отбойными приспособлениями.

Свайные конструкции могут быть выполнены в виде сплошной вертикальной стенки из свай , изготовленных из железобетона, металла или дерева. Оградительные сооружения в виде двух параллельных рядов свай применяются при высотах волн более 3,0 м. Параллельные свайные ряды через 10-20 м по длине соединяются поперечными стенками, называемыми диафрагмами. Вдоль параллельных рядов свай устраиваются распределительные пояса, которые скрепляются анкерными сваями. Пространство между рядами свай заполняется камнем, или песком (если используется металлический шпунт). Надводная часть обычно состоит из бетонной надстройки с парапетом. К числу свайных конструкций относятся однорядные стенки из оболочек

Оградительные сооружения свайной конструкцииа – из двух параллельных наклонных рядов шпунта; б – в виде сегментных ячеек;

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

80

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 сооруженияа - 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.

81

Волнолом из наброски1 - 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.

82

Фасонные блокиа - 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.

Волноломы сквозной конструкцииа – с тонким экраном; б – с ящичным экраном; в – с волногасящей камерой и тонким экраном; г – с решетчатым волногасителем; 1 – парапет; 2 – свайные опоры; 3 – тонкий экран; 4 – ящичный экран; 5 – волногасящая камера; 6 – решетчатый волногаситель; 7 – гравитационная опора.

83

Волногасители в сквозных конструкциях опираются на отдельные опоры, которые расположены на значительном расстоянии одна от другой. Конструкции опор могут быть различны. При наличии прочных грунтов применяются отдельные гравитационные опоры. Если грунты слабые, то опорами служат колонны – оболочки диаметром от 3 до 8 м, оболочки диаметром до 1,6 м или призматические сваи сечение 45 х 45 см На опоры передаются нагрузки от верхнего строения, Лучшее волногашение обеспечивается волноломами с волногасящей камерой или решетчатым волногасителем.

Плавучие волноломы. Такие волноломы, так же как и сквозные перекрывают путь к волнению на некоторой части глубины. Существует большое количество разновидностей таких волноломов. Как в России так и за рубежом проектировались и исследовались плавучие волноломы с наклонной лицевой гранью (рис. а), волногасящей камерой и волногасящей решеткой. Волногашение плавучих волноломов с крестообразным поперечным сечением (рис. б) обеспечивается колебаниями волнолома , асинхронными с подходящими волнами. К этой же группе можно отнести плавучие качающиеся волноломы, шарнирно соединенные с опорами, установленными на дне (рис. в). Удачным решением оказываются плавающие жесткие и гибкие емкости, заполненные частично воздухом и водой (рис. г). Конструкция имеет незначительную собственную массу, а масса волнолома создается в основном благодаря массе воды, заполняющей емкость. Гибкие емкости позволяют создавать волноломы, которые в случае необходимости могут быть легко демонтированы и установлены на новом месте.

Во Франции запатентована конструкция плавучего волнолома (рис.д.), который состоит из передней стенки, наклоненной под углом 45 градусов к горизонту, тыловой вертикальной стенки и горизонтальной палубы, дна у волнолома нет. Воздушная подушка внутри секции волнолома обеспечивает его плавучесть. Волнолом устанавливается на якорях с наклонными якорными цепями, прикрепленными к верхней и нижней его граням. Якорные цепи натянуты для того, чтобы не допустить значительных смещений волнолома при воздействии волн. Волногашение обеспечивается следующим образом. Часть волновой энергии воспринимается лицевой наклонной гранью волнолома. Большую роль играют камеры-резонаторы, образованные внутри секций волнолома благодаря отсутствию дна. В камерах под воздействием волн, подходящих к волнолому, образуются стоячие волны. Отражение волны происходит, если частота колебания массы воды близка к частоте подходящей волны. Камеры-резонаторы способствуют уменьшению волновых

84

воздействий, воспринимаемых понтоном, и усилий, передаваемых на якорные цепи.

В последние годы для волногашения предложено использовать маты, которые могут быть установлены в горизонтальном или вертикальном положении.

Горизонтально установленный мат из пластического материала (рис. е) имеет плавучесть, обеспечиваемую большим числом внутренних ячеек, которые заполнены пористым материалом. В неподвижном положении мат закрепляется якорями.

Плавучие волноломы1-дно водоема; 2-понтон; 3-якорные устройства; 4-опорный шарнир; 5-опорная ферма; 6-козырек; 7-камера-резонатор; 8-гибкий мат.

Пневматические волноломы. Состоят из четырех основных частей:1. Устройство, служащее для выпуска мелких пузырьков или

больших масс воздуха в толщу воды, частицы которой совершают орбитальные движения.

2. Трубопроводы, подводящие сжатый воздух к месту его выпуска.3. Компрессорная станция, обеспечивающая волнолом сжатым

воздухом.4. Опорная конструкция.

Пневматические волноломы работают только в периоды, когда волнение на акватории может быть помехой для стоянки судов у сооружений. Такими волноломами целесообразно оборудовать входные ворота порта в случаях, когда по местным условиям не удается расположить вход в порт таким образом, чтобы избежать проникновения волнения на акваторию. Уменьшение высоты волн при работе пневматического волнолома объясняется тем, что образуется поверхностное течение и создается воздушная завеса, благодаря которой происходит частичное отражение волн и рассеивание их энергии. Глубина заложения перфорированных труб должна быть приблизительно равна половине длины волны. Пневматические заграждения можно использовать для решения таких

85

задач, как создание ограждений, препятствующих распространению нефти, разлитой на поверхности воды

Гидравлические волноломы осуществляют гашение волн в результате образования потока воды, направленного в сторону, противоположную распространению волн. Основные элементы гидравлического волнолома:1. Рабочие трубы с насадками.2. Водопроводные магистрали.3. Насосная станция.

Гидравлические волноломы рекомендуется использовать при коротких крутых волнах, когда соблюдается условия: h/l > 1/15; l< 25 m; H>l/3/

Преимущество пневматических и гидравлических волноломов заключается в том, что они могут быть быстро смонтированы на акваториях. Демонтаж и перестановка на другое место таких волноломов также особых затруднений не вызывает.

Пневматические и гидравлические волноломы

а - пневматический волнолом с распределенной подачей воздуха; б-пневматический волнолом с сосредоточенной подачей воздуха; В-схема работы ресивера при сосредоточенной подаче воздуха; г-гидравлический волнолом; Д-создание волногасящего потока механическим способом; 1- рабочие перфорированные трубопроводы; 2-подающие воздухопроводы; 3-поверхность акватории порта; 4-компрессорная станция; 5-дно водоема; 6-опорные конструкции; 7-воздухопровод; 8-балласт; 9-ресивер; 10-выпускной патрубок; 11-макропузырь; 12-гидронасадка; 14-механический потокообразователь; 15-волногасящий поток воды.

86

БЕРЕГОУКРЕПИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Для защиты берегов от разрушения возводится комплекс специальных берегозащитных сооружений.

Они предназначены для восприятия волновых воздействий, гашения волновой энергии, задержания наносов и обеспечения устойчивости берегового массива грунта против сползания. В зависимости от расположения берегоукрепительные сооружения разделяются на внутрипортовые и защитные сооружения открытого берега.

Внутрипортовые берегоукрепительные сооружения возводятся на участках берега внутри акватории порта, не занятых причальными сооружениями.

Портовые берегоукрепительные сооружения часто используются для стоянки судов, поэтому вдоль береговой линии строят облегченные причалы-палы. Если швартовка судов к берегоукрепительным сооружениям не предусматривается, они обычно выполняются в виде откосных покрытий. Основными элементами сооружения откосного типа являются каменная призма и облицовка из плит различных размеров. Такие сооружения устраиваются при пологих профилях берегового откоса.

Внутрипортовое берегоукрепительное сооружение в порту Новороссийск

Распространенными конструкциями внутрипортовых берегоукрепительных сооружений являются полуоткосные стенки, используемые одновременно, как и мелководные причалы. Имеется большое разнообразие конструкций внутрипортовых берегоукрепительных сооружений. Во всех случаях их конструкция должна предусматривать возможность проведения работ индустриальными методами с использованием дешевых местных материалов.

87

Схема берегоукрепительных сооружений полуоткосного типа, служащих мелководными причалами.

а - шпунтовая стенка с разгрузочной тыловой призмой; б-гравитационная стенка из бетонных массивов; 1-анкер; 2-бетонные плиты.

Защитные сооружения открытого берега служат для предотвращения размыва берегов, а также для закрепления существующих и наращивания полосы береговых пляжей. Эти сооружения бывают: пассивные и активные.

Пассивные сооружения - это продольные берегозащитные стенки, укрепления откосов и береговые дамбы, которые защищают откосы и прилежащую к ним территорию от непосредственного воздействия волн и течений.

К активным нанососдерживающим сооружениям относятся продольные берегозащитные волноломы и поперечные буны. Берегозащитные волноломы по конструкции мало, чем отличаются от корневых участков оградительных сооружений. Когда требуется полная защита берегового откоса от воздействия волнения, гребень берегозащитного волнолома возвышается над уровнем моря.

Для уменьшения волнового давления на сооружение, исключения образования отраженной волны с ее размывающей способностью, для накопления наносов в заволноломном пространстве строят берегозащитные подводные волноломы с затопленным гребнем.

Подводные волноломы гасят 50% энергии, остальная часть гасится естественным или искусственным отсыпанным пляжем

Принципиальная схема подводного волнолома 1 - волнолом; 2 – дно до постройки волнолома; 3 - наносы

88

Буны препятствуют движению вдольбереговых наносов и поэтому способствуют накоплению наносов и образованию пляжа. Часто вдольбереговой поток наносов отсутствует или является недостаточно мощным.

В этих случаях производится искусственная отсыпка пляжа, дл защиты которого сооружаются буны. Возведение бун, как правило. На 20 – 25% дешевле волноломов. Строят их группами, при этом заполнение пазух будет происходить последовательно. Накопление наносов в межбунном пространстве будет происходить только при наличии пологого берегового откоса. В бунах у приглубого берега частицы из межбунного пространства будут выноситься обратно в море отраженной волной и может продолжаться размыв дна. В конструктивном отношении буны могут быть сооружены в виде массивной или свайной стенки.

Принципиальная схема работы бунА - одна буна; б - несколько бун; 1-первоначальный урез; 2-урез намытого берега; 3-участок размыва; 4-направление преобладающего перемещения наносов.

ПРИЧАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

Назначение и классификация причальных сооруженийПричальные сооружения предназначены для надежной

швартовки судов при перегрузочных работах, при бункеровке, снабжении, ремонте. Причальные сооружения классифицируются по следующим признакам:

Расположение в плане.Набережные - сооружения, которые на всем своем протяжении

примыкают к берегу.Пирсы – причальные сооружения, расположенные под углом к

берегу и имеющие двусторонний доступ для судов.

89

Рейдовые причалы – причальные сооружения, устраиваемые на открытых и закрытых акваториях на значительном удалении от берега и предназначенные для швартовки, как правило, крупнотоннажных судов.

Плавучие причалы – причальные сооружения, не имеющие стационарного основания и выполняемые в виде понтонов различной конструкции. Применяют их при значительных колебаниях уровня воды в водоеме, недостаточной для подхода судов глубины у стационарных причалов, а также при небольших грузооборотах. Плавучие причалы можно успешно применять для погрузки и разгрузки лихтеров.

Расположение в плане причальных сооружений1 – береговая линия; 2 – пирс; 3 – набережная; 4 – акватория; 5 – рейдовый стационарный причал; 6 – плавучий причал

Конструктивные признаки.

Классификация причальных сооружений по конструктивным признакама – гравитационные; б – типа тонкой стенки (больверки); в – с высоким свайным

ростверком; г – смешанные, на специальном основании.

90

Гравитационные (а) – причальные сооружения, устойчивость которых на сдвиг и опрокидывание обеспечивается их собственной массой.

Больверк (б) – сооружение в виде сплошной стенки из металлического шпунта, свай-оболочек, и т.д., сверху обычно имеется надстройка из бруса. Больверк может иметь анкерное устройство или не иметь. Устойчивость сооружения типа “больверк” обеспечивается сопротивлением грунта, расположенного перед стенкой и анкерной опорой. При отсутствии анкерной опоры устойчивость стенки достигается защемлением ее основания в грунте.

Причальные сооружения с высоким свайным ростверком (в) – сооружения на свайном основании, у которых плита ростверка находится выше уровня воды. Устойчивость свайных сооружений обеспечивается защемлением свай в грунте.

Сооружения смешанного типа, на специальных основаниях (г) – сооружения, в состав которых входят ряд элементов, характерных для нескольких конструкций причальных сооружений.

Материал причального сооружения.По материалам причальные сооружения классифицируются на:

деревянные, металлические, бетонные, железобетонные и смешанные. Наибольшее распространение имеют бетонные и железобетонные причальные сооружения. В последние годы в связи со значительным ростом водоизмещения судов и необходимостью строительства глубоководных причалов (глубина до 20-25 м и более) в мировой практике получают распространение набережные и пирсы с использованием металла – стальных труб диаметром 1 – 3 м, мощного шпунта и т.п.

Срок службы.По срокам службы причальные сооружения подразделяются на

постоянные и временные. Постоянные сооружения рассчитаны на длительный период эксплуатации, т.е. обычно до физического или морального износа. Временные сооружения предназначены для кратковременного периода эксплуатации, например на период строительства или ремонта основного сооружения.

Класс капитальности.В зависимости от размеров действующих нагрузок и

последствий от нарушения нормальной работы причальные сооружения подразделяются на классы капитальности. Причальные сооружения высотой более 25 м относятся к 1 классу капитальности, высотой 20 – 25 м - ко 11 классу капитальности, менее 20 м - к 111 классу капитальности.

91

Род перерабатываемого груза.Учитывая конструктивные особенности причалов для

обслуживания нефтетанкеров, рудовозов и др. подобных судов, эти причалы иногда выделяют в группу специализированных, которые обычно представляют собой узкие пирсы или рейдовые причалы.

Гравитационные причальные сооружения

Гравитационные причальные сооружения состоят из трех основных частей:1. Искусственное основание (постель) выполняется из наброски

камня и устраивается для выравнивания поверхности грунтового основания, уменьшения поверхностной нагрузки на него, передаваемой от сооружения, а также для защиты сооружения от подмыва волнением, течением и от воздействия работы винтов.

2. Подводная часть сооружения устраивается различными методами ( из кладки массивов, ряжевые конструкции, массивы-гиганты и т.д.).

3. Надстройка – возводится, как правило, насухо, конструктивно может быть выполнена более легкой, а иногда из материалов, используемых для подводной части сооружения.

Гравитационные причальные сооружения можно возводить на любых грунтах, в том числе и на слабых грунтах, специально закрепленных для восприятия расчетных нагрузок, что вызывает дополнительные затраты.

Некоторые типы этих сооружений успешно эксплуатируются в тяжелых гидрометеорологических условиях, в частности ледовых, и в агрессивной морской среде. Гравитационные причальные сооружения в зависимости от конструкции можно применять практически при любых глубинах, необходимых для эксплуатации современных крупнотоннажных судов.

Причальные сооружения из кладки массивов. Выполняются из правильной кладки массивов массой 25-100 т, которые укладываются горизонтальными рядами – курсами с перевязкой швов. Наибольшее распространение получили набережные трапецеидального профиля из правильной массивной кладки. ( пять рядов бетонных массивов массой по 30-50 т каждый). Основанием является каменная постель , выравниваемая водолазами или подводными планировщиками. С тыловой стороны стенки для уменьшения горизонтального усилия засыпают каменную призму с фильтром из

92

гравия для предотвращения вымывания песчаной засыпки через швы массивной кладки.

Рациональный профиль сооружений из кладки массивов массой около 100 т был предложен Союзморниипроектом, В нем были разработаны типовые проекты набережных для глубин 4,5 – 11,5 м. Благодаря ступенчатой форме кладки достигается более равномерное распределение поверхностной нагрузки у основания при обеспечении устойчивости сооружения в целом.

Набережная трапециидальной формы

Набережная конструкции Союзморниипроект

Набережная инженера Равье выполнена из трех курсов массивов по 45 т каждый. Массивы снабжены гребнями и пазами, увеличивающими их устойчивость на сдвиг один относительно другого. Массивы верхнего курса имеют двутавровую форму, остальные тавровую.

93

Набережная Равье

Пустотелые массивы изготавливаются для уменьшения массы сооружения и заполняются песком. Поверх песка для предотвращения его вымывания через швы между массивами был насыпан слой гравия толщиной 25 см. Масса массивов двух нижних курсов (с заполнителем) составляет около 50 т, верхнего курса 60 т.

Набережная из пустотелых массивов в порту Клайпеда

Причальные сооружения ряжевой конструкции. Изготавливаются из дерева, сравнительно широко применялись

в северных районах. В настоящее время практически не применяются. Ряжевые причальные сооружения целесообразно применять при наличии на месте строительства леса, местного камня, пригодного для гидротехнического строительства, и если в воде отсутствуют

94

древоточцы. Дерево под водой сохраняется долго, а в зоне переменного горизонта устраивают бетонную надстройку.

При строительстве ряжевых сооружений не требуется дорогостоящего оборудования, дефицитных материалов, можно ограничиться грубым выравниванием постели. В причальных сооружениях из ряжей глубина у кордона, как правило, не превышает 10 м. Максимальная высота ряжей зависит от прочности древесины и не может превышать 17 м.

В практике портового строительства делались попытки создания ряжевых набережных из железобетонных элементов, однако распространения они не получили из-за высокой трудоемкости монтажных работ.

Причальные сооружения из массивов – гигантов.Массивы-гиганты для набережных изготавливают в виде

тонкостенных плавучих ящиков, которые буксируют на место, затапливают и затем заполняют песком или камнем. Массивы-гиганты могут быть в поперечном разрезе симметричной или несимметричной формы. Устанавливаются на глубинах 25 м и более. Из-за высокой стоимости сооружения из массивов-гигантов целесообразно лишь при большом объеме работ.

95

Сборные уголковые набережные. По виду эти сооружения различаются:

1. С внешней анкеровкой. На заранее выровненную водолазами каменную постель плавучим краном устанавливаются фундаментные плиты 1. Затем собирают лицевые плиты 2, а также тыловые анкерные плиты 4, закрепляющие лицевые при помощи анкерных тяг 3. С лицевой стороны причала подвешивают отбойное устройство из резиновых труб для амортизации ударных усилий, возникающих при подходе судов к причалу. По окончании сборки засыпают песок до проектной отметки.2. С внутренней анкеровкой. Отличаются от стенок с внешней анкеровкой тем, что в данном случае анкерные тяги 3 крепят непосредственно к фундаментным плитам 1. Благодаря этому значительно сокращаются длины анкерных тяг и отпадает необходимость в тыловых опорных плитах.

Недостаток этих обоих сооружений – довольно сложная технология подводного монтажа анкерных тяг.3. Контрфорсные. Состоят из трех сборных элементов: лицевых 2, фундаментных 1, контрфорсных плит 5, омоноличенных в единый блок. Указанные сборные элементы соединяют на строительной площадке, а затем готовую конструкцию устанавливают при помощи плавкрана на выровненную водолазами каменную постель.

Уголковые стенкиа – с внешней анкеровкой; б – с внутренней анкеровкой; в - контрфорсная

Набережные из оболочек большого диаметра. Оболочки диаметром от 5 до 19 м, Масса 76 т. с толщиной

стенок 0,15 м. При помощи плавкрана устанавливают вплотную одна к другой. Щели между оболочками заделывают подводным бетоном. Для возможности использования крана при монтаже иногда оболочки разрезают по высоте на кольца.

96

Конструкции свайных набережных в виде тонких стенок (больверков)

В прошлом тонкостенные причалы, строившиеся из деревянных свай, служили для приема мелкосидящих судов. В дальнейшем в связи с внедрением железобетона и проката длинных металлических шпунтовых свай большое распространение в портовом строении получили тонкие стенки из железобетона и металла.

Широкое применение стального шпунта в морском гидротехническом строительстве началось у нас в основном в послевоенное время. Опыт строительства показал, что применяя стальной шпунт, можно в короткие сроки с наименьшими затратами труда возводить причальные сооружения, удовлетворяющие современным требованиям. Больверки в ряде случаев оказываются и в экономическом отношении целесообразнее других конструкций.

Набережные из металлического шпунта и железобетонных элементов

а, б – больверки из металлического шпунта; в – ячеистые конструкции; г,д,е – больверки из железобетонных элементов

97

На рисунке а) показан больверк из металлического шпунта с одноярусной анкеровкой, возведенной в 1955 г. в одном из отечественных портов. Учитывая значительную свободную высоту, шпунт анкеруют металлическими тягами к тыловому анкерному ряду, выполненному из обрезков шпунта. При отсутствии обрезков анкерный ряд заменяют железобетонными плитами.

Коррозия шпунтов в подводной зоне значительно меньше, чем в зоне переменных уровней, поэтому для обеспечения защиты в верхней части устроена шапочная балка из сборных железобетонных плит-оболочек. При небольшой высоте стенки анкеровка больверка не требуется. Однако подобные конструкции в причальных сооружениях встречаются редко.

В больверках с анкером весьма ответственным узлом являются анкерные устройства, сохранность и правильная работа которых во многом определяют долговечность сооружения. Поэтому предусматривается их защита специальным антикоррозийным составом, а для равномерного натяжения тяг, расположенных через 1,5-4 м, применяются специальные муфты – талрепы.

Следует отметить, что в тонкостенных конструкциях под воздействием бокового давления засыпки (распора), усиленного эксплуатационными нагрузками (от веса складируемого груза, подвижного состава, перегрузочных машин и т.д.), образуются значительные изгибающие моменты. Для уменьшения изгибающих моментов используется двухъярусная анкеровка шпунтовых стенок (рис. б). При небольших глубинах иногда применяют ячеистые конструкции (рис. в). Из плоских шпунтовых свай образуют отдельно замкнутые ячейки, заполняемые грунтом.

Недостаток металлических больверков – значительный расход стали длинномерного проката. Поэтому сталь часто заменяют железобетоном, требующим значительно меньшего расхода металла и обладающим к тому же повышенной коррозийной стойкостью. Применение свай из обычного железобетона в глубоководных больверках нецелесообразно из-за его малой трещиностойкости.

С внедрением предварительно напряженного железобетона в портовом строении появились новые возможности широкого применения больверков рациональной конструкции. В этом отношении заслуживает внимания разработанный в 1957 г. в Ленморниипроекте типовой проект больверка из плоского железобетонного предварительно напряженного шпунта (рис. г ).

При больших высотах стенок обычно целесообразно переходить от плоского шпунта к тавровому (рис. д ) или сваям-оболочкам диаметром 1,2 – 1,6 м (рис. е ).

98

В настоящее время считается рациональным возводить больверки из железобетона на глубинах до 13 м, а свыше 13 м - из мощных металлических свай.

Конструкции сквозных причальных сооружений

Отличительной особенностью сквозных причальных сооружений является отсутствие у них сплошной стенки в подводной части. Верхнее строение таких сооружений опирается на отдельно стоящие сваи или бычковые опоры, погружаемые в грунт на определенную глубину. В связи с отсутствием сплошной стенки сквозные причалы воспринимают меньше по сравнению с причальными сооружениями сплошной конструкции и обычно являются более легкими сооружениями.

Сквозные причальные сооружения в зависимости от расположения свай подразделяются на две группы:1. Эстакады.

В эстакадах сваи размещают более или менее равномерно по всей длине, образуя так называемое свайное поле. Этот тип сооружения применяется наиболее часто.

2. Мостового типа.В конструкциях мостового типа сваи забивают группами в виде отдельных бычковых опор, пространство между которыми перекрывается пролетным строением. Сами бычковые опоры могут иметь сквозную или сплошную конструкции.

По расположению на акватории и сопряжению с берегом различают: набережные эстакады, перекрывающие береговой откос по всей длине сооружения, набережные эстакады со съездами, оторочки, рейдовые причалы.

Сквозные причальные сооружения, примыкающие к берегу своей длинной стороной, располагают над естественным береговым склоном или искусственным откосом. Ширина причальных сооружений зависит от крутизны берегового склона или откоса, чем положе склон и больше глубина перед сооружением, тем больше его ширина. При пологих береговых склонах ширина эстакад оказывается очень большой, и возведение их становится экономически нецелесообразным. В этом случае стремятся уменьшить ширину эстакад путем устройства со стороны берега подпорных стенок или сооружают эстакады со съездами.

Материал: дерево, металл, железобетон. Может быть комбинированный, например верхнее строение – железобетон, сваи – металл и т.д.

99

Конструктивные схемы сквозных свайных причальных сооружений эстакадного типа (а), мостового типа (б):

1- сваи; 2 – верхнее строение; 3 – пролетное строение; 4 – бычковые опоры

Плановое расположение сквозных свайных причальных сооружений:

а – набережная-эстакада, сопрягающаяся с берегом по всей длине: б – оторочка у существующего сооружения; в – пирс; г – рейдовый причал; д – набережные-эстакады со съездами; 1 – П - образная; 2 - Г - образная; 3 – Т-образная; 4 – набережная с несколькими съездами; 5 – существующее сооружение

Железобетонные свайные сооружения. Сквозные сооружения на железобетонных несущих элементах

относятся к числу наиболее распространенных. Для возведения свайного основания используют призматические сваи сечением от 0,35 х 0,35 до 0,45 х 0,45 м из обычного и предварительно напряженного железобетона. Также используются круглые цилиндрические сваи диаметром от 0,6 до 0,8 м. В отечественном портовом строении большее распространение по сравнению с круглыми цилиндрическими сваями получили обычные и предварительно напряженные сваи-оболочки диаметром 1,0-1,2 м и особенно 1,6 м. Также применяются сваи-оболочки диаметром 2,0 м и более. При передачи на сквозные сооружения значительных горизонтальных нагрузок в свайные основания, кроме вертикальных вводят наклонные сваи или козловые опоры. Сваи-оболочки, имеющие повышенную жесткость, погружают только вертикально.

Верхние строения сквозных железобетонных причалов выполняются из сборного или монолитного железобетона. Недостатком монолитного верхнего строения по сравнению является необходимость устройства сложной в изготовлении и дорогостоящей

100

опалубки. Кроме того, при этом расходуется большое количество леса, который после бетонирования трудно разобрать для повторного использования.

В портовом строении в основном используют сборные конструкции, наиболее рациональные по стоимости и срокам возведения. Лучшими считаются конструкции, допускающие полную или почти полную сборку готовых элементов на месте.

Сквозные железобетонные причалы на призматических сваях могут быть выполнены в виде набережных-эстакад, оторочек, пирсов и рейдовых причалов.

На рисунках приведены примеры набережных эстакад из железобетона с монолитным и сборным верхним строением. Основанием эстакады, построенной в Сан-Франциско (рис. а) являются сваи из предварительно напряженного железобетона. Верхнее строение - плита толщиной 46 см из монолитного железобетона. Поверх плиты отсыпан балластный слой из песка, по которому уложено асфальтовое покрытие на щебеночном основании. В последние годы в практике отечественного портостроения отказались от отсыпки балластного слоя, который существенно не улучшает работу сооружения, но увеличивает нагрузку на него и способствует задержанию влаги.

Другим примером подобного сооружения являются набережные с глубинами 8,25-11,5 м, построенные в Одесском, Николаевском и ряде других портов (рис. б). Верхнее строение набережных выполнено из сборного железобетона, а в качестве опор использованы предварительно напряженные сваи с сечением 0,4 х 0,4 м. Плиты верхнего строения заготовлены на берегу и уложены на наголовники, закрепляемые на сваях.

Набережные эстакады из железобетона с монолитным (а) и со сборным верхним строением (б)

1 – сваи; 2 – потерна; 3 – балластный слой; 4 – ростверк в виде железобетонной плиты; 5 – наголовники.

101

В тех случаях, когда в районе строительства причалов наблюдается значительное перемещение наносов, оказывающих истирающее воздействие на сваи, последние группируют в кусты и защищают оболочками из металла или железобетона.

Набережная со свайным основанием в виде кустов1 – сваи; 2 – оболочка; 3 – железобетонные ящики; 4 – железобетонные короба

С увеличением глубин и нагрузок при слабых грунтах используют опоры с повышенной несущей способностью, которые могут быть устроены в виде железобетонных или металлических свай- оболочек, цилиндров с винтовой лопастью и т.п.

При устройстве набережных со свайным основанием могут применяться конструкции на двух железобетонных сваях-оболочках или на четырех ( для крупнотоннажных судов, глубины 15-20 м) диаметром от 1,6 м и толщиной стенок 0,15 м.

Набережные на сваях оболочках

После погружения специальным вибратором до проектной отметки свай-оболочек на них устанавливают железобетонные Т-образные продольные ригели, которые служат опорами для поперечных тавровых панелей, положенных вплотную одна к другой. Образующееся при этом сплошное верхнее строение покрывают слоем бетона.

102

Сквозные причальные сооружения на стальных сваях.Применение такого материала как сталь применяется только в

тех случаях, когда его трудно заменить другим материалом. Например, применение свай значительной длины (более 25 м) из железобетона вызывает затруднение в процессе строительства сооружений.

В связи с увеличением глубин для обслуживания крупнотоннажных судов достаточно широко применяются причальные сооружения сквозной конструкции на металлических сваях. Стальные сваи лучше железобетонных свай воспринимают динамические нагрузки, большие по значению изгибающие моменты, а также сжимающие и растягивающие напряжения..

Металлические конструкции иногда рационально использовать при наличии стальных изделий (рельсы, трубы и т.п.), которые после употребления по прямому назначению могут быть использованы в качестве свай и элементов верхнего строения.

В портостроении для возведения сквозных причалов применяют в основном стальные трубы диаметром до 2 м. Для повышения несущей способности стальных свай предусматривают конструктивные различные мероприятия. Одним из них является бетонирование полостей свай, что приводит к увеличению несущей способности свай на изгиб до 50%. Основным недостатком стальных труб является их коррозия вследствие вредного воздействия морской среды, особенно в зонах переменного уровня воды и всплеска. Для защиты свай от коррозии применяются различные конструктивные и другие мероприятия. В зонах переменного уровня и всплеска применяют обшивки коррозийностойкими материалами. Для облицовки свай применяются также различные сплавы, резиновые и пластмассовые покрытия. Для покрытий наряду с традиционными материалами (кузбаслак, асфальт) используются эпоксидные смолы, специальные краски и др.

Верхние строения сквозных причальных сооружений на металлических сваях выполняются обычно из железобетона или металла. Преимущественное значение получили железобетонные верхние строения, как монолитные, так и сборно-монолитные.

Причальные сооружения на металлических сваях с железобетонным верхним строением а – причал для руды; б – контейнерный причал; 1 – стальные сваи диаметром 1016 мм; 2 и 4 – нижние границы бетонирования свай; 3 – металлические сваи диаметром 762 мм

103

Сквозные причальные сооружения на деревянных сваях.В прошлом довольно широко применялись в морях, где нет

древоточцев (на Каспии, Балтике и Севере). Однако в последние десятилетия наблюдается рост глубин у кордона и нагрузки на причалы, а также в связи с дефицитом длинномерного гидротехнического леса использование дерева повсеместно сократилось. Исключение составляют США и Канада, где деревянные сваи еще применяются для строительства причальных сооружений.

В наших северных портах (Мурманск, Архангельск и др.) сохранились старые и строят новые причальные сооружения из дерева. Однако в современном портостроении дерево используется в основном для отбойных приспособлений, воспринимающих ударные нагрузки судов и т.п.

Сквозные причальные сооружения на специальных основаниях

Применяются в отдельных случаях, например при больших толщах слабых грунтов и при расположении плотных или скальных грунтов на недосягаемой для обычных свай и оболочек глубине, при тяжелых гидрометеорологических условиях, агрессивности воды и др.

При большой толще слабых грунтов основания применяются сквозные причальные сооружения на колоннах, опирающихся на низкий свайный ростверк или кусты свай. Основание набережной выполнено из двух продольных рядов железобетонных колонн-оболочек диаметром 1,55 м, опертых на кусты свай. Шаг колонн в продольном направлении 8 м. В нижней части колонны- оболочки имеются раструбы. Кусты из девяти деревянных свай заходят в полость оболочки примерно на 1,5 м. Внутренние полости колонн заполнены бетоном. Для восприятия горизонтальных нагрузок и обеспечения необходимой жесткости сооружения в тыловой части забиты козловые железобетонные сваи сечением 0,43 х 0,43 м. Верхнее строение набережной эстакады монолитное железобетонное.

Для увеличения жесткости сооружения иногда отдельные колонны-оболочки объединяются в пространственную конструкцию.

Набережная эстакада с основанием из колонн-оболочек, опертых на

кусты свай (Владивосток) 1 – железобетонные оболочки

(d=1,55 м, шаг 8 м); 2 – железобетонные сваи

сечением 0,43 х 0,43 м; 3 – кусты свай

104

Сквозные причальные сооружения на гравитационных опорах.Обычно возводятся при наличии плотных естественных

оснований с высокой несущей способностью, особенно когда погружение свай в основание затруднено или невозможно. Такие сооружения представляют собой конструкцию мостового типа с различными опорами: из массивов-гигантов, кладки бетонных массивов, ряжей, плоских или пространственных конструкций.

Верхнее строение самих бычковых гравитационных опор выполняются из монолитного бетона или железобетона, а пролетные строения чаще всего делаются сборно-монолитными железобетонными. При больших расстояниях между бычковыми опорами и при значительных нагрузках пролетное строение может быть выполнено из металлических балок или ферм.

Отдельные гравитационные опоры сквозных причальных сооружений могут также выполняться из колонн-оболочек большого диаметра 3-10 м. В этом случае оболочки незначительно заглубляются в грунт (2-4 м) и обычно заполняются песком.

Сквозные причальные сооружения на опорах гравитационного типа

а – из массивной кладки; б – из массивов-гигантов; в – из железобетонных блоков; г – в виде пространственной металлической конструкции; 1 –

железобетонные оболочки; 2 – стальные трубы

105

Узкие и широкие пирсы

Отличительной особенностью причальных сооружений в виде пирсов является возможность двусторонней швартовки судов. Пирсы бывают узкие и широкие. Узкие пирсы не позволяют складировать значительное количество грузов, поэтому они используются для переработки грузов, не требующих большой площади для складирования непосредственно у причалов, например для:- перегрузки нефти при наличии парка резервуаров на береговых площадках, соединенного с причалом трубопроводами;- перегрузки руды и других подобных грузов, допускающих хранение на открытых складских площадях на берегу;- перегрузки зерна, хранящиеся в элеваторах большой вместимости, соединенных с причалами закрытыми галереями, в которых размещаются конвейерные линии.

В некоторых случаях по условиям эксплуатации с одной стороны пирса швартуются суда больших размеров, а с другой – меньших. Иногда целесообразно располагать пирсы не перпендикулярно берегу, а под углом или даже параллельно, соединяя пирс с территорией с помощью эстакады.

Узкие пирсы часто используются также в качестве пассажирских причалов. Для переработки грузов, требующих значительной площади для складирования вблизи причалов (штучные грузы, оборудование, тяжеловесные грузы и др.), используются широкие пирсы.

Узкие пирсы.Возводят из железобетона или металла. Конструкция зависит от

смонтированных на них перегрузочных устройств. Свайное основание таких пирсов образовано из железобетонных свай длиной до 25 м. Вертикальные сваи имеют поперечное сечение 0,45 х 0,45 м. Для восприятия горизонтальных нагрузок от подходящих и пришвартованных судов в состав свайного основания включены наклонные сваи. Эти сваи после забивки, до того как их связывают с другими сваями и верхним строением, испытывают большие изгибающие моменты от собственной массы. Поэтому наклонные сваи иногда делают с утолщением внизу.. Верхнее строение образовано из поперечных и продольных балок плиты, а также некоторых дополнительных элементов. На поверхности плиты имеется слой песчаного балласта.

Наиболее широкое распространение получили узкие пирсы на основании из металлических свай. Примером такого пирса для

106

рудовозов дедвейтом до 250 тыс.т. является сооружение, показанное на рисунке.

Причал в виде узкого свайного пирсаа – план; б – поперечный разрез; 1 – соединительная эстакада; 2 – швартовные

палы; 3 – основная причальная часть

Иную компоновку имеют пирсы для нефтетанкеров. Основная часть пирса – технологическая площадка – представляет собой платформу на основании из металлических свай. Усилие от навала судов передается на отбойные палы, которые состоят из группы вертикальных металлических трубчатых свай большого диаметра, связанных по верху и снабженных мощными отбойными приспособлениями. Пирсы этого типа могут быть расположены параллельно, перпендикулярно или под острым углом к берегу, а также могут быть соединены с берегом эстакадой или подводным нефтепроводом. При отсутствии соединительной эстакады пирс превращается в стационарный рейдовый причал.

Пирс для нефтетанкеров облегченной конструкцииа – фасад; б – поперечный разрез с соединительной эстакадой; 1 – швартовный

пал; 2 – отбойный пал; 3 – технологическая площадка; 4 – шланговые устройства; 5 – соединительная эстакада

Кроме того используются пирсы с опорами , изготовленными из круглых коробчатых массивов-гигантов, соединенных между собой

107

мостами, несущими трубопроводы и вспомогательные служебные мостики.

Пирс на круглых массивах-гигантаха – план; б – поперечный разрез; 1 – соединительная дамба; 2 – круглые

массивы-гиганты; 3 – соединительные мостики

Широкие пирсы.Далеко не всегда узкие пирсы удовлетворяют современной

технологии переработки грузов, поэтому применяют широкие пирсы.Обычно они образуются из двух набережных, расположенных

тыловыми сторонами одна к другой на расстоянии, достаточном для образования необходимой территории между ними.. Пространство, образующее эту территорию, заполняется грунтом и имеет хорошее покрытие для перемещения транспортных и перегрузочных средств. При достаточной ширине пирса на его территории сооружаются склады и открытые складские площадки. Особенно для случаев, когда широкий пирс используется для перегрузки штучных грузов или контейнеров – ширина пирсов в этом случае должна быть более 300 м. При большой ширине пирсов для причаливания судов может быть использована также и его торцовая часть. Это обычно делается в том случае, если транспортирование грузов производится безрельсовым транспортом. Основными гидротехническими сооружениями широких пирсов являются набережные.

По конструкции причальных стенок широкие пирсы по существу ни чем не отличаются от набережных – стен или эстакад. Схемы некоторых широких пирсов показаны на рисунках.

Широкие пирсы с параллельными стенками из правильной массивной кладки (рис. а) используются в Баку, Новороссийске и др. отечественных портах.

После возведения параллельных боковых стенок, расположенных на расстоянии Во, определяемым эксплуатационными соображениями, устраивают торцовую стенку, а затем производят регулирование территории до проектной отметки.

108

Часто глубины причалов с обеих сторон бывают одинаковыми. Однако встречаются и такие случаи, когда по характеру и направлению грузопотока пирс используется для перевалки грузов с малых судов на большие и наоборот, например, при переработке грузов в аванпортах, устьевых портах, обслуживающих морские и речные суда. В подобных условиях поступающие грузы, часто не попадая на берег, перерабатываются по схеме судно – склад – судно через пирс. В этом случае глубины причалов с разных сторон пирса могут быть различными.

Конструкция стен с обеих сторон пирса чаще всего бывают одинаковыми (а, б и г). Однако может оказаться, что по геологическим условиям и другим факторам параллельные стенки пирса целесообразно выполнять разных конструкций (рис. в).

Типы широких пирсов

а – в виде массивных стенок; б – заанкерованные больверки; в - свайные ростверки с передним или задним шпунтом; г – эстакады на колоннах

Швартовные устройства и отбойные приспособления

Назначение швартовных устройств и отбойных приспособлений.

Для нормальной эксплуатации причалы должны быть оснащены целым комплексом вспомогательных устройств. Важнейшими являются устройства, предназначенные для защиты причалов от повреждений при подходе и стоянки судов у причалов, так называемые отбойные приспособления, и устройства, которые позволяют закрепить суда у причалов и ограничить их перемещения под воздействием ветра и течений, так называемые швартовные устройства.

Отбойные приспособления могут быть двух типов: в виде жестких конструкций и типа амортизаторов. Жесткие отбойные

109

приспособления только защищают от повреждений те элементы причала, которые непосредственно соприкасаются с судном.

В этом случае нагрузки от судов полностью воспринимаются причальными сооружениями.

Отбойные приспособления типа амортизаторов, кроме непосредственной защиты конструкций, поглощают часть энергии швартующегося судна, применяются на причалах для крупнотоннажных судов.

Отбойные приспособления должны иметь относительно небольшие размеры к причальной линии, быть простыми и надежными в работе и легко взаимозаменяемыми. Кроме того, отбойные приспособления должны выполняться из недефицитных материалов и иметь невысокую стоимость.

Надежная и безопасная эксплуатация судов, стоящих у причалов, наряду с применением отбойных приспособлений обеспечивается наличием достаточного числа удачно размещенных швартовных канатов и швартовных устройств, к которым относятся тумбы, рымы, гаки.

Швартовные канаты.

Канаты могут быть изготовлены из стальных проволок, органических и искусственных волокон. Стальные канаты отличаются между собой числом прядей, числом проволок в прядях, характером свивки и т.п. Канаты из органических волокон в зависимости от вида применяемого материала могут быть пеньковыми, манильскими и сизальскими, которые изготавливаются из волокон соответственно конопли, бананового дерева и агавы. Канат пеньковый может быть несмоленый (бельный) и смоленый (не боится сырости). Для изготовления швартовных канатов в последнее время все чаще применяют синтетические материалы: нейлон, капрон, перлон. По своим эксплуатационным свойствам (прочности, водостойкости, гибкости и т.п.) эти канаты значительно превосходят лучшие канаты из растительных волокон. Важнейшими характеристиками швартовных канатов являются их разрывные усилия и их деформативные свойства. При стоянке судна у причала оно закрепляется с помощью швартовных канатов, заводимых за швартовные устройства.

110

Все швартовные канаты делятся на следующие группы: носовые, кормовые, прижимные, шпринги (рис. а)

Схемы швартовки судов и расстановки тумб и палова – швартовка на причале общего назначения; б – расстановка палов нефтепричала с односторонней швартовкой; в – швартовка танкеров у нефтепричала; 1 – кормовые продольные; 2 – прижимные; 3 – шпринги; 4 – носовые продольные; 5 – концевые (усиленные) тумбы; 6 – штормовые (усиленные) тумбы; 7 – рядовые тумбы; 8 – швартовные палы; 9 – основные отбойные палы; 10 – вспомогательные отбойные палы (для малых судов); 11 – технологическая площадка; 12 – соединительная эстакада При проектировании специализированных причалов для возможности рациональной расстановки швартовных устройств и отбойных приспособлений необходимо соблюдать некоторые соотношения для расстояний между палами (рис. б), которые на

111

основании практических данных находятся в пределах: A/L = 1,25 – 1,55; E/L = 0,4 ; D/L = 0,5; D1/L< 0,3; C/L = 0,1; P/L = 0,4 – 0,7.

В зависимости от размерений конкретных судов и их расстановки у причала необходимо также определять углы швартовов в вертикальной плоскости. Длина носовых и кормовых продольных 60 – 120 м, прижимных 40 – 80, шпрингов 30 – 70 м. Указанные рекомендации в конкретных условиях нередко приходится корректировать.

На причалах в виде набережных-стенок для штучных, навалочных и других грузов, обслуживающих суда различных размерений, швартовные тумбы устанавливают на расстоянии 0,5 – 1 м от линии кордона с шагом 20 – 30 м вдоль причала. Иногда, особенно в районах с сильными ветрами, при швартовке крупнотоннажных судов, кроме основных рядовых прикордонных тумб, устанавливают более мощные тумбы у концов причалов (рис. а). Для восприятия усилий при штормах дополнительно устанавливают штормовые тумбы в тыловой зоне, т.е. обычно за подкрановыми и ЖД путями. После получения штормового предупреждения и прекращения перегрузочных работ на причале швартовы заводят за эти тумбы.

На специализированных причалах, например для танкеров, швартовные тумбы располагают несколько иначе, обеспечивая наиболее надежное раскрепление судна при действии ветра и волнения. Основные швартовные устройства – тумбы монтируют на швартовных палах. Дополнительные тумбы меньшей мощности могут быть установлены на технологической площадке других конструкциях сооружения (рис. в).

Иногда для крупнотоннажных судов устанавливают швартовные бочки, на которые заводят дополнительные швартовы. Также могут быть установлены отдельно стоящие сооружения, не соединенные с конструкцией самого причала, для восприятия горизонтальных нагрузок при швартовке – палы.

Швартовные устройства. Наиболее распространенным видом швартовного устройства

являются тумбы, которые выполняются пустотелыми из чугуна и стали. Причальные тумбы стандартизированы, Размер тумбы подбирается исходя из значения швартовного усилия для расчетного судна. Тумбы могут быть одноголовые и двухголовые (рис. а, в). Применяются также тумбы с круглым симметричным козырьком, которые иногда называют битенгами (рис. б).

Виды швартовных тумб а – одноголовая;

б – с ассиметричной головой – битенг; в - двухголовая

112

Опорная плита тумбы устанавливается непосредственно на поверхности бетона верхнего строения с подливкой цементного раствора и прикрепляется к сооружению анкерными болтами. Для швартовки катеров и малотоннажных судов используются рымы, кольца или скобы. Кроме того, около места установки рымов закрепляются стремянки, облегчающие выход из малых судов на территорию у причала.

Отбойные приспособления.Можно разделить на несколько групп : деревянные,

гидравлические и гидропневматические, пружинные, резиновые и т.д.Наиболее простым видом отбойного приспособления из дерева

являются рамы.

Отбойные рамы с лицевыми брусьямиа – вертикальными; б – горизонтальными

Лицевые брусья отбойной рамы делаются вертикальными при значительных колебаниях уровня воды, в остальных случаях – горизонтальными (см. рис.) При современных размерениях судов такие приспособления не отвечают требованиям амортизации, долговечности, их трудно навешивать на новые причалы и заменять после повреждений.. Имеются и другие разновидности деревянных отбойных приспособлений в виде пакетов бревен или брусьев,

113

подвешенных на лицевой поверхности причала или плавающих около него.

Более удачным решением во многих случаях является использование комбинированных отбойных приспособлений из дерева и автопокрышек, бывших в употреблении. Между деревянным пакетом или щитом и стенкой причала укрепляют несколько (в зависимости от длины пакета) автопокрышек, подвешенных на тросах или цепях, жестко закрепленных к пакету. Деревянные пакеты с покрышками устанавливаются по всей длине причала с небольшими разрывами между пакетами. Эффективность и долговечность отбойных приспособлений из пустых покрышек, подвешенных на лицевую поверхность причала без распределительных щитов незначительна, поэтому в большинстве случаев стали применять автопокрышки, туго набитые обрезками резины. Обрезки резины помещаются в специальные мешки, имеющие форму баллона автомобильного колеса. В этом случае тем более целесообразно использовать такие амортизаторы совместно с распределительными щитами и другими устройствами. Мощные отбойные приспособления удалось получить, нанизывая автопокрышки на оси из бревен, фашин или резиновых труб таким образом, что плоскости автопокрышек оказались перпендикулярными плоскости стенки (рис.).

Отбойные приспособления из автопокрышека – на жесткой оси; б – с фашинным заполнением; в – на резиновых трубках; 1 –

ось; 2 – покрышки; 3 – фашины; 4 – резиновые трубки

В настоящее время имеется много предложений по использованию пневматических и гидравлических отбойных приспособлений, состоящих из резиновых баллонов, заполненных воздухом.

114

Амортизаторыа – пневматический, заполненный пенопластом; б, в – гидропневматический в

холостом и рабочем состояниях

Наружный и внутренний слои амортизатора типа «Иокогама» изготавливаются из натуральной резины, внутренний армирующий – из нейлона (рис. а). Для устранения прямого удара судна о сооружение при разрыве оболочки в баллон помещают синтетическую губчатую массу. На конце амортизатора устанавливается предохранительный клапан, служащий для выпуска воздуха из амортизатора при нагрузках, превышающих проектное значение.

В США запатентована конструкция гидропневматического плавучего отбойного устройства, выполненного в виде оболочки из эластичного материала (армированной резины или эластичных пластиков). Схема такой конструкции показана на рис. Гидравлическая камера при отсутствии внешних нагрузок заполнена водой. При навале судна вода выжимается из гидравлической камеры в пневматическую камеру, таким образом, гасится энергия удара. После снятия внешней нагрузки вода через специальный патрубок быстро поступает обратно в гидравлическую камеру.

Используются также отбойные приспособления, включающие пружинные амортизаторы. Пружинный амортизатор в простейшем случае представляет собой пружину того или иного типа, заключенную в защитные цилиндры. Располагают амортизаторы между лицевой поверхностью сооружения и отбойными сваями или рамами, непосредственно воспрепятствующими усилию от навала подходящего судна. Такие амортизаторы относительно сложны в эксплуатации и поэтому их используют крайне редко.

Во многих случаях более эффективны и долговечны амортизирующие резиновые элементы заводского изготовления, которые бывают самой разнообразной формы. Широкое применение получили трубчатые амортизирующие элементы с наружным диаметром 0,4-1,0 м, их внутренний диаметр обычно равен половине наружного. Кроме того применяются конструкции диаметром до 3 м, длиной 6 м, массой 25 т.

115

Способы подвески трубчатых амортизаторов показаны на рисунке.

Способы подвески трубчатых амортизаторова – на прямолинейном участке причала; б – деталь подвески трубчатого амортизатора; в – на углу причала; г – наклонная подвеска; д – подвеска в виде гирлянд; 1 – элемент подвески; 2 – закладная деталь крепления

В последнее время применяют короткие трубчатые элементы с длиной, примерно равной внешнему диаметру.

Короткие трубчатые амортизаторы1 – амортизаторы; 2 – ограничитель; з – подвесные цепи; 4 – распределительный

щит; 5 – направляющие устройства; 6 - причал

На рисунке показан пример использования такого амортизатора. С наружным диаметром 2 м, внутренним 1,15 м и длиной 2 м. Для обеспечения равномерной передачи усилия на корпус судна отбойное приспособление имеет распределительный щит и направляющие устройства. Кроме круглых трубчатых элементов иногда используются элементы с другими поперечными сечениями (прямоугольные, квадратные, полукруглые, с полостями и без них).

116

Амортизаторы

а) б) в)

а - двойной Лорд-Сейбу; б – трапецеидальный; в – усовершенствованный трапецеидальный

Мощные амортизаторы

а – трапецеидальный с перемычкой; б – сдвоенный трапецеидальный; в – шестиугольный с перемычкой; 1 – причал; 2 – амортизатор; 3 – крепежные

детали; распределительный щит.

Палы Палы могут служить самостоятельными элементами, из которых

образуются пирсы или причалы, или входить в состав причала. Палы можно разделить на типы: - швартовные – воспринимающие только швартовные нагрузки;- отбойные – воспринимающие усилия от навала судов на

сооружение;- причальные или отбойно-швартовные – воспринимающие нагрузки

указанных выше двух типов;- направляющие – обеспечивающие правильное направление судна,

подходящего к причалу, входу в шлюз или гавань;- разворотные – служащие для поворота судна на угол до 180

градусов.Палы делятся на гибкие и жесткие.Гибкими называются весьма податливые в горизонтальном

направлении конструкции, образованные из одной или нескольких вертикальных деревянных или металлических свай. Гибкими обычно устраивают отбойные или причальные палы, так как их податливость значительно уменьшает усилия от навала судна.

117

Жесткими называются свайные палы, включающие козловые опоры из наклонных свай и гравитационные палы из массивов-гигантов, оболочек, обладающих малой податливостью. Жесткими обычно выполняются швартовные палы, для которых податливость не имеет существенного значения.

Примеры палов разных типов. Палы из дерева применяются уже в течение многих столетий,

хорошо гасят энергию и равномерно распределяют местные усилия, но они недолговечны.

Металлические палы могут быть выполнены из одной или нескольких свай трубчатого или фасонного сечения. Простейшую конструкцию имеют палы, состоящую из отдельных трубчатых свай.

Палы из одиночных свайа – группа из двух одиночных отбойных и одного одиночного причального палов;

б – то же в плане; 1 – сваи; 2 – распределительная плита; 3 – швартовное устройство

Также к жестким относятся палы из металлического шпунта, образующего ячейки, заполняемые песком; палы из оболочек большого диаметра; палы из массивов-гигантов и др.

Пал в виде ячейки из плоского Пал в виде круглого массива-гиганта металлического шпунта 1 – массив-гигант; 2 – отбойная свая; 1 – отбойные устройства; 3 – амортизатор Рейкина2 – железобетонное верхнеестроение пала; 3 – пал;4 – песочное заполнение

118

Если жесткий пал применяется в качестве отбойного и при этом нужно обеспечить гашение значительной энергии, то для этой цели приходится использовать амортизирующие отбойные приспособления.

В некоторых случаях палы сооружаются из шпунтовых свай, число которых определяют в зависимости от передаваемых на них нагрузок. Могут быть выполнены в виде пространственных металлических ферм, которые опираются на отдельные каменные постели. Основанием такого пала служит низкий свайный ростверк, который передает на грунт горизонтальные нагрузки. Для восприятия усилия от навала судов палы снабжены гравитационными отбойными приспособлениями в виде бетонных массивов массой по 75 т, подвешенных на тягах к верхнему строению опор. Если палы предназначаются только для установки швартовных приспособлений и контакт их с подходящим судном невозможен, отбойные приспособления на палах не устанавливаются.

Пал из шпунтовых свай и в виде металлических ферма – пал из двутаврового шпунта; б – двутавровый шпунт; в – пал в виде

металлической фермы с гравитационным отбойным приспособлением; 1 – верхнее строение пала; 2 – свая из двутаврового шпунта; 3 – гравитационное

отбойное приспособление; 4 – металлическая ферма; 5 – основание фермы; 6 – каменная постель.

Применяются жесткие палы на основании из наклонных бурозаливных свай с бетонным верхним строением. Иногда палы возводят на основании из железобетонных свай. В этом случае вся энергия подходящего судна должна поглощаться амортизирующими отбойными приспособлениями. В последние годы были предложены принципиально новые конструкции палов, включающие плавучие элементы. Опорный элемент пала шарнирно соединен со стойкой, на которой крепится плавучий элемент. При навале судна на пал, стойка наклоняется, плавучий элемент погружается в воду и благодаря этому гасится энергия подходящего судна.

119

Пал на трубчатых бурозаливных сваях Пал с наклоняющейся стойкой

1 – отбойные устройства; 2 – верхнее 1 – пал; 2 - поплавок строение пала; 3 – бурозаливные сваи; 4 – песчаный грунт; 5 – скальный грунт

Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения

Для рациональной эксплуатации существующих и проектирования новых причальных сооружений важен учет сил и нагрузок. Силы и нагрузки, действующие на причальные сооружения, могут быть постоянными и временными, в том числе длительно действующими, кратковременными и особыми.

К постоянным нагрузкам относятся нагрузки от собственной массы сооружения и массы грунта находящегося на нем; нагрузки от постоянных объектов и оборудования технологического назначения (складов, эстакад и т.д.).

К временным нагрузкам длительно действующим относятся нагрузки от подвижного технологического оборудования (кранов, перегружателей и т.п.), транспортных средств, складируемых грузов.

К временным кратковременным нагрузкам относятся нагрузки от судов (швартовные усилия и навал судна, стоящего у причала или подходящего к нему), ледовые, волновые и действующие в строительный период.

Особыми являются распределенные поверхностные нагрузки от воздействия воды, вызванные снижением ее уровня перед сооружением в условиях выхода из строя половины дренажных сооружений, а также сейсмические нагрузки.

Эксплуатационные нагрузки.Подразделяются на две группы:

120

1. Нагрузки от передвижных перегрузочных механизмов и транспортных средств, передаваемые на причальные сооружения в виде ряда сосредоточенных сил от катков и колес.2. Нагрузки от складируемых грузов

Размеры, схемы нагрузок первой группы зависят от грузоподъемности и типов перегрузочных механизмов и транспортных средств. Характеристики нагрузок приводятся в паспортах перегрузочных механизмов и соответствующих нормативных документах.

По второй группе распределенные поверхностные нагрузки от складируемых грузов зависят от рода груза, высоты его штабеля и определяются по формуле (Па): q = 10 x h, где: q – нагрузка в Па;- плотность груза, кг/ м. куб;- h – высота штабеля, м.

Высота штабеля зависит от ряда факторов:- вида груза, его места расположения (у кордона или в тылу причала); - противопожарных требований, прочности тары для тарно-штучных грузов и т.д.

В зависимости от назначения причала нагрузки на причальные сооружения подразделяются на три категории: 1. Для навалочных грузов (при крановых схемах механизации),

металлов, оборудования, тяжеловесных грузов, сборных штучных грузов и круглого леса.

2. Для минерально-строительных материалов, пиломатериалов и тарно-штучных грузов на специализированных причалах.

Для зерновых и нефтеналивных грузов, грузопассажирских операций и служебно-вспомогательного флота.

Специализированные причалы для контейнеров, руды и прочих грузов можно проектировать с расчетом на внекатегорийные нагрузки. Нагрузка от кранов зависит от их грузоподъемности и типа, выбираемы в зависимости от рода грузов, а следовательно от категорий, приведенных выше. Категории нагрузок влияют также на нагрузки от железнодорожного состава и безрельсового транспорта.

Опыт эксплуатации показывает, что значение нагрузки в существенной мере зависит от рода складируемого груза. Так, тарно-упаковочные грузы (в мешках, в ящиках и т.п.), высота штабелей которых ограничивается прочностью тары, оказывают сравнительно небольшие распределенные поверхностные нагрузки 10-30 кПа. Несколько выше распределенная поверхностная нагрузка от оборудования и тяжеловесных грузов (30-60 кПа). Более значительные распределенные нагрузки возникают от воздействия металлических грузов (чушки, прокат) и навалочных грузов (руда,

121

уголь). Груз, расположенный на различных расстояниях от линии кордона, оказывает различное влияние на причальное сооружение. Как правило, по мере удаления вглубь территории влияние складируемой нагрузки на конструкцию сооружения уменьшается. Поэтому для рационального использования несущей способности причального сооружения нагрузки, согласно нормам технологического проектирования (НТП), нормируют по четырем зонам

Схема распределения равномерной нагрузки по зонам

З о н а А Прилегает непосредственно к линии кордона, где могут оказаться случайные грузы с ограниченной высотой штабеля, значение распределенной поверхности нагрузки берется наименьшей, равной 0,5q1. Ширина этой зоны назначается из условия обеспечения свободного перемещения портальных кранов вдоль причала, поэтому зона заканчивается на расстоянии 2 м от первого подкранового пути. При обычных расстояниях между линией кордона и первым подкрановым рельсом 2,25-2,75 м эта зона практически отсутствует.

З о н а Б для расположения основных перегрузочных механизмов и прикордонных транспортных устройств. Возможная высота штабелей складируемых грузов здесь тоже ограничена из-за сравнительно небольшой ширины этой зоны. Кроме того нагрузки в этой зоне оказывают непосредственное воздействие на причальные сооружения, поэтому большие значения этих нагрузок не всегда могут быть оправданы из-за необходимости утяжеления причальных сооружений.

Распределенная поверхностная нагрузка в этой зоне равна q1, а ширина грузовой полосы Б = К – 4 м, где К – ширина колеи. Для двухпутного портала Б = 10,5 – 4 = 6,5 м, а для трехпутного Б = 15,3 – 4 = 11,3 м. Зоны А и Б составляют прикордонный участок территории причала.

З о н а В - переходная зона, в которой располагаются откосы штабелей навалочных грузов. Ширина ее определяется заложением откоса штабеля. При складировании грузов, не создающих откосов

122

(контейнеры, пиломатериалы и т.п.), эта зона отсутствует, распределенная поверхностная нагрузка в этой зоне равна q2.

З о н а Г - тыловая зона. Распределенная поверхностная нагрузка от складируемых грузов здесь наибольшая и равна q3, так как высоты в этой зоне могут быть приняты предельно допустимыми для данного рода грузы. Ширина этой зоны ограничивается радиусом действия перегрузочных машин и размерами тыловой территории. С учетом сказанного характеристика нагрузок по зонам для различных категорий грузов нормируется в соответствии с табличными значениями.

Общая масса складируемых по всем зонам грузов характеризует грузоподъемность причала. Эксплуатационная практика показывает, что при перегрузочных операциях по схеме берег-море и обратно, как правило, имеется некоторый разрыв между поступающими и отправляемыми грузами. С увеличением грузовой емкости причала значительно улучшаются эксплуатационные показатели. С другой стороны, согласно правилам технической эксплуатации для обеспечения безопасности сооружения нагрузки от складируемых грузов не должны превышать установленных паспортом причала пределов.

Нагрузки от судов.К ним относятся:

1. Нагрузки от навала на причальное сооружение пришвартованного судна.

2. Нагрузки от натяжения швартовов.3. Нагрузки от навала судна при подходе к сооружению.

Навал на причальное сооружение пришвартованного судна обуславливается воздействием на судно ветра и течения, направленных в сторону причала. Зависит от скорости ветра и парусности судна.

При стоянке судна у причального фронта, образованного палами, нагрузка от навала судна передается в виде сосредоточенных сил, причем только на те палы, которые расположены в пределах прямолинейно части борта судна. Распределение нагрузки на палы производят с учетом их жесткости.

Нагрузки на причальное сооружение от натяжения швартовов обуславливаются действием на судно ветра и течения, направленных от причала (в сторону акватории).

Нагрузка от навала судна при его подходе к причалу обуславливается тем, что в момент контакта с причальным сооружением судно еще обладает некоторой непогашенной скоростью. Характер изменения этой нагрузки во времени, и ее значение зависят от целого ряда факторов:

123

- массы судна и присоединенной массы воды;- массы сооружения;- конструкции отбойных устройств;- угла подхода судна к сооружению;- скорости судна;- возможность судна поворачиваться в плане и т.д.

Волновое воздействие.В защищенных акваториях образуется обычно незначительное

волнение, не оказывающее ощутимого влияния на причальные сооружения. Однако в некоторых случаях (рейдовые причалы, недостаточно защищенные акватории и бухты) волновое давление на причальные сооружения может быть значительным. Методика определения этого давления приведена в СниП 57-75.

Ледовые нагрузки.Оказывают существенное влияние на работу причальных

сооружений в районах со сравнительно тяжелыми ледовыми условиями. В практике эксплуатации портов были случаи, когда причальные сооружения получали серьезные повреждения и даже подвергались полному разрушению льдом в результате недоучета ледовых нагрузок при проектировании сооружений.

Воздействие льда на сооружения обуславливается температурными деформациями льда. Перемещением льда под действием ветра и течения, а также колебаниями уровня воды в водоеме. Силовое воздействие льда проявляется в виде навала ледяных полей на сооружение, удара льдин о сооружение, а также зависания примерзшего к сооружению льда при колебаниях уровня воды. Различают два вида воздействия движущихся льдин на отдельные опоры: льдина, ударившись об опору, полностью останавливается или, продолжая двигаться, прорезается опорой. В последнем случае нагрузка на опору часто оказывается наибольшей, так как ее значение обуславливается прочностью самого льда. Особым видом воздействия льда является истирание им элементов сооружения, что необходимо учитывать при проектировании сооружений.

Рекомендации по определению ледовых нагрузок на причальные сооружения приведены в СНиП 57-75.

Воздействие грунта.Боковое воздействие грунта возникает во всех случаях, когда

сооружение в виде стенки поддерживает засыпку с тыловой стороны.

124

Для гравитационных причальных сооружений и больверков под этим воздействием возникает основная нагрузка на причал.

Различают два вида грунтов – сыпучие и связные. В сыпучих грунтах (песок, гравий, щебень и т.п.) между зернами возникают только силы трения. В связных же (глинистых) грунтах, кроме сил трения, образуются силы сцепления при взаимодействии жидкости в опорах с мельчайшими частицами глинистых грунтов.

В причальных сооружениях в качестве засыпки применяют, как правило, сыпучие грунты. Они хорошо пропускают грунтовые воды, исключают возможность образования гидростатического давления, возникающего при повышении уровня воды с тыловой стороны над горизонтом моря. Кроме того, сыпучие грунты быстро уплотняются. Глинистые же грунты в течение длительного времени дают осадки. Существенным недостатком глинистых грунтов является также вымывание мельчайших частиц через швы сооружения, набухание при увлажнении и т.д.

СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫЕ РАЙОНЫ ПОРТА

Общие сведения.Специализированными называются районы порта в которых

производится переработка какого-либо груза одного вида по определенной технологии. К таким районам относятся: контейнерные, для перегрузки методом наката, для навалочных и наливных грузов, для приема и обработки судов-лихтеровозов, пассажирские.

Перевозки указанных грузов осуществляются, как правило, крупнотоннажными специализированными судами, что потребовало увеличения пропускной способности причалов, прежде всего, благодаря использованию высокопроизводительных перегрузочных установок, внедрению новых технологий перегрузочных работ.

Увеличение дедвейта специализированных судов и использование новой перегрузочной техники вызвали необходимость строительства причалов с глубинами 15-25 м и более и увеличение нагрузки на причалы: горизонтальных (в основном от судов) и вертикальных (от увеличения массы перегрузочных механизмов и складируемых грузов).

Контейнерные районы.Специализированные районы для контейнеров имеют ряд

характерных особенностей, отличающих их от районов для тарно-штучных грузов. К числу основных особенностей районов для контейнеров относятся:

125

1. Большие территории, которые требуются для перегрузки и хранения контейнеров.(коэффициент использования полезной площади при применении мостовых перегружателей равен 0,75, при применении автопогрузчиков с боковым захватом – 0,35-0,40, при применении автоконтейнеровозов – 0,25).2. Тяжелое подъемно-транспортное оборудование, используемое для перегрузочных операций с контейнерами (мостовые перегружатели, автопогрузчики, автоконтейнеровозы и т.п.).3. Значительные сосредоточенные нагрузки, передающиеся от складирования контейнеров .4. Мощное покрытие территории из армированного железобетона толщиной свыше 20 см, а иногда 40-60 см

На рисунке показана компоновка и поперечный разрез перегрузочного контейнерного терминала в Восточном порту (Приморский край), вступившего в эксплуатацию в 1976 году. Пропускная способность 70 тыс. контейнеров в год. Комплекс имеет четыре причальных перегружателя, четыре козловых крана, 20 портальных погрузчиков. Предусмотрена возможность приема судов с горизонтальной погрузкой.

Контейнерный терминал в порту Восточный

На сортировочной площади контейнеры накапливаются по судовым партиям, каждая из которых предназначена для рейса определенного судна. В состав судовой партии контейнеры

126

группируются по портам разгрузки судна, размерам и массе. Выгруженные из судов контейнеры группируют по назначению и отправляют из порта после соответствующего расформирования партий.

При правильной организации работы на перегрузку одного палубного контейнера затрачивается всего около 1,5 мин, контейнера из трюма около 2 мин. При выполнении одновременно погрузки и разгрузки судна на перемещение контейнера из трюма на берег или обратно затрачиваются в среднем тоже 1,5 мин. С помощью двух перегружателей выгружают 1000 контейнеров и одновременно погружают такое же число, затрачивая около 30 часов. Если в каждом контейнере находится в среднем 12-14 тонн груза, то судно обрабатывают с интенсивностью около 700-900 тонн в час, т.е. в 6-8 раз быстрее, чем при перегрузке обычных тарно-штучных грузов.

Контейнерные причалы имеют, как правило, фронтальную компоновку, т.е. располагаются вдоль территории, на которой складируются контейнеры. Использование пирсов для размещения контейнерного причала не может считаться удачным решением, так как в этом случае трудно обеспечить нужную ширину складской площади. Конструкции причалов самые различные.

Контейнерный причал Контейнерный причал свайной

из массивов – гигантов конструкции1 – склад комплектования контейнеров 1 – металлический шпунтовый ряд, (основная часть контейнеров хранится экранированный двумя рядами на открытых площадках); железобетонных свай;2 – контейнерный перегружатель; 2 – подкрановые пути контейнерного 3 – массив-гигант; перегружателя

Контейнерный причал Контейнерный причал в виде больверка из металлических с волногасящей камерой

127

свай1 – подкрановые пути контейнерных 1 - передний металлический шпунт;перегружателей; 2 – металлические сжатые сваи с 2 – частокол из стальных трубчатых открылками; свай; 3 – волногасящая камера; 4 – железобетонное верхнее строение

Районы для приема и обработки судов-лихтеровозов.Суда-лихтеровозы перевозят большегрузные плавучие

контейнеры (лихтеры), которые могут быть доставлены по внутренним водным путям непосредственно к потребителю без дополнительной погрузки на речные суда.

При использовании лихтеровозов в портах должны быть специальные районы для стоянки этих судов. Районы для лихтеровозов должны иметь достаточно обширную, глубоководную и защищенную от волнения акваторию для якорной стоянки судов или для стоянки судов у швартовных палов. Акватория связана с реками и каналами, ведущими во внутренние районы страны, и вместе с тем расположена вблизи выхода в море. Акватория бассейна должна быть площадью не менее 1,3 га с глубинами 4-5 м. Разработаны примерные планировочные схемы береговых сооружений районов с учетом того, что наряду с лихтерами лихтеровозами будут доставляться также контейнеры.

План района порта для приема План района порта для судов

лихтеровозов и контейнеровозов с генеральными грузами, навалочными1 – лихтер; 2 – места для хранения грузами, контейнерами и лихтеровозовна складской площадке контейнеров 1 – места для перегрузки контейнеров;и для их перегрузки на средства на- 2 – места для перегрузки генеральных земного транспорта; 3 – контейнер- и навалочных грузов; ный перегружатель; 4 – контейнеро- 3 – бассейн для лихтеров;воз; 5 – причал для судов с горизон- 4 – открытая складская площадка тальной погрузкой; 6 – места стоянкилихтеров

128

К примеру, в дельте р.Дунай построен порт Усть-Дунайск, предназначенный для приема, безопасной стоянки и обработки лихтеровозов, загрузки и выгрузки лихтеров, стоянки их у причалов до дальнейшей их буксировки буксирами по Дунаю, стоянки других судов, обеспечением судов водой и продовольствием, бункеровки, Накопления лихтеров для погрузки на суда и отправления их на формировочный рейд. Там лихтеры составляют в караваны и буксируют вверх по реке.

В порту Сан-Франциско введен в эксплуатацию район для обслуживания лихтеровозов.

Район для обслуживания лихтеровозов в порту Сан-Франциско

1 – бассейн обслуживания лихтеров; 2 – крытый причал-склад для обслуживания лихтеров; 3 – склад контейнеров; 4 – лихтеровоз у причала; 5 – контейнерный перегружатель

В этом районе имеются два глубоководных причала для обслуживания контейнеровозов и судов смешанного назначения – лихтеровозов-контейнеровозов. На прилегающей территории расположены открытые складские площадки (90 тыс.м.кв.) для хранения контейнеров. Под углом к глубоководным причалам расположена крытая набережная для загрузки и разгрузки лихтеров. На этой же набережной расположен склад с размерами в плане 260 х 80 м, на котором размещается груз. Параллельно набережной расположены оградительные сооружения, образующие бассейн для отстоя лихтеров. Доставка лихтеров к месту погрузки на лихтеровозы производится буксирами. Лихтеры поднимают из воды судовым портальным краном грузоподъемностью 460 т, перемещающимся от кормы, где принимаются лихтеры, вдоль корпуса судна к месту установки соответствующего лихтера. Выгрузка лихтеров производится в обратном порядке. Лихтеры выгружают у набережной при помощи кранов, которые перемещаются по подкрановым путям, подвешенным к перекрытию лихтерных причалов и складов. Кран

129

грузоподъемностью 9 тонн используется также для подъема порожних лихтеров из воды в целях осмотра и ремонта.

Причалы для обработки лихтеров, которые можно рассматривать как плавучие контейнеры, представляют собой мелководные причалы обычной конструкции.

Районы для судов с горизонтальной грузообработкой.Для судов с горизонтальной грузообработкой строятся

специализированные комплексы. Это суда типа «Ро-Ро»: Ро-12 (объем грузовых помещений 12 тыс. м.куб.), Ро-30, Ро-60.. Главным преимуществом таких судов является сам принцип колесной накатки, позволяющей в 3-5 раз сократить сроки перегрузочных работ и отказаться от кранового оборудования на причалах.

Связь судна с причалом осуществляется с помощью носовой рампы длиной 23 м, шириной 7 м, поворачивающейся к обоим бортам на угол до 45 градусов. Рампу можно устанавливать при отметках верха причала 1,8-3,5 метра. Типовая планировка перегрузочного контейнерного комплекса с причалом для судов с горизонтальной погрузкой показана на рисунке.

Причал для судов с горизонтальной грузообработкой

1 – судно; 2 – стационарная рампа; 3 – рампа для автомобилей; 4 – сходни для пассажиров; 5 – площадка для автомобилей, ожидающих погрузки; 6 - сортировочная площадка для автомобилей; 7 – площадка для таможенного досмотра; 8 – подъездная дорога для пассажиров и автомобилей; 9 – стоянка портовой механизации; 10 – подъездная автомобильная дорога для грузового транспорта; 11 – козловые краны; 12 – склад для контейнеров; 13 – контейнерные перегружатели; 14 – стоянка трейлеров.

Для таких судов используются специальные причалы, которые позволяют подавать на суда и выгружать из них контейнеры на специальных тележках, автомобили и другую колесную технику через носовые или кормовые лацпорты.

130

Продольный разрез подобного причала (рисунок) состоит из береговой рампы, части береговой территории или причала, прилегающих к переходным мостам (аппарелям), которые служат для перемещения колесной техники между судном и причалом, аппарелей и дополнительных клапанов (плит), обеспечивающих непосредственное соединение аппарелей с судном.

Причал для судов с горизонтальным способом перегрузки

В ряде случаев у подобных причалов обслуживаются и паромы, перевозящими пассажиров с автомобилями и колесную технику, которую обычно погружают и выгружают рассмотренным ранее способом, а пассажиры переходят на паром или с парома при помощи трап - портала через бортовые лацпорты. Подобные причалы включают все элементы пассажирских причалов и причалов для судов с горизонтальной погрузкой. Существуют суда, имеющие боковые трапы, направленные под углом к оси судна, что позволяет обслуживать их у причалов общего назначения.

Паромные переправы. Паромные переправы предназначены для перевозки через

водные преграды пассажиров, безрельсовых транспортных средств и железнодорожных составов на специальных судах-паромах.

Комплекс сооружений паромной переправы состоит из судов-паромов, береговых устройств, предназначенных для передачи пассажиров и подвижного состава с берега на паром и обратно, подъездных путей – железнодорожных и автомобильных.

В 1973 году вступила в эксплуатацию паромная переправа Ванино - Холмск через Татарский пролив. Каждый паром на этой линии обеспечивает перевозку более 15 тыс. четырехосных вагонов в

131

год, т.е. один паром заменяет 10 универсальных сухогрузных судов, использование которых на коротком плече неэффективно.

Существует паромная переправа Ильичевск - Варна, которая предназначена для обслуживания линии протяженностью 463 км и состоит из трехпалубных судов-паромов дедвейтом 12 тыс.т и паромных комплексов в портах Ильичевск и Варна (рисунок). В паромный комплекс порта Ильичевск входят: паромный причал с железнодорожными путями для подачи вагонов и автомобильным подъездом; выставочный парк; предпортовая станция; объекты производственного вспомогательного назначения.

Паромная переправа в Ильичевскеа – план; б – причал паромной переправы

Паромный причал выполнен в виде узкого пирса длиной 210 м, шириной 16 м, с глубиной у причала 9,6 м. Пирс расположен между двумя подъемно-переходными мостами. В корневой части пирса с каждой его стороны располагаются по два устоя. Каждая пара устоев образует ложе парома, в котором он стыкуется с мостом. Обращенные к парому плоскости упорных частей ложа расположены перпендикулярно оси пирса. Плоскости ложа, служащие для

132

ограничения боковых перемещений парома, расположены под углом к оси пирса. Очертания кормы парома соответствуют ложу. Подъемно-переходные мосты однопролетные длиной 40 м. Пирс состоит из отдельно стоящих ограждающих отбойных палов.

Паром швартуется лагом к пирсу, затем его подтягивают к ложу на швартовах, что позволяет снизить скорость захода в ложе и ударные нагрузки на устои. Применяется автоматическая стыковка парома с мостом. При опускании моста специальные датчики, соприкасаясь с кормой, включают в работу швартовные крюки, которые подтягивают и присоединяют паром к мосту. Загрузка железнодорожных вагонов в паром и его разгрузка составляют 6 часов. Общее время стоянки судна у причала 8 час. ( с учетом выполнения вспомогательных операций). Эта переправа позволила сократить потребность в морских судах примерно в 6 раз, в причалах в 9 раз, в численности портовых рабочих в 12 раз, уменьшить время доставки грузов на 6 дней.

Районы для перегрузки нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов.Районы для перегрузки нефти, нефтепродуктов, сжиженных

газов и других пожароопасных грузов стремятся выносить за пределы порта и возможно дальше от города. В прибрежной зоне необходимо предусматривать площади для размещения нефтяных и газохранилищ, трубопроводов и т.п. Для зачистки танкеров от нефтяных остатков в районе нефтяной гавани размещают сооружения и причалы зачистных станций.

Акватория нефтяной гавани отделяется от остальной акватории порта разного вида ограждениями для устранения возможности распространения нефти в прилегающие зоны.

При наличии течений следует по возможности располагать нефтяную гавань таким образом, чтобы разлившаяся нефть не поступала в основные районы порта, зоны отдыха, другие важные участки побережья и акватории.

Районы для перегрузки сжиженных природных газов из-за быстрого роста объемов перевозок все чаще выносят в специальные районы. Сжиженный природный газ обладает повышенной пожароопасностью и взрывоопасностью, токсичностью, требует поддержания определенных значений температуры и давления. Сжиженный газ перевозят в специальных танкерах – газовозах длиной в перспективе до 300 м и с минимальной осадкой 11 м, а перекачивают грузовыми насосами газовоза. Район должен быть оснащен испарительным, компрессионным и другим оборудованием и трубопроводами. Резервуары должны располагаться на границе участка и отстоять один от другого не менее, чем на расстоянии,

133

равном диаметру резервуара. Административные и прочие здания должны быть расположены на безопасном расстоянии.

Нефтяные причалы для перегрузки нефти могут быть в виде пирсов, расположенных параллельно, перпендикулярно или под углом к берегу (рис. а и б), в виде рейдовых причалов (рис. в) или в виде набережных (рис. г).

Нефтепричалыа – причал на основании из металлических трубчатых свай; б – пирс из круглых массивов-гигантов; в – рейдовый причал из массивов-гигантов; г – береговой причал из оболочек большого диаметра; 1 – швартовный пал; 2 – соединительный мостик; 3 – промежуточная опора соединительного мостика; 4 – отбойный пал; 5 – технологическая площадка на свайном основании; 6 и 7 – соединительная эстакада при расположении причала соответственно параллельно и перпендикулярно берегу; 8 и 9 – береговая линия; 10 – массивы-гиганты причала и палов; 11 – отбойные приспособления; 12 – массивы-гиганты ледорезы; 13 – соединительная дамба; 14 – технологическая площадка, огражденная сваями-оболочками большого диаметра

Наиболее часто нефтяные причалы выполняются в виде узких пирсов, которые состоят из технологической площадки сравнительно небольшой длины – 40-50 м. Ширина площадки зависит от того, с одной или с двух сторон устанавливаются суда. Для двусторонних причалов площадка обычно имеет ширину 50-70 м, для односторонних 30-70 м в зависимости от располагаемого на ней

134

погрузочного и другого оборудования. Навал судна на технологическую площадку причалов для нефтетанкеров и газовозов считается недопустимым явлением. Поэтому по обе стороны от технологической площадки располагают отбойные палы, воспринимающие усилия от навала судна, как при его подходе так и при стоянке у пирса. Технологическую площадку располагают таким образом, чтобы ее передний край находился за передней линией отбойных палов, которые и воспринимают всю нагрузку от швартующегося судна. На технологической площадке иногда располагают только вспомогательные швартовные тумбы, рассчитанные на небольшие усилия и используемые для закрепления швартовов, устраняющие продольные подвижки судов, так называемых шпрингов. Основные швартовные усилия воспринимаются швартовными палами, на которых устанавливаются швартовные тумбы или другие устройства для более надежного закрепления носовых кормовых и прижимных швартовов.

Конструктивно технологическая площадка и палы могут быть выполнены на свайном основании (рис. а), из массивов-гигантов (рис. б, в), из свай-оболочек большого диаметра (рис. г) и других гравитационных конструкций, а также из металлического шпунта.

Наиболее распространенной конструкцией нефтяных причалов являются пирсы на свайном основании.

135

Металлический пирс для танкеров в порту Шесхариса – поперечный разрез по эстакаде; б – то же по грузовой площадке; 1 – швартовный пал; 2 – отбойный пал

Для уменьшения объема дноуглубительных работ они обычно располагаются параллельно берегу, в этом случае соединительная эстакада размещается перпендикулярно к берегу и к пирсу. В благоприятных условиях, например при больших глубинах у берега, удается расположить пирс перпендикулярно или близко к этому направлению по отношению к берегу. Соединительная эстакада иногда переходит в дамбу.

Наряду с причалами, расположенными у берега, для обслуживания крупнотоннажных нефтетанкеров большое распространение получили рейдовые причалы различной конструкции. Наиболее простыми из них являются рейдовые стоянки на нескольких швартовных бочках или буях (рис.).

Рейдовые нефтепричалыа – на якорях и плавучих бочках (буях); б – в виде одиночного буя; в и г – башенного типа с качающейся стойкой и в виде одиночного пала; д – с вращающейся балкой; 1 – судовые якоря; 2 – буи (бочки); 3 – подводный трубопровод; 4 – одиночный буй с верхней поворотной частью; 5 – якорные цепи буя; 6 – швартовы; 7 – плавучий шланг; 8 – стойка с поплавками; 9 – опорная часть; 10 – подводный резервуар; 11 – ростверк пала с верхней вращающейся частью; 12 – сваи; 13 – опора балки; 14 – вращающаяся балка с трубопроводами

Кроме того, существуют одноточечные рейдовые причалы в виде плавучих одиночных буев, закрепленных с помощью якорей, или стационарных башен гравитационного типа, или свайной конструкции.

Районы для перегрузки навалочных грузов открытого хранения.

136

Такие грузы как уголь, руда, минеральные удобрения, строительные материалы, выделяющие значительное количество пыли, стремятся располагать таким образом, чтобы пыль не переносилась в город и в те районы порта, в которых она может повредить груз или нарушить нормальную деятельность порта..

Районы для навалочных грузов требуют больших площадей для размещения открытых складов, а также перегрузочных и транспортных комплексов. Ширина территории у причала достигает 200-300 м и более.

При отсутствии достаточных площадей у причального фронта или неудобном рельефе иногда складские площади и разгрузочные пути помещают на тыловых площадках. Такая компоновка применена в Восточном порту (рис.).

Район для навалочных грузов с расположением складов в тылу (порт Восточный)

1 – склады; 2 – конвейеры; 3 – причалыПричалы для руды и угля в конструктивном отношении

обладают наибольшей спецификой, поскольку в этом случае необходимы большие глубины у причалов и, кроме того, причалы должны воспринимать большие нагрузки от судов. Причалы для руды и угля можно располагать фронтально, что сокращает путь перемещения груза, но в некоторых случаях увеличение нагрузки на причал от распора грунта требует создания тяжелых конструкций причалов. Вторым вариантом размещения причалов для руды и угля являются узкие пирсы или причалы, расположенные параллельно или под углом к линии берега. В этом случае на причале размещаются перегружатели, к которым груз подается по конвейерным линиям со складов, располагаемых на берегу.

Районы для перегрузки зерна и других навалочных грузов, требующих закрытого хранения, приходится выносить в глубоководные зоны порта в связи с увеличением размеров

137

специализированных судов-зерновозов, дедвейт которых нередко превышает 100 тыс.т. Для перегрузки зерна с судов сравнительно малых размеров силосные зернохранилища располагались на территории непосредственно у причала. Увеличение размеров судов сделало более целесообразным размещение перегрузочного оборудования на узких пирсах, параллельных или перпендикулярных береговой линии (рис.).

Район для перегрузки зерна Пирс для перегрузки зерна

а – план; б – загрузочная эстакада; 1 – трубчатые железобетонные сваи;1 – зернохранилище; 2 – морские суда; 2 – металлические отбойные сваи; 3 – каботажные и речные суда; 3 – сборно-монолитное верхнее 4 – перегружатели строение; 4 – перегружатель для зерна

Подобная компоновка применяется и для других навалочных грузов, требующих закрытого хранения. В Одесском порту обработка судов, перевозящих сахар-сырец, производится длиной 220 м ,расположенного перпендикулярно берегу.

Пассажирские районы порта.

Пассажирский район порта обычно расположен в местах, наиболее удобных для подхода судов к причалам без сложных маневров. Это особенно существенно для портов, куда пассажирские суда заходят на кроткое время. Пассажирский район порта должен находиться по возможности ближе к центру города. Причалы для приема пассажирских судов имеют некоторые

138

специфические особенности. Они обычно предназначаются для судов большой длины со значительными осадками. Однако вертикальные нагрузки, которые передаются на сооружения, как правило, не очень велики. Часто в непосредственной близости от причала находится морской вокзал, опоры которого могут входить в состав сооружения или располагаться рядом с опорами сооружения – это может повлиять и на конструкцию самого причала (рис.).

Пассажирские причалы

а – для морских судов; б – с подвижной перегрузочной платформой для речных судов; в – со швартовными распорками для речных судов; 1 – трап-портал,

соединяющий судна с морским вокзалом; 2 – причал; 3 – понтон, перемещающийся по высоте при изменении уровня воды; 4 – косяковая трап-

тележка; 5 – тяговый трос тележки; 6 – путь перемещения тележки; 7 – лебедка; 8 – распорки для раскрепления понтона; 9 - упоры

СУДОСТРОИТЕЛЬНЫЕ И СУДОРЕМОНТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

139

Гидротехнические сооружения судоремонтных и судостроительных предприятий.

Гидротехнические сооружения судостроительных и судоремонтных предприятий являются важнейшими элементами соответствующих промышленных комплексов. Гидротехнические сооружения судостроительных предприятий служат для спуска построенных судов на воду, сооружения ремонтных предприятий – для осушения подводной части корпуса с целью его осмотра, очистки от обрастаний, окраски или ремонта.

На судостроительных заводах для спуска судов обычно используют продольные эллинги, сухие доки, наливные камеры, вертикальные подъемники, иногда слипы и различные комбинированные устройства.

Основные типы судостроительных и судоремонтных гидротехническихсооружений

а — продольный судостроительный эллинг б—судостроительный сухой док, в — наливная док камера г — судоремонтный сухой док д — плавучий док е—

140

поперечный судоремонтный эллинг (слип) ж — вертикальный подъемник (синхролифт) 1— судно 2 — эллинг 3 — док 4 — ворота док камеры 5 — док-камера, 6—понтон, 7—башни 8 — подъемная тележка 9 — подъемное устройство 10 — опорная рама, 11 — подъемные лебедки 12 — подъемная платформа с СУДОВЫМИ ПУТЯМИ, 13 — береговые судовозные пути

Продольный судостроительный эллинг (рис. а) представляет собой сооружение с наклонными стапелями, на которых строится судно и по которым оно спускается на воду. При спуске с продольного эллинга судно испытывает значительные усилия, которые могут оказать неблагоприятные на него воздействия. Поэтому современные крупнотоннажные суда обычно строятся в строительных сухих доках.

Судостроительный сухой док (рис. б) представляет собой искусственный бассейн, имеющий боковые и торцевую стенки, днище и головную часть, снабженную затвором. В доке производится сборка корпуса судна обычно из укрупненных секций. После окончания работ и проведения необходимых испытаний для проверки надежности конструкции бассейн заполняется водой. Корпус судна всплывает. Затвор дока открывается. И судно для завершения работ, установки двигателей и монтажа оборудования отводят к специальным достроечным причалам, имеющих форму набережных или пирсов.

Наливные док-камеры (рис. в) состоят из заглубленной доковой части, на которой располагаются судовозные пути, верхней и нижней голов с затворами. Док-камеры обычно используют только для спуска построенных судов, которые собирают на специальных стапельных площадках, а затем привозят на тележках по судовозным путям к верхней головке док-камеры. Верхний затвор открывается, и судно заводится за повышенную часть док-камеры. Затем верхний затвор закрывается, и камера заполняется водой до уровня, позволяющего судну всплыть. После этого судно переводится в доковую часть и уровень воды в камере понижается до отметки уровня воды на внешней акватории. Нижний затвор открывается, судно выводится за пределы док-камеры и отводится к достроечному причалу. Одна док-камера может обслуживать большое число стапельных мест, в чем заключается ее преимущество перед сухим доком. Однако из-за довольно сложных операций, которые необходимо производить с судном при использовании док-камеры, ее применение возможно только при строительстве относительно небольших судов.

Судоремонтные сухие доки (рис. г) отличаются от судостроительных большей глубиной, так как осадка строящегося судна, которое спускается на воду, обычно не имеющего полного оборудования, меньше осадки ремонтируемых судов.

141

При постановке судна в судоремонтный док он заполняется водой, открывается и судно вводится в камеру дока с помощью электрических шпилей и других вспомогательных устройств, устанавливаемых на стенках дока. После ввода судна в док его камера осушается с помощью насосов, размещаемых обычно у головы дока в специальном здании насосной станции. В камере судно устанавливается на специальные опоры, располагаемых по оси судна (кильблоки) и по обе стороны от нее (скуловые блоки). Сухие доки используют для ремонта судов от небольших до самых больших размеров. Ремонт судов небольших размеров может производиться в судоремонтных наливных док - камерах. Эти док-камеры по своей конструкции практически не отличаются от подобных сооружений, применяемых в судостроении. Ремонтируемое судно вводится в доковую часть камеры, затворы нижней и верхней голов закрываются, в камеру накачивается вода до уровня, позволяющего установить судно на тележку, находящуюся на судовозных путях повышенной части камеры. После этого вода из камеры выпускается и судно оказывается осушенным на тележках судовозных путей. Открывают верхний затвор. Судно отводят из док - камеры и отвозят по судовозным путям к месту его ремонта. Верхний затвор закрывают, и док-камера готова к приему следующего судна.

Таким образом, док-камера в отличие от сухого дока не используется для размещения судна во время его ремонта. Она служит для приема судов и их передачи на береговые стапельные места.

Плавучий док (рис. д) состоит из нижней горизонтальной части (поддона) и вертикальных стенок – башен. Внутри понтона и в нижних частях башен размещаются отсеки, которые для погружения дока заполняются водой. Часть отсеков используется для размещения насосного, компрессорного и другого оборудования. Для ввода судна док погружается настолько, что верх понтона с кильблоками (стапель-палуба) оказывается ниже киля судна. Судно вводится в док. Балластные отсеки осушаются, и док всплывает, поднимая одновременно судно, которое садится на кильблоки и скуловые блоки. Вывод судна из дока производится в обратном порядке.

Суда меньших размеров часто поднимаются в поперечном направлении выше уровня воды на специальных тележках по наклонной плоскости и устанавливаются на стапельных местах, располагаемых на незатопляемой горизонтальной площадке. Сооружения этого типа называются судоремонтными слипами (рис. е).

В некоторых случаях, когда размеры акватории не позволяют разместить наклонную часть слипа, может оказаться целесообразным использование вертикальных подъемников – синхролифтов (рис. ж). Основные части этого подъемника – опорная рама с подъемными

142

лебедками, подъемная платформа с судовозными путями. Судно заводится на кильблоки тележек, установленных на судовозных путях подъемной платформы. Платформа поднимается до уровня, позволяющего перевезти тележки с судном на береговые судовозные пути и далее отвезти к месту ремонта.

Тип судостроительных и судоремонтных сооружений устанавливается в зависимости от размерений ремонтируемых судов, местных геологических, гидрологических, топографических условий с учетом технико-экономических показателей сооружений различных типов.

Обычно для строительства современных крупнотоннажных судов со спускной массой более 30 тыс.т (дедвейт более 100 тыс.т) используют сухие доки, для меньших судов – продольные эллинги.

Для ремонта крупнейших судов с подъемной массой более 50 тыс.т обычно используют сухие доки, для судов подъемной массой 5 – 50 тыс. т, а иногда и более плавучие доки. Для судов подъемной массой менее 5 тыс. т можно использовать поперечные слипы и вертикальные подъемники. Эффективность применения указанных типов сооружений в конкретных условиях оценивается сравнительными технико-экономическими расчетами.

Причальный фронт судостроительного и судоремонтного завода состоит из набережных, пирсов, палов и причальных буев. Наличие набережных в данном случае совершенно необходимо, так как обеспечивается наиболее короткое расстояние между судами и цехами, расположенных вдоль набережных.

143

Схема судоремонтного предприятия1,2,3 – административно-хозяйственные здания; 4 – ремонтные цехи; 5 – склады;

6 – слип; 7 – причалы; 8 – соединительные эстакады; 9 – плавучий кран

Береговые сооружения судостроительного или судоремонтного завода включают цехи: механосборочный, трубопроводный, корпусный, деревообделочный, электроремонтный, малярный, такелажный и др., а также складские, административные и бытовые помещения.

СООРУЖЕНИЯ И МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ АКВАТОРИИ

Источники загрязнения в портах.Рост объемов морских перевозок нефтепродуктов в

значительной мере увеличило опасность загрязнения прибрежных вод. Загрязненные нефтепродуктами воды в течение длительного периода способны перемещаться под действием течений и ветра на значительные расстояния и загрязнять морские берега. Поэтому проблема сохранения растительного и животного мира океанов и морей приобрела международное значение.

Основными источниками загрязнения акватории являются:- сбросы хозяйственно-бытовых и сточных вод с сооружений порта

и предприятий, расположенных в припортовой зоне;- твердые отходы, образованные в результате выполнения

перегрузочных и ремонтных работ на судах и складах;- нефтесодержащие воды с судов.

Ликвидация загрязнения акватории от сбросов хозяйственно-бытовых и сточных вод с сооружений порта и предприятий припортовой зоны осуществляется путем устройства в порту и на предприятиях местных очистных сооружений биологической и химической очистки перед сбросом вод в акваторию или путем использования этих вод в обратном водоснабжении для технических целей.

Твердые отходы подлежат сортировке для повторного использования в хозяйственных целях или служат для заготовки отходов для сдачи как вторсырья. Отходы, не поддающиеся утилизации, уничтожаются обычно сжиганием в специальных печах, устанавливаемых в портах.

Особое значение имеет борьба с загрязнениями акватории нефтесодержащими водами, которые образуются в большом количестве при промывки танков судов и удаление загрязненной нефтью балластной воды. На современных судах, как правило, предусматривается применение механизированной мойки танков с

144

использованием химических препаратов и сборки нефтяных остатков и загрязненной нефти в емкости – танки, откуда нефтяные остатки передаются на плавучие или береговые очистные станции. На сухогрузных судах, где количество нефтесодержащих вод относительно небольшое, устанавливаются специальные устройства – сепараторы, в которых льяльные и трюмные воды, содержащие масла, дизельное топливо или другие нефтепродукты, подвергаются очистке. В зависимости от состава загрязненных вод после очистки на сепараторах полученный нефтепродукт может быть использован на судне в качестве добавки к топливу при сжигании или передан на береговые очистные станции для дальнейшей очистки.

Береговые станции по приему и очистке балластных вод с судов.

Во всех нефтеналивных портах России построены и действуют береговые станции по приему с судов нефтяных остатков и загрязненной нефтью балластной воды. Принципиальная схема комплекса сооружений станции очистки балластных вод (СОБВ) показана на рисунке.

Схема станции очистки балластных вод порта Вентспилс1 – буферные резервуары; 2 – нефтяная ловушка; 3 – флотаторы; 4,8 – резервуары для чистой воды и разделочные; 5 – насосная; 6 – реагентное хозяйство; 7 – котельная; 9 – насосная для нефти; 10 – иловой колодец; 11 – шламовый накопитель;1 – от нефтяного пирса; II – в море; III – нефть на раздачу

Балластная вода поступает в стальные буферные резервуары, где после отстоя в течение 6 часов происходит первая ступень отделения нефтепродукта от воды. Верхний слой, содержащий нефтепродукт, сливается в резервуар собранной нефти. Загрязненная

145

вода, находящаяся в нижней части резервуара, направляется в нефтяные ловушки, где вода двигается со скоростью 4 мм/с и от нее отделяется еще некоторая часть нефтепродуктов. На следующем этапе загрязненная вода из нефтяных ловушек направляется во флотаторы, в которых вода насыщается пузырьками воздуха, способствующими дальнейшему отделению нефтепродуктов от воды. Отделенная после флотаторов вода обычно имеет концентрацию содержания нефтепродуктов до 10-15 мг/л и сбрасывается в акваторию через глубоководный выпуск диаметром 1-1,2 м с рассеивающим диффузором. Собранная в разделочный резервуар нефть содержит обычно 50 % воды. Поэтому в разделочных резервуарах, оснащенных змеевиками, через которые пропускается острый пар, собранная нефть доводится до состояния низкого содержания воды. После этого нефтяная смесь перекачивается на нефтебазу, а оставшаяся вода вновь отводится в буферные резервуары. Мощность станции очистки балластных вод зависит от объема переработки нефтепродуктов в порту. Так, в Одесском порту при годовом объеме перевалки нефтепродуктов 10 млн.т ежегодно собирается порядка 37 тыс.т собранной нефти, которая используется повторно в народном хозяйстве. Загрязненные балластные, льяльные и другие нефтесодержащие воды подаются на станцию очистки балластных вод непосредственно с танкеров через специальные балластные трубопроводы. Эти трубопроводы оснащаются причалы нефтяной гавани, или с судов – сборщиков и с плавучих химических зачистных станций. Последние принимают загрязненные воды от судов, пришвартованных к причалам сухогрузного порта.

Организация и технология очистки акватории порта. Для выполнения работ, связанных с предотвращением

загрязнения и очисткой акватории, в портах организуется специальная служба (структурная схема на рисунке).

146

Структурная схема службы по предотвращению загрязнения и очистки акватории порта

Контроль над состоянием загрязнения акватории осуществляют ежедневно начальники производственно-перегрузочных комплексов (ППК) и инспекция портнадзора. Соответствующая информация о состоянии акватории, поступающая в службу (участок) по очистке ежедневно, является основой для выполнения работ. Основными техническими средствами и оборудованием, используемым для выполнения работ по очистке акватории порта от загрязнений нефтью и мусором, а также для ликвидации случайных разливов нефти, являются нефтемусоросборщики, боны, вспомогательные суда, береговое оборудование (специальные площадки для временного складирования собранных с акватории лесоматериалов, обломков тары и их сепарации, а также краны, контейнеры для мусора и т.п.), автотранспортные средства для вывоза мусора.

Нефтемусоросборщик – это самоходное однопалубное судно, имеющее машинное и насосное отделения. В носовой части судна расположен раскрытый приемный канал с поплавковым устройством, через который втягивается поверхностный слой воды, загрязненной нефтью и мусором. Накапливающийся в приемной ванне мусор выбирается перфорированным ковшом и сбрасывается в решетчатый съемный мусорный лоток, подъем, разгрузка которого осуществляется береговыми грузоподъемными средствами. Нефтемусоросборщики бывают двух модификаций: для работы в закрытых акваториях, в пределах портовых ограждений и для сбора загрязнений на открытых рейдах. Боны - плавучие заграждения, применяются на акватории портов для ограждения танкеров, стоящих под грузовыми операциями с нефтепродуктами, а также для ограждения части акватории, на которой разлита нефть. В конструктивном исполнении боновые заграждения могут быть из пластмасс, металлических плавучих секций и других материалов. При выполнении работ по очистке акватории портов и ликвидации случайных разливов нефтепродуктов применяются различные вспомогательные суда:- плавучие зачистные станции;- сборщики льяльных и фекальных вод;- нефтеналивные баржи;- буксиры;- плавучие краны;- плавучие бункеровщики;- пожарные катера.

147

Все эти средства предназначены для выполнения вспомогательных функций при ликвидации разливов нефти. Бункеровщики, плавучие зачистные станции, сборщики льяльных вод и баржи предназначены для передачи им с нефтемусоросборщиков собранной нефти, пожарные катера для обеспечения пожарной безопасности в районе разливов. К числу берегового оборудования, необходимого для нормального процесса очистки акватории порта и ликвидации разливов относятся контейнеры и площадки для сбора и временного накопления мусора, емкости для приема собранной нефти, нефтяной смеси, площадки и склады для хранения боновых заграждений, береговые краны, автосамосвалы и автоцистерны.

Для ускоренного процесса сбора нефти на акватории между причалами и оградительными сооружениями применяется схема с использованием двух нефтемусоросборщиков (ИМС) и боновых заграждений (рисунок).

Ликвидация разлива нефти на акватории1 – нефтемусоросборщик; 2 – боновые заграждения

Концы бонового заграждения закрепляют в носовой части нефтемусоросборщиков, которые движутся малым ходом и параллельными курсами так, чтобы петля бонового заграждения охватывала максимальную полосу загрязненной акватории (до 150 м ). После накопления в петле мусора один нефтемусоросборщик подходит к другому, закрывая петлю и освободив свой конец бонового заграждения от крепления, швартуется к нефтемусоросборщику, протягивает свободную ветвь бонового заграждения вдоль борта, собирает накопленный мусор из сокращающейся петли (рис б). Сбор загрязнений у причалов производится по одной из схем, показанных на следующих рисунках (а , б).

148

Ликвидация разлива нефти у причалов порта1 – нефтемусоросборщик; 2 – боновые заграждения

В случае ликвидации случайных разливов значительного количества нефти нефтемусоросборщику придаются: нефтеналивная баржа, зачистная станция, сборщик льяльных вод. Для ликвидации крупных разливов нефти созданы плавучие природоохранные комплексы – суда, судно оснащенные комплектами нефтемусоросборщиков и боновых заграждений различного назначения и другими системами для сбора и очистки загрязненных вод.

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПОРТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ

Положение о технической эксплуатации и формы ее организации.Техническая эксплуатация портовых сооружений представляет

собой комплекс технических и организационных мероприятий, обеспечивающих сохранение эксплуатационных характеристик сооружений в течение срока их службы. Организация технической эксплуатации портовых сооружений существенно влияет на ход и безопасность основных производственных процессов, развитие, экономику и общую культуру работы морского порта.

Основными элементами технической эксплуатации являются:- установление режима эксплуатации сооружений и надзор за его

соблюдением;- наблюдение за сооружениями и постоянное поддержание их в

образцовом техническом состоянии;- перспективное планирование и проектирование капитального

ремонта сооружений в сочетании с новым строительством;- выполнение плановых ремонтов и модернизация сооружений в

процессе капитального ремонта;- паспортизация сооружений и составление паспорта порта.

Главными подразделениями порта, которые осуществляют техническую эксплуатацию, являются:- отдел гидротехнических и инженерных сооружений;- ремонтное строительное подразделение (управление, участок,

группа);- конструкторское бюро.

В дополнение к действующим правилам технической эксплуатации сооружений в каждом порту с учетом местных условий приказом утверждаются:

149

- обязательные постановления по порту, в котором даны разъяснения по режимам плавания, швартовки и стоянки судов, посещающих порт;

- справочник допускаемых нагрузок на причалы, грузовые склады и открытые грузовые площадки;

- инструкция по защите гидротехнических сооружений от действий льда;

- программа контрольно - инспекторских обследований портовых сооружений, утверждаемая пароходством.

За каждым портовым сооружением (или группой сооружений) приказом по порту или распоряжением начальника производственного подразделения порта должно быть закреплено должностное лицо, ответственного за состояние этого сооружения и за соблюдение установленного режима эксплуатации. Ответственность за состояние портовых сооружений в целом по порту несет главный инженер порта. Ответственность за организацию технической эксплуатации портовых сооружений возложена на начальника отдела гидротехнических и инженерных сооружений порта. Указания начальника отдела гидротехнических и инженерных сооружений порта по режиму эксплуатации портовых сооружений обязательны для всех должностных лиц, ответственных за состояние сооружений. Ответственность каждого работника устанавливается должностной инструкцией.

Для каждой службы в порту разработаны положения, утверждаемые начальником порта, в которых устанавливаются объемы работ и ответственность служб по обеспечению исправного действия портовых сооружений, водопровода и канализации, теплоснабжения и вентиляции, связи и сигнализации и других инженерных систем.

Каждая служба в порту должна иметь паспорта на сооружения по своему заведованию и своевременно вносить изменения в паспорт. Паспорт сооружения - документ, в котором отражаются вопросы, характеризующие мощность сооружения, виды проведенных модернизаций и ремонтов, состояние сооружения на данный момент и допустимые режимы использования сооружения в дальнейшем. Ежегодно паспорта должны корректироваться на основе данных наблюдений за состоянием сооружений.

Начальник грузового (пассажирского) района, перегрузочного комплекса несет ответственность за правильное использование, надлежащее содержание и соблюдение установленного режима эксплуатации всех портовых сооружений, расположенных на территории района, комплекса, а также за своевременное сообщение главному инженеру порта или начальнику отдела гидротехнических и инженерных сооружений об обнаруженных повреждениях и дефектах,

150

которые не могут быть устранены силами производственно-перегрузочного комплекса (ППК).

Техническая эксплуатация гидротехнических сооружений порта.Режим эксплуатации портовых гидротехнических сооружений

регламентируется специальными Правилами технической эксплуатации, направленными на обеспечение нормального использования сооружений и удлинения срока их службы.

Для обеспечения нормального и технически обоснованного режима эксплуатации гидротехнических сооружений должны строго выполняться и соблюдаться следующие основные требования:1. Нагрузки на причальные сооружения не должны превышать допускаемые, установленные для данного сооружения.2. У причалов и на подходах к ним должны поддерживаться проектные глубины.3. При подходах и отходах судов, а также при выполнении ими швартовных операций должны соблюдаться обязательные правила.4. На причальных сооружениях должны постоянно поддерживаться в исправном состоянии швартовные и отбойные устройства, надводные и подводные части сооружений, покрытия, инженерные сети и т.п.5. На причалах должны быть закреплены границы разных глубин и зон с различными допускаемыми нагрузками.6. В портах, расположенных в климатических районах с большим выпадением осадков и частыми ливнями, должно быть организовано систематическое наблюдение за положением уровня грунтовых вод, за береговым укреплением, состоянием поверхностных и глубинных водоотводов.7. Во избежание оградительных и берегоукрепительных сооружений судами флота для каждого сооружения должны быть установлены и отмечены знаками на месте прилегающие к этим сооружениям зоны, запретные для плавания и бросание якорей.

При складировании грузов должны приниматься предохранительные меры защиты элементов конструкций против повреждений, деформации и перегрузки. Так, например, во избежания повреждения или продавливания деревянного настила, тонких железобетонных плит ростверка, цементнобетонных и асфальтобетонных покрытий грузы необходимо укладывать на специальные настилы и подкладки, а грузы, вредно влияющие на материал сооружения, в неисправной таре и насыпью (жиры, масло, мазут и др. – для асфальтобетонных покрытий, химические грузы- для бетонных конструкций и покрытий) следует складировать только в определенных местах, применяя специальные меры защиты. При складировании грузов должны соблюдаться противопожарные нормы.

151

Металлические элементы в подводной части сооружений (крепления причальных тумб, отбойных рам и др.) необходимо регулярно окрашивать водостойкими красками.

В течение зимнего периода сооружения должны оберегаться от вредного воздействия льда путем систематического его окалывания.

Скорость и угол подхода судов к сооружениям по каждому порту устанавливаются в соответствии с указаниями СН-144-60.

На акватории порта возведение или установка каких-либо устройств, стесняющих движение судов, а также засорение акватории порта не допускаются. Навигационная обстановка на акватории, каналах и подходах к порту должна постоянно содержаться в исправном состоянии.

Предельная осадка и скорость движения судов на различных частях акватории и по каналам устанавливается приказом по порту.

Инженерное обслуживание гидротехнических сооружений порта и акватории заключается в постоянном наблюдении за их состоянием. Наблюдения складываются из повседневного технического осмотра, регулярных контрольных осмотров, контрольно-инспекторских и внеочередных обследований.

Повседневный контроль над сооружениями осуществляется техническим персоналом порта в процессе эксплуатации сооружения. Периодические надводные и подводные осмотры сооружений производятся силами технического персонала порта при участии водолазов. Контрольно- инспекторские обследования имеют цель путем тщательной и всесторонней инструментальной проверки определить техническое состояние сооружений (надводных и подводных частей, конструктивных элементов и материалов сооружений), обнаружить причины, взвывшие разрушения, а также установить необходимые мероприятия для обеспечения нормальной работы сооружений. Внеочередные обследования сооружений производятся в случаях повреждений, нанесенных волнением, ливнями, льдом, судами и т.д., а также при появлении признаков деформации.

Результаты всех осмотров и обследований сооружений фиксируются в специальных документах (журналах, актах) и прикладываются к техническому паспорту освидетельствованного сооружения.

Техническая эксплуатация портовых складов и других береговых зданий и сооружений.

Для различных конструкций крытых и открытых складов устанавливаются допустимые удельные нагрузки и высота штабелей основных складируемых грузов с учетом противопожарных норм и правил техники безопасности. Размеры штабелей в плане

152

ограничиваются эксплуатационными условиями и зависят от способов погрузочно-транспортных операций на складе.

На угольных портовых складах должны быть осуществлены специальные меры предотвращения самонагревания и самовозгорания угля.

Все складские помещения и открытые складские площадки должны быть незатопляемыми, для чего осуществляются мероприятия по водоотводу от складов грунтовых и поверхностных вод путем устройства дренажей, водосточных канав и т.п.

При складировании грузов должны быть приняты меры против повреждения покрытий складских площадей самим грузом либо средствами механизации.

Складирование грузов, вредно влияющих на материал конструктивного элемента или покрытия складских площадей и помещений, категорически воспрещается без принятия соответствующих мер по защите этих покрытий.

Требования, предъявляемые к эксплуатации промышленных, административно-хозяйственных и бытовых зданий, должны соответствовать общим правилам технической эксплуатации гражданских и промышленных зданий.

Техническая эксплуатация инженерных коммуникаций (линии водопровода, канализации, связи и электроснабжения и др.), а также вспомогательного оборудования (санитарного, противопожарного и др.) должна проводиться в соответствии с действующими правилами технической эксплуатации для промышленных предприятий, а также указаниями специализированных управлений по водопроводу и канализации, энергосистеме, пожарной охране и т.п.

Ответственность за исправное техническое состояние коммуникаций и оборудования несут соответствующие подразделения управления порта – электротехнический отдел, отдел связи, санитарно-техническая группа, противопожарная охрана и др.

Ливневая канализационная сеть и водоотводящие устройства на территории порта должны всегда быть в полной исправности и регулярно очищаться от мусора, льда и снега. Смотровые колодцы требуется постоянно содержать доступными для осмотра и не заваливать грузом. Коллекторы для трубопроводов, электрических кабелей, кабелей связи и других коммуникаций следует систематически обследовать, очищать их от мусора, льда и снега и сохранять в полной исправности и чистоте. В пределах поверхностных ливнестоков и водоотводящих устройств запрещается складирование цемента насыпью и в непрочной упаковке, а также других навалочных грузов, засоряющих эти устройства.

Запрещается заваливать грузом пожарные гидранты, подходы и проезды к ним.

153

В холодное время года пожарные гидранты, водоразборные колодцы необходимо регулярно очищать от льда и снега, а при необходимости утеплять как сами разборные устройства, так и трубопроводы, подверженные обмерзанию.

Работы по вскрытию инженерных сетей и коммуникаций на территории портов можно производить с разрешения главного инженера порта.

Утечка воды из водопроводной сети порта (магистральных или разводящих трубопроводов) может привести к авариям гидротехнических сооружений, поэтому следует весьма тщательно следить за исправностью системы водоснабжения порта.

Система водоснабжения порта должна удовлетворять следующим требованиям:- трубы магистралей и разводящей сети, а также их стыковые

соединения должны быть плотны и прочны;- стенки труб изнутри надо систематически освобождать от осадков,

наростов, суживающих поперечное сечение труб, уменьшающих пропускную способность сети и влияющих на сохранность трубопровода;

- оборудование сети – задвижки, пожарные краны и гидранты, водоразборные колонки и пр. должны находиться в исправном состоянии и быть готовыми к немедленному использованию;

- водопроводная сеть должна быть обеспечена соответствующим надзором, а также материальными средствами и штатом для быстрой ликвидации повреждений.

Наружный осмотр портовой канализационной сети (самотечных и напорных участков, колодцев, выпусков и т.п.) должен производиться не реже одного раза в месяц. Технический осмотр необходимо выполнять не реже, чем два раза в год.

ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

Классификация перегрузочных машин.Современные подъемно-транспортные машины по своему

конструктивному исполнению и назначению разнообразны. Основные типы машин подразделяются на две группы: машины периодического действия, или грузоподъемные машины, и оборудование, или машины непрерывного транспорта. К первым относятся машины и механизмы периодического (циклического) действия. Это: лебедки, стреловые, мостовые и другие краны, специальные машины – лифты, вагоноопрокидыватели, погрузчики и т.д. Группа машин непрерывного транспорта включает различные конвейеры, элеваторы,

154

пневматические и гидравлические установки, канатные дороги, вспомогательное оборудование и т.п.

Машины обеих групп могут входить в специальные, в том числе комбинированные погрузо-разгрузочные машины и установки: трюмные, вагонные и складские, а также погрузчики периодического и непрерывного транспорта.

Грузоподъемные машины перемещают груз отдельными порциями или штуками, рабочий ход машины чередуется с холостым ходом. Цикл работы машин состоит из отдельных операций:- захват груза приспособлением;- перемещение на заданное расстояние (рабочий ход);- освобождение (разгрузка) груза в указанном месте;- возврат захватного приспособления за очередной порцией груза

(холостой ход).К важным преимуществам многих грузоподъемных машин

(краны, перегружатели) относятся возможность захвата груза в любой точке, находящийся в сфере действия машины, универсальность применения на разных грузах и вариантах их перегрузки. Недостатками являются: непроизводительный ход машины, частые остановки для захвата и укладки груза, повышенный вес и стоимость.

Машины непрерывного действия в отличие от грузоподъемных машин, перемещают груз непрерывным потоком, загружаются и разгружаются без остановки несущего органа; здесь рабочий ход совмещен с холостым. Груз подается непосредственно на движущийся орган или в грузонесущую среду (воздух, вода). Отсутствие частых остановок для захвата груза допускает значительные скорости перемещения груза, определяемые главным образом его целостностью, условием загрузки и разгрузки.

Машины непрерывного транспорта легче по весу и значительно дешевле грузоподъемных машин при сравнимой производительности. Кроме того, они легче поддаются полной автоматизации и в ряде случаев просты в изготовлении.

К недостаткам машин непрерывного транспорта относятся: сложность, а иногда и невозможность изменять направление перемещения груза и положения мест загрузки и разгрузки машины, ограничение перегружаемых видов грузов и вариантов перегрузки. Например, грузоподъемная машина – кран в одинаковой мере применяется для погрузки и разгрузки судов практически с любыми грузами, как угодно перемещаемыми в пространстве, а машины непрерывного транспорта – конвейер, элеватор, пневматическая установка или канатная дорога – только для погрузки (выгрузки) и только для насыпных или мелких штучных грузов по строго определенной трассе.

155

В морских портах преобладают малины периодического действия, главным образом различные краны и перегружатели, благодаря универсальности применения, высокой маневренности при перегрузке разнообразных грузов.

Другим важным классификационным признаком машин является род источника энергии и привода. В морских портах распространен наиболее экономичный электрический привод на переменном токе. Двигатели внутреннего сгорания, несмотря на сложность устройства и обслуживания, нашли применение там, где требуется повышенная автономность машин и большой радиус их действия. Паросиловые установки встречаются в портах в основном на старых плавучих и некоторых береговых кранах.

Существенное значение для эксплуатации портов имеет подразделение погрузочного оборудования по назначению:- прикордонные или причальные машины, выполняющие главные

операции по передаче грузов между судами и берегом;- трюмные – для перемещения и укладки грузов в трюмах судов;- вагонные – для захвата и укладки грузов внутри вагонов;- складские – для транспортирования грузов между объектами

транспорта и грузовых операций на складах.Последние две категории машин часто называют тыловыми,

считая причалы фронтом перегрузочных работ. Кроме этого, имеются плавучие и судовые перегрузочные машины и установки. Они являются обособленными, работающими в пределах акватории порта или монтируются на грузовых либо пассажирских судах. Классификация по назначению является несколько условной, так как некоторые машины (вилочные погрузчики, передвижные краны и др.) могут выполнять разнообразные виды работ на судне, складе, в вагоне.

Грузозахватные устройства

Основная задача грузозахватных устройств (ГЗУ) – обеспечить

высокую производительность перегрузочных машин, этим определяются нагрузки на машины, режимы работ, сроки службы. Таким образом, при выборке ГЗУ главный вопрос – соответствие перегрузочной машине, чтобы возникающие эксплуатационные нагрузки не превысили расчетных нагрузок.

За удобство застропки - отстропки грузов приходится рассчитываться потерей грузоподъемности на поддержание массы ГЗУ, уменьшением поднимаемой массы груза, ведущей к снижению производительности. Однако выигрыш в росте производительности

156

от применения ГЗУ, как правило, больше, а с учетом снижения ручного труда, травматизма, повышения эффективности использования основных фондов эффективность ГЗУ безусловна.

Широкая номенклатура ГЗУ представлена в отраслевых сборниках и атласах, а условия их использования подробно излагаются в технологических картах погрузо-разгрузочных работ. Как правило, их создают непосредственно в портах по предложениям портовых рабочих через бюро рационализаторской и изобретательской деятельности, конструкторское бюро, отделы механизации и технологии перегрузочных работ.

Основные требования при этом: минимум собственной массы, желательно автоматизм застропки - отстропки, надежность захвата, обеспечивающая сохранность груза и технику безопасности.

В работе портальных кранов различают два технологических режима: крюковой и грейферный. При работе крюковом режиме обрабатываются штучные грузы, в грейферном – сыпучие.

Грузозахватные устройства для штучных грузов.Эти устройства, как правило, навешиваются на крюковую

подвеску. Размеры крюков стандартизированы: однорогие и двурогие. Крюки различной грузоподъемности изготавливаются ковкой или штамповкой из малоуглеродистой стали 20, что гарантирует от внезапного разрушения крюка (в случае перегрузки перед разрушением крюк будет разгибаться).

Форма крюка выбрана с таким расчетом, чтобы обеспечить минимальные размеры при достаточной прочности, одинаковой во всех сечениях. Исходным размером при конструировании крюка является диаметр его зева, который должен быть достаточен для размещения в нем двух канатов или сварной цепи, с помощью которых подвешивается груз.

Грузовой крюк (гак) имеет большую эксплуатационную нагрузку и проверяется на прочность и усталостный износ. Как правило, срок службы крюка не должен быть меньше срока службы всей машины.

Груз крепится к крюку с помощью стропов, а грузозахватные устройства часто подвешиваются к крюку также с помощью стропов и траверс, и этот общий элемент подвески груза необходимо проверять в конкретных условиях..

Широко используемый четырех гачный строп (при наличии проушины тары) требует правильного подбора с учетом массы и формы груза. Допускаемая нагрузка определяется после испытаний и указана на маркировкестропа. Периодические переосвидетельствования проходят все грузозахватные устройства.

157

Также применяются ГЗУ фрикционного и охватывающего типов, которые не требуют дополнительных энергопотребляющих механизмов и ручной застропки – отстропки.

Для подъема стальных и чугунных грузов широко применяются подъемные электромагниты постоянного тока. При необходимости перегрузки длинномерных грузов, их располагают на траверсе. Автоматизм застропки – отстропки при использовании электромагнитов позволяет избавиться от ручного труда. При работе электромагнитов требуется повышенная осторожность, запрещается находиться людям в зоне работы, так как при внезапном отключении тока груз падает, при бросках тока в сети (падении) изменяется магнитное поле и нижние слои (чугун в чушках) могут упасть.

Грузозахватные устройства для сыпучих грузов. Эти устройства разнообразны по принципам работы и

конструктивному исполнению в зависимости от свойств груза. ГЗУ необходимы как для машин циклического транспорта, так и непрерывного, определяют их производительность, режим работы и эффективность всего перегрузочного комплекса. Выбор ГЗУ определяют свойствами грузов: насыпная плотность, крупность частиц, влажность и т.п.

Использование грузозахватных устройств ковшового типа как навесного оборудования на бульдозеры, автоэлектропогрузчики имеет широкое применение.

ГЗУ для машин непрерывного транспорта обеспечиваю постоянную подачу груза на транспортирующий орган, и представляют собой машины высокой мобильности, кинематические связанные с основной машиной.

158

Перегрузочные машины для загрузки судов в речном и морском исполнении сыпучих материалов ПМ с поворотной и неповоротной стрелой с телескопирующим хоботом Г/П от 75т до 2000т ,

Наибольшее распространение для перегрузки навалочных грузов получили грейферы, которые подвешиваются к крану и приспособлены для автоматического захвата и освобождения груза.

В зависимости от принципа замыкания и раскрытия челюстей грейферы подразделяются на двух канатные, одноканатные и моторные. Кроме того, имеются специальные грейферы - подгребающие, многочелюстные, вильчатые ( для леса).

Наибольшее распространение получили двух канатные грейферы. Он состоит из челюстей 1 (рис.), шарнирно присоединенных к траверсам нижней 2 и верхней 5 при помощи тяг 4. Грейфер подвешен на двух канатах: замыкающем 7 и поддерживающем 6. Каждый из них нанизывается на свой барабан.

159

Двух канатный грейфер Работа грейфера состоит из четырех операций:1. Раскрытие – замыкающий канат опускается, поддерживающий

остается неподвижным. (а)2. Опускание раскрытого грейфера на груз двумя канатами. (б)3. Захват груза – грейфер закрывается подъемом замыкающего

каната, а поддерживающий остается неподвижным. (в)4. Подъем закрытого грейфера двумя канатами (г)

Основные характеристики грейферов: тип (рудный, угольный); емкость V, м.куб.; собственный вес G гр.

Правильное использование грузоподъемности Q т крана должно сопровождаться выполнением условия Q = G гр + yV,где y- насыпной (удельный) вес перегружаемого грейфером груза, т/м.куб.

Насыпной вес угля равен 0,8-1; руды – 1,7-3,5; песка сухого – 1,4-1,65; песка влажного – 1,9-2,05. Для угольных грейферов ориентировочно G гр = yV

Грейферы для морских портов выпускаются серийно емкостью от 1 до 8 м.куб. При выборе и конструировании грейфера стремятся его вес уменьшить, чтобы вес порции перегружаемого груза был наибольшим при данной грузоподъемности крана.

Для различных видов груза применяются специальные грейферы. У подгребающего (штифующего) грейфера значительное раскрытие челюстей. Он предназначен для извлечения груза из подпалубных пространств, зачистки трюмов морских судов и разгрузки открытых вагонов.

Подгребающий (штифующий) грейфер Многочелюстной грейфер

160

У грейфера для круглого леса челюсти вильчатой формы, приспособленные для захвата бревен из штабеля. Многочелюстные грейферы. имеют до восьми заостренных челюстей, хорошо проникающих в кучи металлического лома, камня, руды. Специальные грейферы работают по описанному выше принципу двухканатного грейфера, в тоже время среди них встречаются моторные, а также с пневматическими и гидравлическими приводами.

Механизмы передвиженияБольшинство перегрузочных машин являются передвижными.

Для передвижения применяется колесный рельсовый, колесный безрельсовый и гусеничный ходы.

Колесный рельсовый ход применяется в портальных железнодорожных и других кранах, а также в передвижных погрузчиках. На каждой опоре крана с целью уменьшения сосредоточенной нагрузки на фундамент устанавливают обычно несколько ходовых колес. На рисунке (а) показана небалансирная двухколесная ходовая тележка. Когда она проходит по искривленному рельсу, одно из колес зависает, другое же, воспринимая всю нагрузку, оказывается перегруженным. Чтобы этого избежать, применяют балансирные тележки, у которых колеса установлены на балансире, качающемся относительно шарнира 1 (рис. б). Кроме того, часто устанавливают вертикальный шарнир 2, обеспечивающий поворот тележки на искривленных в плане участках рельса, что уменьшает трение и износ реборд колес.

В зависимости от величины нагрузки на опору устанавливают также три (рис. в), четыре (рис. г) и более ходовых колес.

Ходовые тележки

Передвижные поворотные краны общего назначенияПередвижные поворотные краны можно разделить на краны

общего и специального назначения.

161

К первым относятся автомобильные, пневмоколесные, гусеничные, железнодорожные. Они применяются для самых разнообразных перегрузочных работ на транспорте, строительстве и в промышленности. Краны специального назначения – портальные, полупортальные, башенные и некоторые другие. Портальные и полупортальные краны применяются на основных перегрузочных работах в портах и гидротехническом строительстве. Башенные краны – в основном на строительстве высоких сооружений, зданий.

Автомобильные краны изготавливаются двух типов – на специальном и автомобильном шасси, грузоподъемностью 3-5 тс. На специальном шасси неповоротные краны предназначены в основном для вспомогательных и ремонтных работ. Краны на автомобильном шасси монтируются на кузове автомашины ЗИЛ (грузоподъемность крана 3 тс) или МАЗ (грузоподъемность крана 5 тс). Недостатки крана – большая длина шасси, ограничивающая маневрирование среди штабелей груза, и мала поперечная устойчивость, что вынуждает устанавливать, также как у железнодорожных кранов, выносные опоры. Последние предохраняют колеса на пневматиках от опасной перегрузки, увеличивают устойчивость.

Пневмоколесные краны - существует ходовая рама, установленная на колесах с пневматиками автомобильного типа. Краны оборудуются короткой стрелой (10 м), вставками для ее удлинения (до 18 м и более) и гуськом для работы на монтаже и строительстве, грейфером емкостью 0,5 – 1,0 куб.м. Достоинство пневмоколесных кранов – большая маневренность и меньший вес по сравнению с гусеничными и железнодорожными. Однако эти краны дороже. Пневматики надежно работают на чистых и ровных площадях, в противном случае наблюдаются проколы и ускоренный износ покрышек. Увеличенный размер колеи колес придает крану лучшую устойчивость по сравнению с железнодорожными и автомобильными кранами, не требует применение выносных опор.

162

Схема положений стрелы пневмоколесных кранов и графики грузоподъемности

Башенные пневмоколесные краны - отличительная особенность их – высокое расположение стрелы и кабины водителя, что допускает использование кранов на обработке морских судов.

Башенные пневмоколесные краныа – английской фирмы «Бритиш Крейн»; б – фирмы «Лео Готвальд» (Германия)

Железнодорожные краны – представляют собой железнодорожную платформу с установленной на ней поворотной частью – краном. Механизм и силовая установка смонтированы на поворотной раме, которая упирается колесами на поворотный рельс.

Автомобильные и железнодорожные краны, опирающиеся на колею малой ширины (1524 мм), имеют недостаточный запас устойчивости в поперечном (по отношению к пути) направлении. В связи с этим при их эксплуатации требуется внимание к соответствию вылета стрелы весу поднимаемого груза, поэтому на некоторых кранах имеются выдвижные опоры (аутригеры), повышающие их устойчивость.

Гусеничные краны – в качестве ходовой части имеют гусеничный ход, что дает им преимущество перед железнодорожными кранами, так как краны можно использовать вне железнодорожного пути, на больших площадях, причалах. Недостатками гусеничного крана являются малая скорость передвижения и повышенная стоимость.

Устройство поворотной части примерно такое же, как у железнодорожного крана. Гусеничные краны выпускают обычно в виде кранов-экскаваторов со сменным оборудованием для работы в качестве землеройных и перегрузочных машин. Стрелу можно удлинить, поместив вставки в ее среднюю часть. Широкий и тяжелый гусеничный ход придает крану устойчивость в работе.

163

Гусеничный мобильный портовый кран грузоподъемностью 16 т, максимальный горизонтальный вылет 25 м. (порт Ванино)

Машины периодического действия

Портальный кран. Портальные краны являются основным перегрузочным оборудованием морских портов. Они выполняют наиболее трудоемкую часть грузового процесса – передачу грузов с судна на берег и обратно, используются для загрузки – разгрузки ЖД вагонов, автомашин и для обслуживания складов. Эти краны широко применяются для переработки по существу всех сухогрузов. При массовых потоках навалочных грузов применяют специализированные перегрузочные установки. Однако их сравнительно немного, поэтому портальные краны широко применяют в портах и для навалочных грузов.

164

Порт Каллонлахти (Г.Пори, Финляндия)

В перспективе развития морских портов портальные краны остаются главным видом оборудования. Портальный кран (рис.) представляет собой полноповоротный стреловой кран, установленный на высоком металлическом основании – портале, который служит для размещения крана на высоте, достаточной для обработки высокобортных судов и вагонов. В то же время благодаря ЖД путям порталом экономится портовая территория при этом кран и ЖД пути максимально приближаются к причалу (борту судна). Портал може передвигаться по подкрановым рельсам вдоль причала (судна, склада).

165

Портальный кран с гибкой оттяжкой1 – портал; 2 – балансирные тележки; 3 – верхний узел портала; 4 – поворотная

рама; 5 – кабина; 6 – стрела; 7 – оттяжка; 8 – каркас; 9 – противовес; 10 – кабина; 11 – неподвижный противовес; 12 – шатун

В зависимости от числа ЖД путей порталы бывают двухпутные и трехпутные, реже однопутные. Пролет портала должен обеспечивать безопасный проход ЖД составов в соответствии с их габаритами.

В российских портах существует стандартная колея портальных кранов (т.е. расстояние между осями подкрановых рельсов) : 6 м для однопутного, 10,5 м для двухпутного портала и 15,3 м для трехпутного.

Иногда портал заменяется полупорталом, у которого береговая сторона не имеет «ног», и прикрепленные непосредственно к пролетному строению ходовые колеса опираются на рельс, уложенные на стену склада или эстакаду. Это экономит место на причале и упрощает конструкцию крана.

Наибольшее распространение получили четырехопорные (четырехногие) порталы и полупорталы. Три опоры позволяют применять рельсы с малыми радиусами кривизны (в плане), тогда как для четырехопорного портала требуются прямолинейные пути. В то же время при одинаковых размерах колеи и базы устойчивость четырехопорного портала больше. Что имеет решающее значение.

166

Портал передвигается по рельсам, уложенным на железобетонном или свайном основании, посредством ходовых тележек.

Поворотная часть крана (собственно кран) состоит из колонны или поворотной платформы с металлическим пространственным каркасом, к которому присоединяется стреловое устройство. В поворотной части размещены механизмы подъема, поворота, изменения вылета стрелы.

Пост управления часто выносится в отдельную кабину, которая иногда делается выдвижной для обеспечения крановщику хорошего обзора зоны производства работ.

Портальный кран отличается маневренностью и высокой производительностью, является универсальным средством для работы с сыпучими и штучными грузами.

Мостовой кран. Мостовые краны находят широкое применение на портовых складах крытого и открытого хранения груза , не занимают территорию склада крановыми путями и не требуют места для маневров.

Мостовой кран и крановая тележка

На верху ферм 1 уложены рельсы 12, по которым передвигается вдоль моста крановая тележка 5, которая при большой грузоподъемности имеет малый (а) и большой (б) крюки. Крановщик помещается в кабине 7, подвешенной к мосту. Для выхода наверх к крановой тележке имеется трап 8 и люк 10. Настил 13 моста огражден поручнями 4. Торцы балок 6 иногда снабжаются буферами 2 для смягчения толчков об упоры в конце пути.

167

Мостовые краны обладают тремя рабочими движениями: подъем, передвижение вдоль моста и передвижение самого моста. Основу крана составляют две решетчатые или сплошностенчатые фермы 1(рис.), соединенные в мост боковыми балками 6, которые передают нагрузку на подкрановые рельсы и эстакаду или стену 9 посредством ходовых колес 3, получающих привод от вала 11. Таким образом мост передвигается вдоль цеха или склада.

При мостовых кранах складская площадь используется эффективнее, так как они не требуют проходов, необходимых при наземных перегрузочных машинах. Недостатки крана, применяющегося в закрытом складе – необходимость завоза груза в зону действия крана и повышенная строительная стоимость здания.

Основные параметры электрических мостовых кранов: скорость подъема при работе крюком до 20-25 м/мин, грейфером – до 50 м/мин, скорость крановой тележки соответственно до 40 и 60 м/мин, моста – 40-125 м/мин. Грузоподъемность от 3 до 350 тс.

При малых грузоподъемностях (менее 5 тонн) применяется простейшая разновидность мостового крана – кран-балка, которая имеет электрический привод. Кран-балка представляет собой обычно двутавровую балку (с двумя боковыми балками), перемещающуюся на четырех колесах по подкрановому рельсу. По нижним полкам двутавра двигается тельфер, представляющий собой электрическую таль на небольших колесах. Управляются кран-балки с пола.

Мостовой кран-штабелер. С целью повышения производительности труда, большего

использования площади крытых складов, а также обеспечения свободного доступа к грузу для механизации складских работ применяются краны-штабелеры, сочетающие в себе свойства мостовых кранов и вилочных погрузчиков.

Мостовой кран – штабелер

168

Кран состоит из моста 3, по которому перемещается тележка 4 с закрепленной на ней вертикальной колонной 5. Колонна , обычно поворотная оборудована направляющими для перемещения грузового захвата 6. Кран-штабелер перемещается по рельсам 1, уложенным на балках 2. Краны-штабелеры обслуживают большие площади складов, на которых расположены в несколько рядов стеллажи или штабеля с грузом.

На рисунке стрелками показаны возможные направления движений крана при обслуживании склада. Скорость подъема 10-15 м/мин; замедленные скорости для точной укладки груза 1-1,5 м/мин; скорость передвижения моста 30-40 м/мин.

Козловой кран. Кран имеет мост, установленный на опорах-козлах,

передвигающихся по рельсам. Козловые краны бывают двух типов: безконсольные и консольные. Первые могут обслуживать только площади, перекрываемые их пролетами, а вторые – еще и площади, перекрываемые консолями.

Козловые краныа – с нижним катанием груза; б – с верхним катанием груза; в – двухконсольный

козловой перегружатель

Козловые краны грузоподъемностью 1-5 т изготовляют с электрической грузовой талью, а с грузоподъемностью 10-50 т – с грузовой тележкой, имеющей электрическую или канатную тягу. Тележка передвигается по верхнему поясу, реже по нижнему поясу моста. Пролет крана составляет 4-32 м и реже 40 м, а длина консолей выбирается в зависимости от назначения крана.

169

Козловые краны общего назначения (крюковые) имеют в основном грузоподъемность до 50 т. Их широко применяют в промышленности и на железнодорожном транспорте для обслуживания открытых складов и погрузочно-разгрузочных площадок, а в портах – на специализированных контейнерных причалах. Грузоподъемность козловых кранов специального назначения (монтажных) достигает 500 –800 и даже 2000 тонн.

Мостовые перегружатели.В отличие от мостовых кранов они опираются на собственную

опорную конструкцию и имеют большой пролет для обслуживания складов большой вместимости. Перегрузочное оборудование может быть смонтировано на специальной ходовой тележке, перемещающейся по верхнему или по нижнему поясу моста (рис. а). Параметры перегружателя зависят от грузоподъемности и пролета, с увеличением которых растут масса и энергоемкость машины.

Мостовые перегружателиа – с нижним катанием грузовой тележки и вращающейся кабиной; б – с верхним

катанием поворотного стрелового устройства на ходовой тележке

Для увеличения зоны обслуживания используют передвижные тележки со стреловыми устройствами перемещающиеся по верхнему поясу (рис. б). Мостовые перегружатели находят широкое применение в портах на специализированных причалах: контейнерных терминалах, рудных и угольных комплексах и т.п.

170

Кабельные краны. Краны применяются в портах для обслуживания складов леса и

сыпучих материалов, на строительных работах (для постройки шлюзов, мостов, плотин и др.). На открытых горных разработках, а также в качестве средств переправы через реки и ущелья, так как их особенностью является большой пролет между опорами, что позволяет обслуживать большие территории складов.

Кран состоит из двух башен или мачт, между которыми натянут несущий канат. По несущему канату при помощи тягового каната передвигается грузовая тележка; подъем, опускание груза осуществляется подъемным канатом.

Кабельные краны могут быть неподвижными и передвижными. Грузоподъемность при строительно-монтажных работах достигает 100-150 т. Число циклов в час: при транспортировке лесоматериалов 10-15, бетона в бадьях – 15-20, у грейферных кранов 20-30. Управление краном производится, как правило, из стационарной кабины, которую размещают на подвижной машинной башне на высоте 20-25 м от земли, а у неподвижных кранов – в пункте, из которого хорошо просматривается весь пролет крана.

Кабельный кран с перемещающимися мачтами1 – ходовая тележка; 2 – кабельный канат; 3 – поддерживающее устройство грузовых канатов; 4 - перемещающий канат; 5 – грузовой канат; 6 – кабина

крановщика; 7 – противовесы; 8 – механизм перемещения грузовой каретки; 9 – механизм подъема

В кабине управления должны быть установлены указатели положения груза и взаимного расположения башен.

171

Мосто-кабельные краны. Они соединяют в себе достоинства мостового и кабельного

кранов: имеют жесткую связь между опорами, как у мостового, и достаточно большой пролет, как у кабельного крана.

Мосто-кабельный крана – общий вид; б – запасовка грейферного каната; в – запасовка

поддерживающего каната; 1 – ферма моста; 2 – кабельный канат (подвесной путь); 3 – грейфер на ходовой тележке; 4 – машинное отделение; 5 – бункер с

питателем

Плавучие краны.Предназначены для перегрузки массовых грузов, имеют

поворотный грейферный кран на платформе, которая поставлена на понтон. На рисунке показан плавкран типа «Ганц» грузоподъемностью 5 тс.

Плавучий кран грузоподъемностью 5 тс для массовых грузов

172

Характеристики крана такие же, как и портального. Привод осуществляется от дизель - генератора или посредством подачи электроэнергии с берега по гибкому кабелю. Дизель - генератор устанавливается в одном из отсеков понтона или на поворотной части крана.

Плавкраны применяются для перегрузки навалочных грузов с речных судов на морские и обратно. Также они находят применение при совместной работе с береговыми кранами или скоростной обработке судов с навалочными и штучными грузами.

Плавучие краны для тяжеловесов выполняются неповоротными и поворотными. Их грузоподъемность различна – от 30 до 350 тс и более. Несамоходные неповоротные плавучие краны выполняются с простейшей стрелой, монтируются на целом или секционном понтоне из отдельных цистерн-понтонов, соединяемых в общий понтон. Эта операция может выполняться на плаву, что позволяет обходиться при монтаже крана без стапеля.

Вагоноопрокидыватели

Вагоноопрокидыватели предназначены для быстрого опо-ражнивания открытых железнодорожных вагонов и платформ с навалочными грузами. Они выполняются стационарными и передвижными.

Цикл работы вагоноопрокидывателя состоит из следующих операций: а) подача груженого вагона на платформу вагоноопрокидывателя; б) закрепление вагона; в) подъем (или поворот), наклон и разгрузка вагона; г) возврат в исходное положение и выталкивание порожнего вагона.

При наклоне вагона груз высыпается через торцевые или боковые стенки, в зависимости от чего вагоноопрокидыватели бывают торцевые и боковые.

Торцевые вагоноопрокидыватели могут работать только с вагонами, имеющими откидную торцевую стенку. В про-стейшем случае они представляют собой подъемную платформу, заделанную в железнодорожное полотно. Под платформой установлен привод, обеспечивающий подъем и наклон вагона, из которого груз высыпается в пространство или бункер под полотном, откуда убирается транспортером. Вагон удерживается от скатывания закреплением осей колес вагона или упором в буфера.

173

Учитывая необходимость использования специальных вагонов, торцевые вагоноопрокидыватели применяются редко.

Боковые вагоноопрокидыватели не требуют уст -ройства откидной стенки у вагонов, так как поворачивают их на угол более 120°. На рисунке (а) показан высокопроизводительный роторный вагоноопрокидыватель. Он состоит из прочного ротора 1, опирающегося на ролики 2. Внутри металлоконструкции ротора расположен отрезок рельсового пути, на который закатывается и закрепляется груженый вагон 3. После этого включается привод 4, и ротор совершает поворот на угол 160—170°. При этом содержимое вагона высыпается в бункер, откуда равномерно выдается на ленту конвейера 5 и дальше на склад. Последовательное введение вагонов в ротор производится специальным толкателем; груженый вагон, выталкивая опорожненный, встает на его место. Роторный вагоноопрокидыватель Днепропетровского машиностроительного завода имеет производительность до 30 вагонов в час; угол поворота ротора 170°, грузоподъемность 150 тс, собственный вес 350 т.

Боковые вагоноопрокидыватели

Роторные вагоноопрокидыватели в настоящее время получили наибольшее распространение. Недостатками роторного

вагоноопрокидывателя являются значительные подземные

174

сооружения и большое заглубление, что для портов с близким уровнем моря неприемлемо.

Вилочные погрузчики

Вилочный погрузчик представляет собой самоходную тележку, снабженную грузоподъемным устройством с вилами для захвата, подъема и штабелирования груза, уложенного на поддон (грузовую площадку). Поддоны изготавливаются из дерева или металла с двухсторонним или четырехсторонним заходом вилок под настил. Применяются также гребенчатые поддоны, с которых пакет груза может снимать непосредственно (без поддона) многовильчатым захватом, навешиваемым на каретку погрузчика вместо двухвильчатого захвата. Наличие нескольких вилок (заводимых во впадины между гребнями) не позволяет мешковым или другим грузам проваливаться в пространство между соседними вилками. Таким образом поднятый пакет без поддона может укладываться при помощи сталкивателя в штабель.

Электропогрузчик О-21 – ведущий мост; 2 – защитная рамка; 3 – грузоподъемник; 4 – рычаг ручного тормаза; 5 – рулевое колесо; 6 – сиденье водителя; 7 – бак для рабочей жидкости гидропривода; 8 – аккумуляторная батарея; 9 – противовес; 10 – рессора; 11 – гидравлический насос; 12 – цилиндр наклона; 13 – вилки; 14 – грузоподъемник

175

Автопогрузчики

а – с грузозахватным устройством (ГЗУ) для штучных грузов; б – с ГЗУ для контейнеров; в – с ГЗУ для круглого леса; 1 – грузовая каретка с грузозахватными приспособлениями; 2 – катализаторный отвод выпускных газов; 3 – двигатель внутреннего сгорания; 4 – ходовая часть

Сменные грузозахватные устройства для вилочных погрузчиков

176

а – блочная стрела; б – гидравлический захват для разгрузки вагонов с бревнами; в – гидравлический захват для тюков; г – безблочная стрела; д – штырь для транспортирования отливок с отверстиями (вагонных колес, шестерен, автопокрышек); е – вилки для захвата мелких бетонных и керамических труб; ж – захват для больших бетонных труб; з – захват для установки в вертикальное положение рулонных грузов; и – грейфер для захвата сыпучих грузов; к – захват для вертикально стоящих рулонных грузов; л – захват для бочек; м – сталкиватель грузов со штыря; н – групповой захват для бочек; о – вилки для захвата бочек; п – саморазгружающийся бункер для стружки; р – механизм поворота каретки около горизонтальной оси; с – поворотная каретка; т –подгребной грейфер для сыпучих грузов; у – самовыгружающийся ящик для различных отходов производства; ф – подвесной грейфер для сыпучих материалов; х – блочная стрела шарнирно подвешенная на перекладине выдвижной рамы; ц – грузовая каретка с двойным вертикальным поворотным шарниром для укладки или взятия груза в тесных местах со стеллажей, расположенных параллельно продольной оси погрузчика; ч – каретка с захватом для крепежного шахтного леса и дров; ш – гидравлический захват (манипулятор) для горячих болванок металла.

По роду привода вилочные погрузчики подразделяются на электропогрузчики (ЭП) - с питанием электродвигателей от аккумуляторной батареи и автопогрузчики (АП) – с приводом от двигателя внутреннего сгорания (обычно автомобильного типа).

Машины непрерывного действия

Классификация и эксплуатационные показатели. Машины непрерывного транспорта широко применяются на водном транспорте, особенно при переработке больших грузопотоков однотипных грузов на специализированных причалах. В отличие от машин периодического (циклического действия) этот вид машин обеспечивает непрерывную подачу груза. При этом они имеют высокую производительность, более простую конструкцию, меньшую металлоемкость и энергозатраты на перемещение груза, но значительно меньшую универсальность, так как могут перегружать только однотипные грузы, близкие по транспортным свойствам.

Решающим фактором при выборе машин непрерывного транспорта являются свойства транспортируемых грузов:- при переработке штучных грузов необходимо учитывать массу,

размер тары и ее жесткость, требования вертикальности и способности перекатываться , хрупкость содержимого, допустимые ускорения;

- при насыпных грузах при непрерывном транспортировании определяющими являются крупность частиц (масса, острокромчатость, пылевидность), липкость, смерзаемость, слеживаемость и т.д.;

177

Неправильный учет груза при выборе машины непрерывного транспорта может повлечь коммерческий брак (порчу груза, изменение свойств) и порчу машины. Это снизит эффективность капиталовложений и повысит дополнительные расходы на техническую эксплуатацию (обслуживание, ремонт).

Машины непрерывного транспорта классифицируются в основном по конструктивному признаку:- машины с тяговым органом – ленточные транспортеры, цепные и

канатные конвейеры, ленточные и цепные элеваторы;- машины без тягового органа – винтовые, инерционные и

роликовые конвейеры, транспортирующие трубы и желоба, метательные машины, пневматические и гидротранспортные установки и т.п.

Основные эксплуатационные показатели машин непрерывного транспорта (производительность и мощность) определяются свойствами и интенсивностью подачи груза, профилем трассы (длина, высота подъема, углы наклона), сопротивлениями перемещению и техническим состоянием машин.

Перемещение массы груза на длине рабочего органа 1 м (погонная нагрузка) с определенной скоростью определяет производительность транспортера.

Различают техническую и эксплуатационную производительность.

Техническая (паспортная) производительность определяется массой груза в единицу времени при полном расчетном, рациональном заполнении грузонесущего органа при постоянной номинальной (паспортной) скорости движения.

Эксплуатационная производительность определяется реальными условиями эксплуатации: степенью заполнения грузонесущего органа, использованием машины во времени и т.п.

Техническая и эксплуатационная производительность связаны между собой соотношением:

Пэ/П = Vэ/V = Кэ;где: Пэ (т/ч) и Vэ (куб.м/ч) соответственно массовая и объемная производительность; П (т/ч) и V (куб.м/ч) соответственно массовая и объемная техническая производительность К – общий эксплуатационный коэффициент использования машины, зависящий от коэффициентов непрерывности загрузки Кн, использования по времени Кв и готовности машины Кг.

178

Ленточные транспортеры.Ленточные транспортеры широко применяют при загрузке

судов и вагонов, а также при проведении складских и трюмных работ. Ими перемещают мелкокусковые и среднекусковые грузы (уголь, руду), минерально-строительные материалы (песок, гравий, камень), зерно, соль, а также штучные грузы (ящики, кирпич, мешки, кипы и др.). Преимущества ленточных транспортеров: - высокая производительность;- возможность перемещения грузов на большие расстояния; - простота конструкции;- малая энергоемкость;- высокая надежность в работе и удобство в эксплуатации.

Ленточные транспортеры бывают стационарными и передвижными. Они могут транспортировать груз в горизонтальном, наклонном и комбинированном направлениях. Длина транспортеров зависит от местных условий, рода перемещаемого груза, прочности ленты и изменяется от 3...5 до 1000.. .1500 м. При необходимости перемещения груза на большие расстояния применяют систему последовательно расположенных транспортеров с устройствами для перевалки груза. Наибольший угол наклона транспортера к горизонту зависит от коэффициента трения перемещаемого материала о ленту в движении, угла естественного откоса груза в состоянии покоя (для насыпных грузов) и способа загрузки ленты. Обычно рекомендуется угол наклона оси транспортера принимать на 7.. .10° меньше угла трения материала о ленту.

Производительность ленточных транспортеров зависит от: - рода перемещаемого груза;- типа транспортера;- скорости движения ленты;- интенсивности загрузки ее материалом и составляет от нескольких десятков до нескольких тысяч тонн в час.

Устройство транспортеров. Ленточный транспортер состоит из станины 4, на которой

укреплены приводной и натяжной / барабаны. Между барабанами

179

натянута лента 6, по всей длине опирающаяся на верхние 3 и нижние 5 роликовые опоры.

При вращении приводного барабана лента за счет сил трения приводится в движение и служит одновременно тяговым и несущим органом. Транспортируемый груз поступает на верхнюю (рабочую) ветвь ленты через загрузочное устройство. Подобные устройства могут быть расположены в одной или нескольких точках по длине транспортера.

Транспортер обычно разгружается на концевом его барабане че-рез разгрузочное устройство 7, но разгрузка его может производиться в любой точке по длине.

Привод транспортера состоит из короткозамкнутого электродви-гателя 10, соединенного с валом редуктора втулочно-пальцевой муфтой. Выходной вал редуктора 9 соединяется зубчатой муфтой с валом барабана. Поверхность ленты от частиц материала очищается зачистными устройствами 8. Натягивается лента с помощью натяжного барабана / или натяжного устройства.

Ленты. В транспортерах применяют тканые, прорезиненные и стальные ленты. Наиболее широкое распространение получили про-резиненные ленты. Они состоят из тканевых прокладок, склеенных резиновым клеем, и верхней и нижней резиновых обкладок. Усилие, действующее на ленту, воспринимается прокладками, а обкладки предохраняют ленту от механических и химических повреждений и воздействия влаги. Прокладки изготовляют из хлопчатобумажной ткани простого плетения, называемой бельтингом. В связи с невысокой прочностью подобных лент все большее применение получают ленты с прокладками из синтетических тканей.

Основные параметры прорезиненных лент нормированы. Ширина прорезиненных лент общего назначения 300, 400, 500, 650, 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800 и 2000 мм с числом прокладок 3...12.

Роликоопоры. Роликоопоры бывают однороликовыми (рис. 3.2, а) и желобчатыми, состоящими из 2...5 роликов (рис. 3.2, б). Однороли-ковые опоры поддерживают холостую ветвь всех транспортеров и рабочую ветвь транспортеров, предназначенных для перемещения штучных грузов, а также ленточных питателей.

180

Конструкции роликоопор ленточных конвейеров:

а — с поверхностью плоской; б — желобчатый трехроликовый; в — желобчатый пятироли'ковый; г — лотковый; д — канатно-пружинная опора; е — трубчатый конвейер

Желобчатые роликоопоры придают ленте корытообразную форму с углом наклона бортов ленты к горизонтали до 36°, что значительно увеличивает производительность транспортера. Угол наклона огра-ничивается прочностью ленты, так как при большом угле лента раз-рушается интенсивнее.

Обычно применяют трехроликовые опоры; для узких лент (В< 400 мм) иногда применяют двухроликовые опоры, при ширине ленты больше 1400...1500 мм — пятироликовые.

Для лент шириной 400...650 мм рекомендуются диаметры Ролика 83 и 108 мм; для лент большей ширины D =102, 127, 159, 194 мм.

Общая длина одного ролика или сумма длин роликов в желобча-той опоре принимается на 100...200 мм больше ширины ленты.

Расстояние между роликоопорами на рабочей ветви принимается в зависимости от рода транспортируемого груза и ширины ленты и состав-ляет /=1000...1500 мм.

Загрузочные и разгрузочные устройства. Загрузка транспортеров навалочным грузом производится из бункеров с помощью питателей или погрузочных машин. Штучные грузы на ленту подают по специальным лоткам или укладывают на приемный стол транспортера. Скорость и направление движения материала, поступающего на ленту, должны по возможности совпадать со скоростью ленты, что уменьшает ее износ. С этой же целью в подающих лотках делают сброс мелких частиц через сверленые отверстия для образования подложки на ленте, смягчающей удары крупных частиц.

181

Груз с транспортера можно снимать с концевого барабана или в любой точке с помощью плужковых сбрасывателей или сбрасывающих тележек (для насыпных грузов).

Плужковые сбрасыватели бывают стационарными и передвижными. Они могут сбрасывать груз в одну или обе стороны (одно- и двусторонние) с помощью щита, установленного под углом к продольной оси ленты.

Разгрузочные устройства

Пластинчатые конвейеры. Рабочее полотно пластинчатого конвейера состоит из двух

цепей, соединенных между собой стальными или деревянными (из дуба) пластинами, на которые кладется груз.

В морских портах нашли применение пластинчатые конвейеры для штучных грузов с весом штуки до 200 кг. Комплект конвейера ( рис.) состоит из горизонтальной моторной секции с электродвигателем 2,8 квт (расположенным под рамой), безмоторных прямых 1 и поворотных 2 секций, двух малых и одного большого подъемников для штабелирования грузов. Кроме того, придаются грузовые столы для загрузки конвейера и переходной мостик 3 для перехода людей через линию конвейера.

Одна моторная секция приводит обычно 22 п.м. горизонтальных секций при полной их загрузке, а подъемники допускаю укладку груза: малые – до 3 , а большие – до 6 м высоты. Длина одной секции 3-5 м, секции между собой соединяются скобами, а рабочее полотно – короткими участками приводных цепей.

Винтовые конвейеры для насыпных грузов.

Принцип перемещения груза винтовым конвейером подобен способу перемещения гайки вращающимся винтом. В и н т о в о й к о н в е й е р (рис.) д л я н а с ы п н ы х г р у з о в состоит из желоба /, составленного из секций труб 4, внутри желоба проходит винт 2, установленный в подшипниках ,?. Винт приводится во вращение шестерней 6, входящей в состав привода. Материал подается в

182

загрузочный патрубок 5 и вращающимся винтом 2 проталкивается по направлению стрелки и выдается через патрубок 7. При наличии отверстия в днище желоба возможна разгрузка в любой его точке.

.

Винтовой конвейер

Конструктивно винты выполняются со сплошной и ленточной спиралью, и с лопастным винтом, который представляет собой отдельные участки спирали, прикрепленные к валу. Сплошной винт применяется при транспортировании порошкообразных материалов, ленточные и лопастные винты — при перемещении кусковых или тестообразных материалов (бетон). Диаметры винтов подбираются в соответствии со стандартом в пределах 150—600 мм. Шаг винта равен 0,5—1,0 его диаметра. Винтовые конвейеры отличаются простотой конструкции, малой стоимостью, прочностью и беспыльной работой. Их крупные недостатки — большой расход мощности, что возникает в результате значительного трения материала о винт и желоб, их износ и дробление груза. В связи с -этим винтовые конвейеры выполняются сравнительно небольших размеров и производительности; широко применяются они в качестве питателей.

Ковшовые элеваторы.Элеваторы предназначены для перемещения сыпучих, кусковых

и штучных грузов по вертикали или под большим наклоном к горизонту. Для насыпных грузов применяются ковшовые элеваторы, для штучных элеваторы имеют захваты, конструкция которых зависит от формы, размеров и условий погрузки или выгрузки.

Устройство элеватора. Он состоит из ковшей, укрепленных на бесконечной ленте на одной или двух цепях, огибающих соответственно барабаны или звездочки. Верхняя часть 1 называется головкой элеватора и состоит из кожуха, в подшипниках которого проходит приводной вал с насаженными на нем барабаном или звездочками. Головка имеет патрубок 2 для отвода материала, высыпающегося из ковшей. Нижняя часть 3 элеватора, называемая башмаком, также состоит из кожуха, внутри которого установлен барабан (или звездочки). Подшипники нижнего барабана могут перемещаться в направляющих, и связаны с винтами 4 натяжного

183

устройства. Реже применяется грузовое натяжное устройство. Материал обычно самотеком загружается в башмак через носок 5. Во избежание пылеобразования и рассыпания материала, а также для придания общей прочности конструкции обе ветви тягового органа с ковшами заключены в кожухи 6.

В ленточных элеваторах применяются такие же прорезиненные ленты, как и в ленточных конвейерах. В цепных элеваторах используются шарнирные пластинчатые цепи. Ленточные при-меняются в основном для мелкозернистых и пылевидных материалов при высоте подъема до 40—50 м, большая высота ограничивается прочностью ленты. Достоинства ленточных элеваторов — плавный и спокойный ход, возможность применения повышенных скоростей движения (до 2,5—3,5 м/сек).

Цепные элеваторы применяют для кусковых и других грузов, но скорость их, во избежания поломки ковшей о куски груза и быстрого износа, цепи выбирается небольшой, до 1,5 м/сек. Большая прочность цепей позволяет применять их для довольно больших высот подъема при ковшах значительной емкости.

Основы технической эксплуатации перегрузочных машин.Понятие эксплуатации машин подразумевает эффективное

использование оборудования за счет организационной и технологиче-

184

ской подготовки перегрузочного процесса и работоспособности машин.

Под работоспособностью понимается такое техническое состоя-ние оборудования, при котором его параметры находятся в пределах, заданных технической документацией, т.е. когда машина способна выполнять заданные функции с регламентированными парамет-рами.

Комплекс задач и работ, ограничиваемый вопросами поддержа-ния оборудования в работоспособном состоянии (техническое обслу-живание, надзор, ремонт), объединяется понятием техническая экс-плуатация.

В эксплуатационной деятельности портов необходимо предусмат-ривать подсистему технической эксплуатации, так как этим определяется способность машин работать с заданными параметрами по производительности и энергопотреблению. От этого также зависят срок службы машин и окупаемость капиталовложений в технику, надежность в работе и, следовательно, надежность транспортного обслуживания.

Слаборазвитая система технической эксплуатации может привести к высоким расходам на аккордную оплату срочных неплановых ремонтов, штрафам за срыв обработки флота (особенно линейного) и т. д.

Современный уровень проектирования техники предусматривает разработку методов и средств технической эксплуатации. Следовательно, приобретая новые средства погрузочно-разгрузочных работ, необходимо приобрести или создавать инфраструктуру обслуживающего сервиса, что позволит поддерживать работоспособность техники во времени.

Организация технической эксплуатации машин определяется ре-жимом производства (сезонностью, сменностью, сменной и годовой загрузкой машин) и конструктивными особенностями машин.

В технической эксплуатации используют следующие общеприня-тые термины и определения:

надежность — свойство технического объекта выполнять задан-ные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуа-тационных показателей в заданных пределах при соответствующих режимах и условиях использования, технического обслуживания, ре-монта, хранения и транспортирования; исправное состояние — состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической документации;

работоспособное состояние — состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполняв заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической или конструкторской документации;

185

отказ — событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта;

наработка (на отказ) — продолжительность или объем работы до отказа;

предельное состояние — состояние объекта, при котором его дальнейшее применение по назначению недопустимо или нецелесооб-разно либо восстановление его исправного (работоспособного) состо-яния невозможно или нецелесообразно;

технический ресурс (ресурс) — наработка объекта от начала эксплуатации либо ее возобновление после среднего или капитального ремонта до наступления предельного состояния;

ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения отказов, повреждений и поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем проведения технического обслуживания и ремонта.

Основными задачами технической эксплуатацииперегрузочных машин являются:

1) максимальное использование производительности оборудования путем полной реализации технических возможностей машин, выявления резервов производительности на основе передового опыта новаторов производства;2) увеличение долговечности машин и снижение износовпутем соблюдения правильных приемов работы и обслуживания, а также качественного ремонта; :3) снижение эксплуатационных расходов на ремонт, запасные части, материалы и т. п.;4) обеспечение безопасности во время работы, ремонта и повышение надежности, перегрузочных машин в работе.

Техническая эксплуатация включает мероприятия по приемке, пуску в эксплуатацию и техническому надзору за оборудованием, техническому обслуживанию машин (уход, регулировка, смазка), планово-предупредительный ремонт. Все эти мероприятия проводятся в соответствии с «Правилами технической эксплуатации перегрузочных машин морских портов», Правилами Госгортехнадзора России, а для плавучих перегрузочных средств также в соответствии с Правилами Российского Регистра. Основу технической эксплуатации машин в нашей стране составляет планово-предупредительная система обслуживания и ремонта машин. При этом предусматривается планомерное и свое-временное проведение профилактического технического .обслуживания и ремонта с целью предупредить развитие интенсивных износов или дефектов и тем более .аварийных повреждений.

186

РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИ, ИНЖЕНЕРНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ, СОДЕРЖАНИЕ И РЕМОНТ

СООРУЖЕНИЙ

Под режимом эксплуатации сооружения следует понимать со-вокупность основных условий и требований, которые должны строго выполняться при использовании сооружения. Например, для прича-лов это нагрузки от перегрузочной техники, устанавливаемой на причале.

Нагрузки не должны превышать допустимых значений, предусмотренных проектом.

К требованиям режима эксплуатации относятся: исправность инженерных коммуникаций, отбойных устройств и т. д. Нарушение этих требований может привести к возникновению дополнительных усилий в конструкции и, как следствие, к нарушению ее прочности и устойчивости.

При возникновении существенных изменений в условиях службы или в состоянии сооружений режим их эксплуатации должен быть соответственно изменен. Изменения режима эксплуатации должны оформляться приказом по порту.

В состав инженерного обслуживания портовых сооружений вхо-дят: осмотры и обследования; инструментальные наблюдения; проек-тирование ремонтных мероприятий; технический надзор за ремонтными работами; планирование ремонта и других мероприятий технической эксплуатации.

Сооружения должны подвергаться следующим видам осмотров и обследований: повседневному и периодическому осмотрам, конт-рольно-инспекторскому и внеочередному обследованию. Повседневные осмотры проводятся силами хозяйственных частей подразделений и лицами, за которыми закреплены сооружения (например, 'начальник причала, склада, комендант здания и т. д.). Целью повседневных осмотров является визуальная проверка состояния сооружений и соблюдения условий установленного режима эксплуатации. В процессе повседневного надзора выявляются мелкие неисправности, устраняемые, как правило, силами и средствами района (комплекса). Результаты повседневного надзора оформляются соответствующими записями в журналах.

Периодические технические осмотры должны давать исчерпы-вающие представления о состоянии сооружения и данные для пла-нирования ремонтных работ. Целесообразно для участия в проведении периодических осмотров привлекать специалистов санитарно

187

эпидемических станций, пожарного надзора, портнадзора. Результаты периодических осмотров оформляются отчетом.

Контрольно-инспекторские обследования включают сложный комплекс работ по изучению состояния всех конструктивных основных элементов портовых сооружений с применением различной аппаратуры, взятием и исследованием проб, материалов, испытанием сооружения и конструктивных элементов. Необходимость в проведении инструктивных наблюдений устанавливается портом совместно с проектными организациями.

Внеочередные обследования проводятся обычно после штормов, ледоходов, сильных ливней и в ситуациях, в результате которых сооружения подверглись воздействиям, выходящим за пределы нормальных условий эксплуатации. При обнаружении неисправностей при внеочередном обследовании принимаются меры для срочной ликвидации этих неисправностей или устанавливаются новые режимы эксплуатации. Внеочередные обследования выполняются специальными комиссиями с привлечением проектных и научно-исследовательских организаций. Комиссия, выполняющая внеочередные обследования, устанавливает возможность и условия дальнейшей эксплуатации сооружений, объемы и сроки выполнения ремонтных работ.

Состояние акваторий портов контролируется:- проведением промеров глубин;- наблюдениями за заносимостью;- проверкой наличия на дне топляков, а на поверхности воды — плавающих предметов и загрязнений.

Регулярными промерами контролируется состояние глубин в каналах и гаванях. Капитаном порта устанавливается проходная осадка судов для движения по каналу и акватории порта. Для каждого порта устанавливается предельная скорость движения судов и угол подхода судов к сооружению. Гарантированные глубины и безопасность судоходства должны обеспечиваться регулярным выполнением дноуглубительных работ и удалением со дна подводных препятствий.

Содержание сооружений порта в надлежащем техническом сос-тоянии зависит от своевременного и качественно выполненного ремонта. По характеру и объему работ различают капитальный и текущий ремонты. Капитальным ремонтом предусматривается обычно замена несущих конструктивных элементов сооружения. Текущим ремонтом предусматривается замена отдельных элементов сооружения, устранение мелких неисправностей. Целесообразно в процессе капитального ремонта выполнять также и модернизацию сооружений, в результате которой может быть увеличена пропускная способность причала.

188

ПРАВИЛАТЕХНИЧЕСКОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОДЪЕМНО-

ТРАНСПОРТНОГООБОРУДОВАНИЯ МОРСКИХ ТОРГОВЫХ ПОРТОВ

 РД 31.1.02-04

Термины и определения

Используемые в ПТЭ термины, относящиеся к классификации грузоподъемных кранов, наименованию их составных частей, механизмов и параметров, соответствуют терминам и определениям, приведенным в "Правилах устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов (ПБ 10-382-00)", утвержденных Постановлением Госгортехнадзора России от 31 декабря 1999 г. N 98.

Определение понятий: подъемно-транспортное оборудование, перегрузочные машины, машины внутрипортовой механизации, технологическая оснастка, грузозахватные органы, грузозахватные приспособления, средства укрупнения, рельсовые крановые пути приведены в подразделе 4.3. Другие термины, используемые в ПТЭ:

1 Эксплуатация – стадия жизненного цикла изделия на которой реализуется, поддерживается и восстанавливается его качество.

Примечание. Эксплуатация изделия включает в себя в общем случае использование по назначению, обслуживание и ремонт.

2 Техническая эксплуатация - Техническая      часть эксплуатации, включающая транспортирование,  хранение, техническое обслуживание и ремонт.

3 Техническое состояние   -   Совокупность подверженных изменению в процессе     производства или эксплуатации свойств объекта,     характеризуемая в определенный момент времени      признаками, установленными технической             документацией на этот объект.                     

Примечание. Видами технического состояния являются: исправность, работоспособность, неисправность,     неработоспособность.

4 Исправное состояние -       Состояние объекта, соответствующее всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской   

(проектной) документации.  

189

5   Работоспособное состояние - Состояние объекта, при котором он способен    выполнять свои функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-  технической документацией

6 Техническое обслуживание  -   Комплекс операций или операция по поддержанию      работоспособности или исправности изделия при      использовании по назначению, ожидании, хранении и транспортировании.

7 Ремонт  - Комплекс операций по восстановлению исправности илиработоспособности изделия и восстановлению ресурса изделия или его составных частей.

8 Текущий ремонт  -  Ремонт, выполняемый для обеспечения или восстановления работоспособности изделия и  состоящий в замене и (или) восстановлении     отдельных составных частей.

9 Капитальный ремонт  -   Ремонт, выполняемый для восстановления исправности, полного или близкого к полному восстановлению ресурса изделия с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовыеПримечание. Значение, близкое к. значению величины технической документации.

10 Агрегатный ремонт - Обезличенный метод ремонта, при котором неисправные агрегаты заменяют новыми или заранее отремонтированными.  Примечание. Под агрегатом понимаются сборочные    единицы, обладающие свойствами полной взаимозаменя-емости, независимостью сборки и самостоятельностью выполнения определенных функций в изделиях         различного назначения, например электродвигатель,  редуктор, насос и т.п.

11 Полнокомплектный ремонт - Ремонт крана с истекшим сроком службы, выполняемый на кране, находящемся в рабочем смонтированном состоянии, с целью устранения дефектов, выявленных в результате обследования, для восстановления исправности и ресурса, с продлением срока службы   до очередного обследования.

12 Капитально- восстановительный ремонт - Ремонт крана с истекшим сроком службы, выполняемый после разборки крана с целью устранения дефектов, ремонт        выявленных в результате обследования и дообследования крана, для восстановления его    ресурса.

190

13 Реконструкция  -  Изменение конструкции крана, вызывающее необходимость внесения изменений в паспорт (например, изменение типа привода, длины стрелы, высоты башни, грузоподъемности, устойчивости, переоборудование   кранов и другие изменения, вызывающие перераспределение и изменение нагрузок.

14 Обследование   - Комплекс работ по техническому диагностированию   кранов с истекшим сроком службы с целью выдачи заключения о возможности и условиях их дальнейшей эксплуатации до очередного обследования.

15 Дообследование -  Частичное обследование крана, заключающееся в выявлении дефектов в узлах, недоступных при обследовании крана в рабочем (смонтированном) состоянии иподлежащих диагностированию после ремонта и разборки крана для последующего проведения капитально восстановительного ремонта.

Обозначения и сокращения

В настоящем документе применяются следующие обозначения и сокращения:

ВТИП - временная технологическая инструкция по перегрузке;

ГЗП - грузозахватное приспособление;

ИТР - инженерно-технический работник;

МИТС - местные инструкции по типовым способам и приемам работ;

ПРР - погрузочно-разгрузочные работы;

ПТЭ – правила технической эксплуатации;

РТК - рабочая технологическая карта;

СККН - специализированный конвейерный комплекс для навалочных грузов;

ТО - техническое обслуживание;

ТУ - технические условия.

191

Промышленная безопасность и задачи ПТЭ 

В обеспечении промышленной безопасности важную роль играют ведомственные документы, конкретизирующие и дополняющие требования документов перечисленных выше организаций федерального уровня. Таким ведомственным документом для морских портов, наряду с рядом других руководящих документов Минтранса России, являются ПТЭ.

В ПТЭ отдельно не рассматриваются плавучие краны и плавучие перегружатели. Однако большинство рекомендаций и указаний, относящихся к береговым кранам, могут быть использованы для организации технического обслуживания и местного надзора за техническим состоянием крановой (перегрузочной) части плавучих кранов и плавучих перегружателей.

Задачей ПТЭ является создание в морских портах таких условий технической эксплуатации подъемно-транспортного оборудования, а также производства работ с применением этого оборудования, при которых обеспечиваются промышленная безопасность и эффективное использование перегрузочных машин.

Отметим, что в числе задач, которые необходимо решить для обеспечения промышленной безопасности, одну из наиболее сложных представляет своевременное обнаружение трещин в основных элементах металлоконструкций кранов и другого подъемно-транспортного оборудования. В настоящее время по ряду причин трудно предсказать появление трещины на основе осмотра или расчета, но можно свести к минимуму время эксплуатации оборудования после появления трещины за счет частоты и добросовестности проведения осмотров металлоконструкций. В ПТЭ для всех видов подъемно-транспортного оборудования настоятельно рекомендуются следующие мероприятия:

1) ТО-1 с периодичностью от 1 смены до 1 месяца;2) ТО-2 с периодичностью от 1 до 3 месяцев;3) оперативный осмотр - 1 раз в месяц;4) периодический осмотр - не реже чем через 3 месяца;5) техническое освидетельствование:- по кранам: частичное - 1 раз в год, полное - 1 раз в 3 года;- по другому оборудованию - 1 раз в год;6) обследование кранов, отработавших нормативный срок, через

1 - 3 года в соответствии с Правилами Госгортехнадзора России по кранам;

7) текущий, капитальный и иные виды ремонта, предусмотренные нормативно-технической документацией.

Для портальных кранов - основного технологического оборудования портов - во всех перечисленных мероприятиях

192

предусматривается осмотр металлоконструкций с целью обнаружения трещин и других дефектов на основе разрабатываемых портом карт осмотра крана. Исключение составляет упрощенный ежесменный осмотр, выполняемый докером-механизатором при приемке-сдаче смены, когда осмотр металлоконструкций производится с земли и с площадок на портале и на поворотной части крана.

 Подъемно-транспортное оборудование морских портов

 С целью учета особенностей эксплуатации применяемого в

портах подъемно-транспортного оборудования и особенностей по распределению обязанностей по его содержанию в исправном состоянии различаются следующие виды оборудования:

- перегрузочные машины;- технологическая оснастка;- средства укрупнения;- рельсовые крановые пути;- бункеры и бункерные установки.Перегрузочные машины, в свою очередь, подразделяются на:- грузоподъемные краны и перегружатели всех типов;- машины внутрипортовой механизации, к которым относятся:

автопогрузчики, контейнеровозы, "Рич Стакеры", контейнерные погрузчики, электропогрузчики, аккумуляторные тележки, тягачи, тракторы, прицепы (трейлеры), ролл-трейлеры, передвижные пневмоустановки (например, "Нойеро") и другие перегрузочные машины;

- машины специализированных перегрузочных комплексов.

Технологическая оснастка подразделяется на:- грузозахватные органы, к которым относятся: крюк, грейфер,

спредер, грузоподъемный магнит, вилы погрузчика, грузозахватные устройства погрузчика с электрическим, гидравлическим или пневматическим приводом, а также грузозахватные устройства без привода, захват груза которыми производится непосредственно рабочим, управляющим перегрузочной машиной, из кабины управления без участия стропальщиков (например, захват для стали в рулонах), другие грузозахватные устройства повышенной сложности (см. примечание 1 к настоящему пункту);

- грузозахватные приспособления, к которым относятся: универсальные стропы, ковши, сетки, рамы, канатные и цепные стропы с крюками, скобами, карабинами и т.п., контейнерные захваты (например, типа ЗКИ), захваты для труб и другие грузозахватные устройства (см. примечание 1 к настоящему пункту).

193

К средствам укрупнения грузовых мест относятся все типы поддонов и пакетирующих стропов, используемых при перегрузке грузов.

Рельсовые крановые пути подразделяются на:- рельсовые пути портальных кранов и перегружателей всех

типов;- рельсовые пути специализированных перегрузочных

комплексов;- рельсовые пути кранов мостового типа (мостовые и козловые

краны, тельферы).Примечания:1. Разделение не названных в настоящем пункте грузозахватных

устройств на грузозахватные органы и грузозахватные приспособления производится комиссией, назначаемой главным инженером порта.

2. Эксплуатация других видов технологической оснастки - технологического инструмента (ножниц для резки троса, рычагов-кантователей, ломиков, кувалд и т.п.) и вспомогательных технологических приспособлений (столов грузовых, поворотных кругов и т.п.) - должна регламентироваться руководящими документами Единой системы технологической подготовки производства морских портов (ЕСТПП МП).

 Техническое обслуживание и использование

грузозахватных органов 

ТО грузозахватных органов, закрепленных за перегрузочными машинами или установленных на них, осуществляется при техническом обслуживании соответствующих машин. Техническое обслуживание не установленных на машины и не закрепленных за ними грузозахватных органов производится в объеме ТО-2 по графику, но не реже одного раза в месяц по указанию инженерно-технического работника, назначенного распоряжением начальника района ответственным за содержание этих грузозахватных органов в исправном состоянии. Непосредственно перед использованием такие грузозахватные органы должны быть осмотрены и опробованы в работе рабочим, управляющим перегрузочной машиной, на которую навешивается этот грузозахватный орган.

Замена грузозахватного органа на кране или на машине внутрипортового транспорта может производиться докерами-механизаторами и (или) рабочими по техническому обслуживанию и ремонту только по указанию сменного механика, в обязанности

194

которого входит инструктаж рабочих по технике и безопасным методам замены и контроль исполнения.

Вновь изготовленные грузозахватные органы в случаях, когда этого требуют Правила Госгортехнадзора России по кранам, должны быть снабжены соответствующими паспортами предприятия-изготовителя (см. пункт 8.2). Паспорта должны составляться в соответствии с ГОСТом 2.601-95 "ЕСКД. Эксплуатационные документы" и поставляться в комплекте с изделиями.

Маркировка грузозахватных органов должна соответствовать требованиям Правил Госгортехнадзора России по кранам. Возможность применения грейфера на грузе, не указанном в табличке, имеющейся на грейфере, устанавливает комиссия, назначенная главным инженером, путем проведения испытаний на зачерпывающую способность в соответствии с ГОСТ 24599-87 "Грейферы канатные для навалочных грузов. Общие технические условия".

Изготовление, техническое обслуживание, хранениеи использование грузозахватных приспособлений

 

Разработка и изготовление грузозахватных приспособлений должны осуществляться в соответствии с Правилами Госгортехнадзора России по кранам, а также в соответствии с РД 31.00.100-95 "Система разработки и постановки продукции на производство. Изделия предприятий морского транспорта. Порядок разработки, постановки и снятия продукции с производства".

Вновь изготавливаемые для портов грузозахватные приспособления снабжаются (на единицу или партию однотипных) чертежом общего вида грузозахватного приспособления, схемой его испытания и инструкцией, определяющей порядок и методы осмотра, браковочные показатели, а также методы устранения обнаруженных повреждений.

Грузозахватные приспособления, изготавливаемые для порта, снабжаются клеймом или прочно закрепленной металлической биркой с указанием инвентарного (регистрационного) номера, паспортной грузоподъемности, даты испытания, а также снабжаются паспортом.

На изготовление грузовых стропов в порту разрабатываются технические условия и технологические карты с учетом требований Правил Госгортехнадзора России по кранам, РД 10-33-93 "Стропы

195

грузовые общего назначения. Требования к устройству и безопасной эксплуатации" и ПТЭ, а на изготовление стропов из текстильных лент - с учетом требований РД 24-СЗК-01-01 "Стропы грузовые общего назначения на текстильной основе. Требования к устройству и безопасной эксплуатации".

При изготовлении портом стропов из стального каната для собственных нужд паспорт может составляться на партию однотипных стропов в соответствии с ПБ 10-382-00 "Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов".

Маркировка стропов из стальных канатов производится на бирках или втулках. Маркировка должна содержать инвентарный (регистрационный) номер, грузоподъемность, дату испытания.

Маркировка стропов из текстильных лент выполняется на маркировочной бирке, на которой указываются:

- товарный знак предприятия-изготовителя, адрес;- тип, условное обозначение стропа;- грузоподъемность стропа в зависимости от способов

строповки;- длина;- дата изготовления;- порядковый номер по системе нумерации предприятия-

изготовителя;- обозначение технических условий (ТУ) или стандарта, по

которому изготовлен строп.Стропы (гибкие ветви), входящие в состав грузозахватных

приспособлений (балок, рам, траверс со специальными захватами и т.п.), изготавливаются согласно ТУ (чертежа), разработанных предприятием-изготовителем. Паспорт на эти стропы не требуется. Испытание эти стропы проходят в составе грузозахватного приспособления нагрузкой, равной 1,25 номинальной грузоподъемности приспособления. Маркировка наносится только на грузоподъемное приспособление, которое снабжается паспортом.

Грузозахватные приспособления должны выбираться в соответствии с указаниями рабочей технологической документации.

Грузозахватные приспособления могут получать на такелажном складе бригадиры (звеньевые) или рабочие комплексных бригад - стропальщики, сигнальщики, водители погрузчиков. После осмотра грузозахватных приспособлений производителем работ и рабочими комплексных бригад, получившими грузозахватные приспособления на такелажном складе, неисправные приспособления должны быть выбракованы и возвращены на места хранения. Осмотр стропов

196

стропальщиками должен производиться не только перед началом работ, но и неоднократно в течение смены. Порядок хранения неисправных грузозахватных приспособлений должен исключать возможность попадания их в места хранения исправных и на рабочие места.

Контроль за применением исправных и соответствующих рабочим технологическим документам (РТК, ВТИП) грузозахватных приспособлений является обязанностью производителя работ (см. пункт 9.2.1).

Выдачу, прием, хранение, ТО и ремонт грузозахватных приспособлений должно производить специализированное подразделение порта, руководство работой которого осуществляет инженерно-технический работник, назначенный приказом начальника порта. Выдача и прием грузозахватных приспособлений осуществляются в соответствии с Положением, утвержденным начальником порта. Указанное подразделение должно иметь в своем составе инженерно-технических работников, ответственных за содержание грузозахватных приспособлений в исправном состоянии, а также рабочих для выдачи, приема и технического обслуживания грузозахватных приспособлений.

В состав технического обслуживания грузозахватных приспособлений при их хранении и использовании входят следующие работы:

- осмотр;- очистка от остатков груза, грязи и т.п.;- смазка (при необходимости);- замена вышедших из строя крепежных деталей;- регулировка;- окраска или оцинковка (при необходимости) в соответствии с

требованиями технической документации.ТО осуществляется в процессе подготовки грузозахватных

приспособлений к выдаче для производства погрузочно-разгрузочных работ.

ТО грузозахватных приспособлений при подготовке к транспортированию осуществляется в соответствии с требованиями технических условий на изготовление или инструкции по эксплуатации.

197

Техническое обслуживание рельсовых крановых путей 

Приведенные в настоящем разделе рекомендации относятся к техническому обслуживанию наземной части рельсовых крановых путей портальных кранов и перегружателей и включают работы, выполняемые по результатам оперативного, периодического осмотров и технических освидетельствований наземной части этих путей, а также работы, требующиеся для устранения неисправностей, обнаруживаемых при ежесменных осмотрах, выполняемых докерами-механизаторами, управляющими портальным краном или перегружателем.

К этим работам относятся:- рихтовка и балластировка путей по результатам нивелировки и

замеров колеи;- очистка прирельсовой канавки от мусора, грязи, остатков

груза, снега, льда;- прочистка отверстий и спуск воды из прирельсовых канавок;- замена рельса при обнаружении трещин и сколов на головке

рельса;- затяжка и замена дефектных элементов соединения и

крепления рельсов;- восстановление поврежденных концевых упоров;- восстановление заземления;- принятие мер в случае обнаружения несоблюдения

минимального расстояния от выступающих частей крана до груза или других предметов - менее 700 мм до высоты 2000 мм, на высоте более 2000 мм - менее 400 мм;

- устранение других неисправностей.В случае если при ежесменном осмотре рельсовых крановых

путей обнаружены неисправности рельсов, трещины в железобетонных шпалах, плитах или балках, на которых уложены рельсы, или не выдержаны указанные минимальные расстояния от выступающих частей крана до груза или других предметов, докер-механизатор, не приступая к работе, докладывает о замеченных недостатках сменному механику и бригадиру.

В порту должно быть разработано положение и установлен порядок, обеспечивающие своевременную и качественную очистку крановых рельсовых путей, прочистку отверстий и спуск воды из прирельсовых канавок.

Все виды технического обслуживания рельсовых крановых путей осуществляются по указаниям инженерно-технического работника, ответственного за содержание путей в исправном

198

состоянии, рабочими подразделения, которому принадлежат или которое арендует причалы и тыловые площади с рельсовыми крановыми путями. В договоре на аренду должна быть определена ответственность за осуществление всех видов технического обслуживания, надзора и ремонта.

Особенности технической эксплуатациипортовых мобильных кранов

 Портовые мобильные краны и портовые портальные мобильные

краны (в дальнейшем оба вида мобильных кранов именуются ПМК) получают в морских портах все большее распространение. В настоящее время в морских портах эксплуатируются ПМК, поставленные фирмами "Либхерр" и "Готвальд". ПМК применяются для судовых погрузочно-разгрузочных работ наряду с портальными кранами. В силу новизны конструктивных решений, примененных на ПМК, следует обращать особое внимание на обучение и проверку знаний инженерно-технического персонала и рабочих, управляющих и осуществляющих ТО ПМК. С этими кранами фирмы-изготовители поставляют подробное руководство по эксплуатации, на основе которого в порту должны быть разработаны с учетом местных условий и выданы инженерно-техническим работникам и рабочим, обслуживающим ПМК, должностные инструкции и инструкции по охране труда.

С точки зрения безопасности работы ПМК одним из основных условий является прочность основания (причала) в местах установки плит четырех опорных гидравлических цилиндров (домкратов). Нагрузка на эти плиты в несколько раз превышает нагрузку на колесо портального крана, на которую рассчитаны существующие причалы. Для установки ПМК необходимо получить разрешение проектной организации, имеющей соответствующую лицензию Госстроя России.

В целях безопасной и рациональной работы портовых мобильных кранов на территории причалов и складов в местах установки кранов наносится разметка на покрытиях. Разметку необходимо производить несмывающейся краской, хорошо видимой при естественном и искусственном освещении, либо специальными деталями, вмонтированными в покрытие территории, или другими способами. Места установки мобильных кранов (места установки опорных плит) определяются конструкцией причалов и соответствующими планами-схемами установки по данным проектной организации (см. пункт 5.12.2).

Порядок выдачи, перемещения, сдачи портовых мобильных кранов оформляется приказом по порту. Ответственность за перегон ПМК в пределах одного грузового района возлагается на

199

производителя работ. Ответственность за перегон ПМК с одного грузового района на другой возлагается на сменного механика соответствующей группы механизации.

В целях обеспечения перегона портовых мобильных кранов и для обеспечения соблюдения габаритов приближения к штабелям груза по пути перемещения кранов в порту разрабатываются и утверждаются схемы расположения основных проездов мобильных кранов.

Работа ПМК от электрической сети:а) ответственность за организацию подключения ПМК к

береговой сети возлагается на сменного диспетчера грузового района, который принимает решение с учетом возможности подключения и технологии работ;

б) к работе по подключению ПМК к крановым электроколонкам допускаются лица электротехнического персонала, имеющие группу допуска по электробезопасности не ниже третьей (сменный электромонтер), прошедшие соответствующее обучение;

в) подключение питающего силового кабеля и кабеля вспомогательного питания ПМК производится по распоряжению диспетчера района сменным электромонтером грузового района, на котором находится кран, с привлечением докеров-механизаторов бригады, работающей с краном, под руководством сменного механика грузового района. Лица, осуществляющие подключение и перенос кабеля ПМК, в оперативном отношении подчиняются сменному механику района;

г) перед подключением ПМК к береговой сети сменный механик проверяет техническое состояние питающих силовых кабелей крана, наличие наконечников на концах токоведущих жил кабелей, а также проверяет исправность механической части кабельного барабана, наличие всех электродвигателей кабельного барабана и кнопок управления кабельным барабаном;

д) дежурный электрик осуществляет подключение ПМК в соответствии с требованиями инструкции, разработанной портом на основании требований заводской (фирменной) документации.

ТЕХНИЧЕСКИЙ НАДЗОР 

Общие положения 

Одним из основных условий выполнения требований промышленной безопасности является осуществление местного технического надзора за эксплуатацией подъемно-транспортного оборудования, а также надзора за производством работ по

200

перемещению грузов. Требования к местному техническому надзору приведены в "Правилах организации и осуществления производственного контроля за соблюдением требований промышленной безопасности на опасном производственном объекте", утвержденных Постановлением Правительства Российской Федерации от 10 марта 1999 г. N 263. В пункте 3 данных Правил сказано: "каждая эксплуатирующая организация на основании настоящих Правил разрабатывает положение о производственном контроле с учетом профиля производственного объекта". Применительно к надзору за оборудованием, поднадзорным Госгортехнадзору России, требования к надзору и обслуживанию приведены в разделе 9.4 Правил Госгортехнадзора России по кранам.

Местный портовый технический надзор осуществляется путем проведения технических освидетельствований, оперативных и периодических осмотров групповыми механиками грузовых районов, а также инженерно-техническими работниками, на которых приказом по порту возложены обязанности по надзору за содержанием оборудования в исправном состоянии.

Оперативный осмотр 

Оперативный осмотр осуществляется в порядке надзора с целью своевременного предупреждения и устранения неисправностей, а также для контроля выполнения инженерно-техническими работниками требований ПТЭ, а портовыми рабочими, управляющими перегрузочными машинами, и рабочими по техническому обслуживанию и ремонту - инструкций. Оперативный осмотр проводят инженерно-технические работники, ответственные за содержание подъемно-транспортного оборудования в исправном состоянии. Допускается проведение оперативного осмотра сменными механиками.

Оперативный осмотр перегрузочных машин осуществляется не реже одного раза в месяц независимо от режима работы машины.

Рекомендуется оперативный осмотр проводить перед техническим обслуживанием. В порядке оперативного осмотра перегрузочных машин проводят:

а) осмотр агрегатов и механизмов перегрузочных машин;б) проверку:- состояния металлоконструкций, канатов, болтовых и других

креплений с учетом рекомендаций РД 31.44.37-89 "Краны портальные морских портов. Контроль состояния металлоконструкций";

- работу тормозов и систем управления;- действия приборов безопасности (проверка ограничителя

грузоподъемности,);

201

- работы двигателей;- состояния электрооборудования;- выполнения полученных ранее указаний докерами-

механизаторами и рабочими по техническому обслуживанию и ремонту перегрузочных машин.

При оперативных осмотрах ролл-трейлеров особое внимание следует обращать на крепление колес, состояние грузовых шин, штыковых замков (или откидных планок) на платформе, настила платформы, паза для ввода клыка гузнека. Кроме этого, проверяется четкость обозначения регистрационного номера, грузоподъемности, массы тары, допустимой нагрузки на переднюю опору и на ось.

Номера машин, подвергнутых оперативному осмотру, заносят в журнал группового механика (электромеханика) с указанием результатов осмотра и перечня работ по техническому обслуживанию и ремонту, которые должны быть выполнены. В случае проведения осмотра сменным механиком результаты осмотра записываются в журнал группового механика. Указания по устранению неисправностей, замеченных при осмотре перегрузочных машин, и по проведению работ по техническому обслуживанию докерами-механизаторами, управляющими перегрузочными машинами, и рабочими по техническому обслуживанию и ремонту записывают в вахтенный журнал сменного механика, а для кранов, перегружателей и других машин - и в вахтенный журнал машины.

Оперативные осмотры проводят по графикам, утвержденным заместителем начальника района по механизации, а в других подразделениях - начальником подразделения.

Оперативный осмотр грузозахватных органов проводят инженерно-технические работники, ответственные за их содержание в исправном состоянии, с записью в своем журнале.

Оперативный осмотр грузозахватных органов, не закрепленных постоянно за машинами, должен выполняться сменным механиком непосредственно перед использованием с записью в журнале сменного механика.

Оперативный осмотр грузозахватных приспособлений проводят рабочие подразделения, перед выдачей и при приемке, а также производитель работ и рабочие комплексных бригад, получающие грузозахватные приспособления на инвентарном (такелажном) складе, - перед использованием. Оперативный осмотр поддонов и пакетирующих стропов проводит персонал инвентарного (такелажного) и грузового складов при выдаче, а также рабочие комплексных бригад при получении для формирования пакетов. Осмотр проводится неоднократно в течение смены, а также и при возвращении на инвентарный (такелажный) или грузовой склад.

202

Осмотр производится в соответствии с инструкцией, определяющей порядок и методы осмотра, браковочные показатели, а также методы устранения обнаруженных повреждений. Такая инструкция должна быть поставлена в составе технической документации изготовителя. При отсутствии в составе технической документации такой инструкции она разрабатывается портом в соответствии с рекомендациями, приведенными в Правилах Госгортехнадзора России по кранам.

Оперативный осмотр наземной части рельсовых крановых путей выполняется не реже одного раза в месяц инженерно-техническим работником, ответственным за их содержание в исправном состоянии. При осмотре проверяется соответствие рельсовых путей инструкции завода-изготовителя по эксплуатации крана, а также проверяются: крепления рельсов к основанию, соединения рельсов, зазоры в стыках рельсов, отсутствие трещин, накатов, изломов головки рельсов, состояние прирельсовых канавок и водоотводящих отверстий, железобетонных шпал, балок или плит, на которых уложены рельсы, состояние заземлений, тупиковых упоров, других элементов кранового пути. По результатам осмотра делается запись в Журнале технического надзора по форме, приведенной в Правилах технической эксплуатации портовых сооружений и акваторий (РД 31.35.10-86).

 

Периодический осмотр 

Периодический осмотр проводится в порядке надзора с целью тщательной проверки технического состояния подъемно-транспортного оборудования и сбора сведений, необходимых для подготовки очередных плановых ремонтов.

Периодический осмотр перегрузочных машин проводится комиссией. В состав комиссии входят инженерно-технический работник, ответственный за содержание осматриваемой машины в исправном состоянии, а также другие инженерно-технические работники. Комиссия назначается распоряжением заместителя начальника района по механизации по согласованию с начальником отдела механизации. При периодических осмотрах комиссия выполняет следующее:

- проверяет и наблюдает в работе все механизмы и агрегаты механической части и электрооборудования;

- проводит осмотр металлоконструкций, исправное состояние которых имеет первостепенное значение в обеспечении безопасности работы оборудования;

- проверяет работу приборов безопасности, в том числе и ограничителя грузоподъемности (с грузом);

203

- проверяет состояние электропроводки и заземления;- устанавливает неотложные ремонтные работы и уточняет

перечень запасных частей, подлежащих заказу для выполнения очередных плановых ремонтов;

- проверяет грузозахватные органы, постоянно приписанные к машинам;

- проверяет не установленные на машины и не приписанные к ним грузозахватные органы.

Наиболее ответственным является осмотр несущих металлоконструкций, который следует проводить с учетом рекомендаций РД 31.44.37-89 "Краны портальные морских портов. Контроль состояния металлоконструкций".

Основной целью осмотра является, так же как при обследовании, выявление трещин и деформаций в ответственных элементах металлоконструкций, а также уменьшение толщины таких элементов из-за коррозии. В условиях порта трещина может быть обнаружена в результате визуального осмотра. В случае если наличие обнаруженной визуально трещины вызывает сомнение, можно использовать вихретоковые приборы (они позволяют вести замеры без очистки поверхности от краски) или методы капиллярной дефектоскопии. Уменьшение первоначальной толщины металла в результате коррозии можно обнаружить при помощи ультразвукового толщиномера.

Результаты периодических осмотров оформляются актом по форме, указанной в Приложении 15.

Заключение комиссии по акту осмотра групповой механик записывает в свой журнал. Акт периодического осмотра перегрузочных машин, не подконтрольных органам Госгортехнадзора России, допускается оформлять на группу машин одной модели.

Периодические осмотры перегрузочных машин проводятся по графику, составленному заместителем начальника района по механизации и согласованному с начальником отдела механизации.

Осмотры проводятся 1 раз в квартал (через три месяца), а также перед каждой постановкой машины на плановые ремонты всех категорий и перед окончанием и началом навигации (в портах с навигационным режимом работы).

Периодический осмотр грузозахватных приспособлений проводят инженерно-технические работники, ответственные за содержание грузозахватных приспособлений в исправном состоянии, в сроки:

- стропы - через каждые 10 дней;- ковши, сетки, клещи, короба под мясопродукты и различные

захваты (в том числе автоматические) для кип, рулонов, бочек, мешков, ящиков, металла и других грузов - через месяц;

204

- рамы, траверсы, балки и балансиры - через месяц.При осмотрах грузозахватных приспособлений проверяют

состояние конструктивных элементов с целью выявления деформаций, трещин, износа, заклинивания трущихся деталей, проверки наличия смазки в шарнирах и сохранности маркировки, а также выполнения требований, предусмотренных технической документацией. Результаты периодических осмотров грузозахватных приспособлений должны быть записаны в Журнале учета и

МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА

Общие положенияПортовые работы, как и многие другие производства в рыбной

промышленности отличаются повышенной сложностью условий труда. На работающего человека влияют многие факторы:- технические;- химические;- биологические;- психофизические и др. Они могут быть опасными и вредными. Опасный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к травме или другому внезапному резкому ухудшению здоровья. Вредный производственный фактор – производственный фактор, воздействие которого на работающего в определенных условиях приводит к заболеванию или снижению работоспособности.

К опасным техническим производственным факторам можно отнести: - подвижные части производственного оборудования;- движущиеся машины;- механизмы;- повышенное напряжение в электросети, замыкание которой может происходить через тело человека и т.д.

При работе с механизмами Системой Стандартов Безопасности Труда (ССБТ) выработаны достаточно четкие нормативные требования. Например: Коэффициент запаса прочности стальных канатов, используемых при подъеме грузов, должен быть равен 4-6 в зависимости от назначения каната, а отношение D:d , где D – диаметр блока, d – диаметр каната не менее 30.

К опасным химическим и вредным факторам можно отнести в первую очередь – пыль. Согласно установленным стандартам ССБТ к

205

примеру, предельно допустимая концентрация не должна превышать: для зерна 4 мг/ м.куб.; мука – 6; сахар – 10; древесная – 6 и т.д.

При работе, связанной с разделкой рыбы могут возникать опасные биологические и вредные производственные факторы.

В отношении опасных психофизиологических и вредных производственных факторов имеются четкие нормативные требования. Например: мужчинам разрешается переносить грузы до 50 кг., для юношей до 18 лет – 16,4 кг., для женщин – 15 кг. При перемещении груза по наклонной плоскости общая высота подъема не должна превышать 3 м. (1,5 м. – 10 кг. для женщин) и горизонтали не менее 3 м.. Общая масса груза в течении рабочей смены не должна превышать 7000 кг. (включая массу тары и упаковки) и. т.д.

Для предотвращения воздействия на работающих опасных и вредных производственных факторов создана система организационных мероприятий и технических средств – ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ,

Разработаны Правила по технике безопасности в рыбных портах, которые устанавливают основные требования по ТБ в рыбных портах и распространяются на порты, портопункты и рыбпорты, где есть причалы и (или) пирсы, и выполнение которых обязательны как руководителями, так и всеми работниками этих организаций.

Нарушение Правил может повлечь за собой ответственность: дисциплинарную, уголовную, материальную.

Согласно требованиям Правил по ТБ должны разрабатываться по ТБ по профессиям работающих ( докеры, тальманы, крановщики и т.д.). Инструкции согласовываются со службой ТБ и утверждаются начальником или гл. инженером порта. Они должны ежегодно пересматриваться и уточняться. Инструкции должны быть вывешены на видном месте. В каждом порту должен быть оборудован кабинет по ТБ.

Все грузовые операции в рыбных портах должны производиться по технологическим картам, которые согласуются со службой ТБ. В необходимых случаях они могут согласовываться с органами санитарного и пожарного надзора, а затем утверждаются начальником порта.

В вечернее и ночное время отступления от утвержденных технологических карт, которые не могли быть предусмотрены заранее, допускается под ответственность начальника смены (ст. стивидор, стивидор) грузового района с использованием необходимых требований Т.Б. и с записью в вахтенном диспетчерском журнале.

Администрация предприятий, расположенных и производящих работы на территории порта, обязана:

206

- содержать механизмы и устройства, находящихся на причалах порта в исправном состоянии и отвечающим требованиям ТБ;- не допускать в процессе работы загромождения причалов, проездов, проходов и переездов;- выполнять Правила в части организации работ на причалах и территории портов.

Каждый несчастный случай подлежит регистрации, учету и расследованию в порядке, предусмотренным «Положением о расследовании и учете несчастных случаев на производстве» Каждый несчастный случай должен рассматриваться, как чрезвычайное происшествие, подвергаться разбору на производственных совещаниях в присутствии главного инженера.

Требования к территории порта.

На территории порта должны быть оборудованы благоустроенные причалы, площадки, складские, служебные и вспомогательные здания, санитарно-бытовые помещения, которые должны отвечать действующим Правилам проектирования портов, строительным нормам и правилам ТБ и промышленной санитарии.

Не разрешается возводить жилые здания или жилые помещения в служебных зданиях.

На территорию порта должно быть не менее двух въездов (один из них запасной). Ворота должны открываться внутрь территории.

На всех участках производства грузовых операций должны находиться аптечки для оказания первой помощи. Ширина проездов для одностороннего проезда транспорта должна быть не менее 3,5 м., а для двухстороннего проезда – 6,25.

В опасных местах следует устанавливать хорошо освещаемые в темное время суток предупреждающие плакаты, запрещающие переход.

Для движения транспорта на территории порта должен быть составлен схематический план движения транспортных средств.

Рельсы подкрановых и ЖД путей в портах должны быть, как правило, уложены так, чтобы их головки не выступали выше уровня покрытия территории. Скорость движения ЖД поездов устанавливается приказом начальника порта и не должна превышать 15-10-5 км в час

Грузы, укладываемые на причале следует располагать не ближе 2 м от наружного крайнего рельса ЖД путей при высоте складирования до 1,2 м , и не ближе 2,5 м. с высотой складирования более 1,2 м.

Вся территория порта должна быть хорошо освещена. При перегрузочных работах повышенной опасности освещенность рабочих

207

мест должна быть увеличена в соответствие со специальными инструкциями.

Техника безопасности при перегрузочных работах с подъемно- транспортными машинами.

Устройство, освидетельствование и эксплуатация всех кранов, подъемных механизмов и вспомогательных приспособлений должна соответствовать «Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», «Правилам ТЭ перегрузочных машин морских портов» и др. документами.

Все эксплуатируемые подъемно-транспортные машины должны находиться в полной исправности, а для обслуживающего персонала должны быть разработаны соответствующие инструкции по ТБ. К управлению, обслуживанию подъемно-транспортных машин , к работам по обвязыванию грузов и подвешиванию их на крюк, а также к обслуживанию съемных грузозахватных приспособлений и к выполнению обязанностей сигнальщика допускаются лица, достигшие 18 лет, признаны медицинской комиссией годными к выполнению указанных работ, прошедшие обучение и инструктаж по ТБ и имеющие удостоверение о прохождении специального обучения

ИНСТРУКТАЖИ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Руководители порта обязаны обеспечить своевременное и качественное проведение инструктажа и обучение поступающих на работу и работающих по технике безопасности, производственной санитарии и основам законодательства по охране труда. Инструктаж и обучение обязательны для всех работающих и вновь поступающих в порт независимо от стажа, опыта работы и квалификации этих работников. Инструктаж и обучение рабочих технике безопасности производится по следующим основным видам:

Инструктаж ВводныйЭтот инструктаж получают все вновь поступающие на работу в

порт. Проводит вводный инструктаж инженер по ТБ или лицо, исполняющее его обязанности по программе, утвержденной главным инженером. Группа, получающая инструктаж может составлять 1-30 человек. При ведении занятий по вводному инструктажу должны использоваться наглядные пособия по безопасным приемам и методам работы. Занятия рассчитаны на 2-3 часа и должны включать следующие вопросы:- основные положения Российского законодательства по охране труда;- правила внутреннего распорядка и поведения;

208

- специфические условия работы на судах и отдельных участках;- отдельные характерные несчастные случаи, происшедшие в результате нарушений ПТБ и производственной дисциплины;- средства индивидуальной защиты;- правила электробезопасности;- правила оказания первой доврачебной помощи;- основные требования личной и промышленной гигиены;- правила поведения работающих при авариях, несчастных случаях и порядок составления и оформления акта о несчастном случае;

Оформление отделом кадров на работу должно производиться только после того, когда вновь поступающий на работу прослушает вводный инструктаж.

Первичный инструктаж на рабочем месте.Каждый вновь принятый работник, прослушавший вводный

инструктаж, а также переведенный с одной работы на другую должен пройти первичный инструктаж по безопасным методам работы непосредственно на рабочем месте до начала работы.

Инструктаж на рабочем месте дополняет вводный инструктаж и проводится перед допуском к работе. Его цель - –знакомить работника с определенными положениями ТБ.

Инструктаж на рабочем месте должен сопровождаться практическим показом правильных безопасных приемов и методов работы.

Инструктаж проводится, как правило, индивидуально с каждым работником руководителем работ.

В первичный инструктаж входит:- общее ознакомление с технологическим процессом;- ознакомление с устройствами механизмов, опасные зоны оборудования, их ограждения и блокировка;- порядок применения индивидуальных средств защиты;- правильное содержание рабочего места, недопустимость загромождения грузами рабочих мест, проходов, проездов и т.д. - правила безопасности при эксплуатации транспортных средств, грузоподъемных механизмов, грузозахватных приспособлений;- правила безопасности при работе с ручным, пневматическим, электрифицированным инструментом;- подробное разъяснение о необходимости выполнения всех требований инструкции по ТБ.

Разрешение работнику приступить к самостоятельной работе дается после того, как непосредственный руководитель убедится путем опроса, что работник усвоил правила ТБ и безопасные методы труда и может самостоятельно выполнять порученную ему работу.

209

Периодический повторный инструктаж.Все рабочие независимо от их квалификации и стажа работы

должны один раз в три месяца проходить периодический повторный инструктаж по ТБ по программам первичного инструктажа на рабочем месте, который проводится инженерно-техническими работниками , в подчинении которого находятся рабочие. Инструктаж проводится в форме беседы с практическим показом правильных безопасных приемов и методов работы и подкрепляется подробным разбором случаев нарушений ПТБ и производственной дисциплины и последствий, которые произошли или могли произойти в результате допущенных нарушений. Одновременно с повторным инструктажем проводится проверка знаний по вопросам технологического процесса, устройства и обращения с оборудованием.

Если в результате проверки будет выявлено неудовлетворительное знание работником инструкции по ТБ (применение неправильных, запрещенных приемов работы, работа без предохранительных ограждений, приспособлений и защитных средств), инструктирующий обязан дать все необходимые объяснения и непосредственно на рабочем месте показать, как нужно правильно работать безопасными методами.

Внеплановый инструктаж.Этот инструктаж проводится в следующих случаях:

- при изменении технологического процесса, оборудования, перегружаемого груза, механизмов и т.д., в результате чего изменяются условия безопасности в работе;- при направлении работника на работу по другой специальности;- когда произошел несчастный случай;- в случае нарушений ПТБ и инструкций;

Методы проведения инструктажа и проверка знаний те же, что и при первичном и периодическом повторном инструктаже на рабочем месте..

Повседневный (текущий) инструктаж.Этот инструктаж проводится перед началом смены и в процессе

работы индивидуально или с группой работников при личном обращении работника или при нарушении им ПТБ руководителем работ.

Цель повседневного инструктажа – напомнить работнику безопасные приемы труда, при необходимости показать ему, как надо безопасно работать, чтобы предостеречь его и окружающих от несчастных случаев.

210

Обучение рабочих, занятых на особо ответственных операциях и работах с повышенной опасностью

Рабочие, которым поручается выполнение ответственных и опасных работ, перед допуском к самостоятельным работам обязаны пройти специальное курсовое обучение по ТБ. Комплектуются группы по профессиональному признаку в количестве не более 25 человек. Программа обучения утверждается главным инженером порта. Обучение на курсах по ТБ проводится лекционным методом, как правило, с демонстрацией наглядных пособий, кинофильмов, плакатов и т.д. Проверка усвоения курсов осуществляется путем устного опроса слушателей. Проверка проводится квалификационной комиссией в составе главного инженера, главного энергетика (механика), представителя службы ТБ, преподавателя, представителя отдела кадров и т.д. Курсовое обучение должны проходить все работники, обслуживающие механизмы, а также бригадиры по производству такелажных, монтажных, ремонтных и погрузо-разгрузочных работ.

211

ЛИТЕРАТУРА

1. О.А.Амбарян, Б.Ф.Горюнов, Л.Н.Белинская Устройство морских портов.- М.,”Транспорт” 1987

2. Б.Ф.Горюнов Устройство и оборудование морских портов. – М.,”Транспорт” 1987

3. Д.Л.Степанов Портовое перегрузочное оборудование. – М., “Транспорт” 1996

4. В.М.Минько, В.Г.Поярков Охрана труда на предприятиях рыбного хозяйства .- М., “Агропромиздат” 1990

5. Правила по технике безопасности в рыбных портах. – Л. «Гипрорыбфлот» 1970

6. Международный Кодекс по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78) С-П., ЗАО ЦНИИМФ, 2000

7. Руководства, правила, наставления, инструкции по предотвращению загрязнения с судов.

8. Правила технической эксплуатации подъемно-транспортного оборудования морских торговых портов РД 31.1.02-04

 

212

213