Платформа для установки грунтовых анкеров в причальные сооружения

Тихомолов П. А.,

 главный инженер проекта

ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ»

            При реализации проекта развития угольного терминала в Морском торговом порту Усть-Луга (заказчик ОАО «Ростерминалуголь», Генеральный директор Корбан Е. Г.) специалистами ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ» (генпроектировщик, генеральный директор Кузнецов Н. А.) и ООО «СпецМонтажСтрой» (генподрядчик, генеральный директор Порошин К. Б.) был разработан новый, ранее не применяемый для данного вида работ, унифицированный вариант консольной буровой платформы для проведения работ по укреплению-усилению причальных стенок. Решение относится к портовому гидротехническому строительству и может быть использовано в морских и речных портах при ремонте или реконструкции причальных сооружений с заанкеренной причальной стенкой.
            Угольный терминал по праву считается пионером всех значимых начинаний в МТП Усть-Луга. В настоящий момент рассматривается вариант использования на последних проектиру¬е¬мых фундаментах сваи, изготовляемые методом «непрерывного шнека». Возможно, следующая статья будет об этом.

     Специалистам ОАО «ЛЕНМОРНИИПРОЕКТ» (начальник ОГС Романов П. Л.) в своей работе часто приходится сталкиваться с реконструкцией и ремонтом причальных и других гидротехнических сооружений. Это позволяет осмыслить и зафиксировать недоработки, возникшие при первоначальном проектировании объектов, совершенствовать ранее принятые решения. Одной из таких работ стало усиление вертикальной причальной стенки грунтовыми (инъекционными) анкерами.
      На Угольном терминале в Морском торговом порту Усть-Луга для увеличения глубины на участке причала № 1 до 16 м, позволяющей на причале № 2 принимать суда дедвейтом до 100 тыс. т, потребовалось усиление пере¬ходного участка гидротехни¬ческого сооружения (первый причал проектировался на минус 14,0 м, а второй — на минус 16,0 м) с помощью грунтовых анкеров. В процессе реализации проекта специалистами института и подрядной строительной организацией был предложен новый способ установки анкеров. Уникальность способа заключается в том, что весь цикл работ по установке анкеров в причальное сооружение проводится со стороны акватории, а используемое при этом оборудование имеет привязку к береговой зоне.
      Как это часто происходит в инновационной практике, предложенная схема ведения работ явилась результатом преодоления незапланированных трудностей.
      Изначально рассматривались варианты, когда работы предполагалось вести с понтона, опирающегося на дно закольными сваями, либо с буровой платформы, монтируемой перед причальным сооружением. Но применение данных технологий ведения работ дает отличные результаты при благоприятных погодных условиях и при отсутствии помех в виде швартующихся судов. Если рассматривать использование понтона, то он позволяет проводить весь цикл работ со стороны акватории, что обеспечивает удобный доступ к причальной стенке, но делает проведение работ зависимым от погодных условий. А климатические особенности в районе построенного терминала, расположенного в северной части Лужской губы Финского залива, создают существенные трудности при проведении бурильных и монтажных работ с моря. Средняя годовая скорость ветра здесь составляет 4,7 м/с. Часто отмечаются ветра со скоростью от 4 до 8 м/с. В непосредственной близости от причала волны, особенно при сильном ветре, резко деформируются, последовательно переходя в буруны и прибой. Максимальная расчетная высота волны (на глубинах от 5 до 10 м) северо-западного направления составляет 2–3 м.
      Кроме того, условием заказчика было  не прерывать работу порта по приему и обработке судов.
      Учитывая все требования и условия, было установлено, что проведению заданных работ в наибольшей степени соответствует применение платформы. Названная платформа выполнена в виде площадки, установленной на опорных колоннах (заколах)  в воде перед существующим причальным сооружением, и понтона-проставки с возможностью крепления последнего к конструкциям причального сооружения. На площадке монтируются оснастка и буровое оборудование, с помощью которых может производиться установка грунтовых анкеров со стороны акватории. Производство монтажных работ с использованием существующего аналога позволяло бы осуществлять эксплуатацию причального сооружения, но было бы ограниченным при сильных волнениях. И кроме того, требовались значительные трудо- и временные затраты, связанные с переустановкой платформы вдоль причальной линии по мере перемещения фронта работ или на время швартовки судна.
        Разработчики проектного решения усиления причала - главный инженер проекта  Тихомолов П. А. (ЛМНИИП) и автор проектного решения платформы, конструктор по металлу,  Соболев Б. Л. (ООО «ТД «Три-Е», генеральный директор Сердюк С. В.), предложили свою конструкцию платформы, которую установили со стороны причала, в его прикордонной зоне, но с вылетом в сторону акватории. Платформу установили на рельсах, что обеспечило, с одной стороны, свободный доступ к причальной стенке и, следовательно, возможность проведения всех работ по установке грунтовых анкеров со стороны акватории, а с другой — проведение этих работ вне зависимости от погодных условий и глубины у причала и потребности в эксплуатации действующего причала. Установленные на платформе самодвижущие тележки обеспечивали оперативность проведения операций по перестановке платформы.
       Выбор конструкции платформы, ее изготовление и эксплуатация осуществлялась специалистами ООО «СпецМонтажСтрой». В результате согласованных действий специалистов была разработана и смонтирована консольная буровая платформа, выполненная в виде мостового пролета общей длиной 37,35 м и высотой 6,2 м без высоты тележек (общая - 7,2 м), весом около 45 т. Платформа была установлена на подкрановых путях прикордонной зоны причала. На консольной части платформы с вылетом (20,4 м) в сторону моря было размещено многотонное (17 т) буровое оборудование Hutte HBR-605 (собственность ООО «СпецМонтажСтрой»). Для обеспечения устойчивости платформы на ее противоположном конце был предусмотрен противовес из бетонных массивов массой 50 т. Длина всей платформы и ее консольной части были рассчитаны из условия обеспечения удобного унифицированного доступа бурового оборудования к причальной стенке со стороны акватории при заданной величине заглубленности устья анкера, а высота платформы — из условия обеспечения необходимой жесткости конструкции с учетом действующих на нее нагрузок. Ширина верхнего и нижнего оснований платформы и расстояние между продольными балками были выбраны, исходя из значений поперечных габаритов буровой установки. Благодаря своим конструктивным особенностям, данная платформа способна воспринять вертикальное усилие на консоли – 20 т и рассчитана на нормативную ветровую нагрузку для данного региона – 30 кг/м², что создает условие для выполнения надводных и подводных работ с буровым оборудованием в любое время до объявления штормового предупреждения (по расчетам, надежность металлоконструкции значительно превышает человеческие возможности), а использование водолазного сопровождения ограничивается волнением на акватории до 3-х баллов. Мобильность и автономность платформы позволяют проводить оперативные работы в промежутках между швартовыми операциями. Очевидны и другие преимущества изобретения: сравнительно небольшой вес и габариты платформы, простота ее сборки и разборки, что значительно облегчают процесс транспортировки и монтажа конструкции, а также ее эксплуатацию и техническое обслуживание.
        Ремонтные работы выполнялись специалистами ООО «СпецМонтажСтрой» (работы «насухо») и ООО «Балтийский проект», специализирующегося на подводно-технических работах (генеральный директор Капралов О.В.).
        Установка грунтовых анкеров в причальное сооружение с использованием описанной конструкции осуществляется следующим образом. Предварительно в шпунтовой стенке прорезается отверстие для анкера. На сваи лицевого ряда монтируется распределительный пояс на опорных столи¬ках. Опорные столики сконструированы таким образом, чтобы обеспечить наклонное расположение пояса. До изготовления столиков необходимо произвести замеры расстояний между трубчатыми сваями и шпунтом, чтобы установить исполнительную схему их взаимного расположения.
        Далее, платформа с помощью самоходной тележки выставляется на рельсовых путях в точке установки очередного грунтового анкера и фиксируется железнодорожными башмаками с четырех сторон. На консольной части конструкции до упора устанавливается буровое оборудование. Стрела оборудования фиксируется под заданным углом к поверхности причальной стенки. К основанию стрелы крепится обсадная труба с соответствующим внутренним диаметром. Обсадная труба принимается водолазом и закрепляется им на распредпоясе в месте прохода анкера в изолирующую трубу, после чего оператор оборудования осуществляет погружение анкера в обсадную трубу и забуривание полых винтовых штанг, оснащенных передовой буровой коронкой, являющейся в последующем и тягой анкера. Бурение производится под цементным раствором при заданном давлении нагнетания. Раствор, смешиваясь с буровой крошкой породы, образует шламовое заполнение скважины и одновременно вытесняет воду, которая выходит через изолирующую трубу. При достижении нужной глубины забуривания производится инъекция цементного раствора через полость штанг и выпускные отверстия буровой коронки. Цементный раствор заполняет полость скважины и образует цементное тело анкера. При выходе раствора из изолирующей трубы оператором оборудования производится остановка инъекции, после чего водолаз осуществляет рассоединение обсадной трубы с распредпоясом. После подъема обсадной трубы из воды водолаз производит отсоединение штанги через соединительную муфту. Далее платформа по рельсовым путям перемещается в следующую зону причала, закрепляется железнодорожными башмаками с четырех сторон таким образом, чтобы буровое оборудование находилось в районе монтажного стыка. Процедура по установке анкера повторяется в вышеописанной последовательности. При предварительном натяжении, в анкере создают усилие равное 55 т. Отметка установки анкеров минус 4,55 м и минус 5,20 (в шахматном порядке) под углом 36º к горизонтальной плоскости с шагом 2,4 м.
     Таким образом, в ходе проведения работ в соответствии с разработанной конструкцией было установлено 43 анкера на глубину скважин около 45 м. Так, впервые на Северо-Западе специалистами субподрядной организации ООО «Балтийский проект» был произведен монтаж  40 т металлоконструкций с применением подводной сварки.