способ производства бетонных изделий на воде и установка для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ производства бетонных изделий на воде, включающий образование замкнутого водного пространства для производства бетонных работ, формование изделия на рабочей площадке, установленной над поверхностью замкнутого водного пространства, его выдержку, погружение в воду и последующее транспортирование на открытую акваторию водохранилища, отличающийся тем, что формование изделия производят путем поярусного наращивания его верхней части после каждого цикла погружения с одновременным наращиванием его опорно-направляющей конструкции, а погружение каждого яруса в воду осуществляют до уровня, при котором граница его раздела с уложенным сверху ярусом располагается над поверхностью воды.

2. Установка для производства бетонных изделий на воде, включающая плавучее основание с замкнутым участком открытой водной поверхности, сообщающимся с акваторией водохранилища, рабочую площадку с оснасткой для производства бетонных работ, оборудование для погружения изделия в воду и подъемно-транспортный механизм, отличающаяся тем, что рабочая площадка выполнена в несколько уровней с возможностью перемещения оснастки с нижнего уровня на верхний, причем на всех уровнях рабочей площадки выполнены проемы для перемещения изделия и погружающего его оборудования, а оборудование для погружения изделия в воду выполнено в виде посекционно наращиваемой опорно-направляющей конструкции с башмаком в ее нижней части, фиксирующим положение нижнего торца формуемого бетонного изделия.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что башмак снабжен боковыми упорами.

4. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что плавучее основание снабжено разводными волноломами, перекрывающими участок водной поверхности в рабочей зоне.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству бетонных, главным образом длинномерных, изделий на воде и может быть использовано в гидротехническом строительстве, при сооружении платформ для добычи полезных ископаемых со дна моря, а также при возведении различного рода сооружений, располагаемых в районе водохранилищ.

Известен способ производства бетонных изделий под водой, используемых для возведения подводных сооружений типа фундаментов, опор, свай, колонн и т.п.

Способ включает формование изделий первого яруса в армированной оболочке, закрепленной на кондукторе, погружение оболочки на дно водоема и последующую поярусную укладку бетонной смеси в оболочку до достижения проектной высоты сооружения [1]

Формование изделий в армированной оболочке, закрепляемой на кондукторе и находящейся под водой, усложняет производство бетонных работ и затрудняет контроль за их проведением.

Кроме того, данный способ предлагает производство бетонных работ непосредственно на месте подводного сооружения, что ограничивает возможности его использования.

Известен способ производства бетонных изделий на воде, включающий образование замкнутого водного пространства для производства бетонных работ, формование изделия на рабочей площадке, установленной над поверхностью замкнутого водного пространства, его выдержку, погружение в воду и последующее транспортирование на открытую акваторию водохранилища [2]

Известная установка для производства бетонных изделий на воде, выбранная в качестве прототипа заявляемого устройства, включает плавучее основание с замкнутым участком открытой водной поверхности, сообщающимся с экваторией водохранилища, рабочую площадку с оснасткой для производства бетонных работ, оборудования для погружения изделия в воду и подъемно-транспортный механизм [2]

Установка предусматривает выполнение плавучего основания в виде бетонного кольца с расположенными по периметру его окружности цилиндрическими полостями, придающими кольцу плавучесть. Для извлечения готовых бетонных изделий из замкнутого внутри кольца объема воды предусмотрена возможность затопления отдельных цилиндрических полостей и образования крена бетонного кольца, в результате которого изготовление бетонные изделия удаляются либо с верхнего, либо с нижнего торцев бетонного кольца.

Недостатком известного способа установки является то, что они довольно сложны в техническом и технологическом плане и не гарантируют достаточную надежность получаемых изделий вследствие отсутствия каких-либо регламентов по погружению отформованных изделий в воду, поскольку их погружение осуществляется путем опускания рабочей площадки до уровня воды в результате затопления цилиндрических емкостей, приводящего к образованию крена самого бетонного кольца.

Кроме того, выполнение плавучего основания в виде бетонного кольца с цилиндрическими поверхностями по периметру его окружности, оборудованными системой регулируемого затопления, усложняет процесс извлечения готовых бетонных изделий и вывод их за пределы кольца.

Целью изобретения является упрощение и повышение надежности производства длинномерных бетонных изделий на воде и вывода их за пределы рабочей зоны.

Поставленная цель достигается тем, что в способе производства бетонных изделий на воде, включающем образование замкнутого водного пространства для производства бетонных работ, формование изделия на рабочей площадке, установленной над поверхностью замкнутого водного пространства, его выдержку, погружение в воду и последующее транспортирование за пределы рабочей зоны на открытую акваторию водохранилища, формование изделия производят путем поярусного наращивания его верхней части после каждого цикла погружения с одновременным наращиванием его опорно-направляющей конструкции, а погружение каждого яруса в воду осуществляется до уровня, при котором граница его раздела с уложенным сверху ярусом располагается над поверхностью воды.

Поставленная цель достигается также тем, что в установке для производства бетонных изделий на воде, включающей плавучее основание с участком открытой водной поверхности, сообщающимся с акваторией водохранилища, рабочую площадку с оснасткой для производства бетонных работ, оборудование для погружения изделия в воду и подъемно-транспортный механизм, рабочая площадка выполнена в несколько уровней с возможностью перемещения оснастки с нижнего уровня на верхний, причем на всех уровнях рабочей площадки выполнены проемы для перемещения изделия и погружающего его оборудования, а оборудование для погружения изделия в воду выполнено в виде посекционно наращиваемой опорно-направляющей конструкции с башмаком в ее нижней части, фиксирующим положение нижнего торца формуемого бетонного изделия, причем башмак снабжен боковыми упорами.

Плавучее основание оборудовано разводными волноломами, перекрывающими участок водной поверхности в рабочей зоне.

Формование бетонных изделий путем поярусного наращивания их верхней части с одновременным наращиванием опорно-направляющей конструкции позволяет обеспечить жесткую фиксацию изделия в процессе формования и предотвратить возможные механические нарушения и искажения формы при погружении, что при упрощении всего технологического процесса обуславливает повышение надежности изготовления длинномерных бетонных изделий при существенном снижении затрат на их производство.

Соблюдение регламентов выдержки и поярусного погружения формуемых изделий в воду также способствует повышению надежности их изготовления и соответственно качества готовых изделий.

Кроме того, возможности организации данного производства вблизи объектов гидротехнического строительства, а также любых объектов, располагаемых в районе водохранилищ, позволит в значительной степени снизить транспортные расходы и упростить доставку готовых изделий к месту монтажа.

Эти же задачи решает и заявляемая установка для производства бетонных изделий на воде.

Выполнение рабочей площадки в несколько уровней с возможностью перемещения оснастки с нижнего уровня на верхний для очередного наращивания формуемого изделия позволяет производить работы независимо или одновременно на всех ярусах в соответствии с принятой технологией и тем самым существенно снизить технологические перерывы в производстве бетонных работ.

Наличие опорно-направляющей конструкции, фиксирующей положение формуемого изделия, позволяет обеспечить достаточную надежность его изготовления, а также необходимое качество длинномерных изделий при существенном снижении затрат на их производство.

Кроме того, образование свободного участка водной поверхности в зоне рабочей площадки в виде канала, перекрываемого разводными волноломами, позволяет упростить выведение готовых изделий из рабочей зоны на открытую акваторию водохранилища и доставку их к месту производства монтажных работ.

Все вышесказанное позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения (способ и установка) связаны между собой единым изобретательским замыслом и соответствуют критерию "единства изобретения".

Способ производства бетонных изделий на воде осуществляется в следующей последовательности.

На рабочей площадке, расположенной над открытой поверхностью участка воды, сообщающегося с водохранилищем, собирают опалубку, укладывают в нее арматуру и производят формование нижнего яруса изделия. Одновременно производят сборку нижней секции опорно-направляющей конструкции.

После выдержки отформованной части изделия в течение 6-14 ч и достижении прочности бетона 240-300 кг/см² производят снятие опалубки. Под нижний торец отформованного яруса подводят опорно-направляющую конструкцию и погружают его в воду. После погружения первого яруса в воду производят формование очередного яруса изделия, наращивая его сверху. Одновременно наращивают и опорно-направляющую конструкцию. После очередной выдержки отформованного яруса изделия, его погружают в воду, опуская поддерживаемое с нижнего торца изделие на большую глубину.

Таким образом, для получения бетонных изделий заданной длины производят несколько циклов формования-погружения.

Погружение каждого яруса I изделия осуществляют до положения, при котором граница его раздела с уложенным сверху ярусом II находится над поверхностью воды на расстоянии h при общей длине формуемого яруса H (фиг. 1). Это расстояние определяют, исходя из максимальной амплитуды колебаний водной поверхности в зоне рабочей площадки. По проверенным наблюдениям оно должно составлять не менее 20 см.

При погружении яруса в воду до уровня границы его раздела с вышерасположенным ярусом или до уровня h <20 см, вследствие вымывания водой неотвержденных еще компонентов цементно-песчаной смеси, происходит местное утончение сечения нижней части верхнего яруса изделия (образование пояса), что приводит к частичной потере прочности самого изделия.

После завершения работ по изготовлению изделия, его отсоединяют от опорно-направляющей конструкции и выводят за пределы рабочей зоны на открытую акваторию водохранилища для последующей буксировки к месту проведения монтажных работ.

На фиг. 1 представлена схема погружения очередного яруса в воду; на фиг. 2 общий вид установки для производства бетонных изделий на воде (продольный разрез); на фиг. 3 то же, вид в плане (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 4 - оборудование для погружения изделия в воду (разрез Б-Б на фиг. 2); на фиг. 5

то же (вид В на фиг. 4).

Установка для производства бетонных изделий на воде включает плавучее основание, образованное двумя открытыми сверху емкостями 1, расположенными параллельно друг другу и связанными между собой соединительными мостиками 2. В качестве емкостей могут быть использованы, например, корпуса судов с открытыми трюмами типа "река-море", предназначенных для перевозки насыпных грузов (Сормовский проект 1557). Емкости оборудованы отсеками 3, в которых размещен запас исходных компонентов для приготовления бетонной смеси (цемент, песок, гравий), арматура, а также необходимое оборудование и материалы.

Полоса свободной воды между емкостями с обеих сторон перекрывается разводными волноломами 4, обеспечивающими производство работ при достаточно сильном волнении на открытой акватории водного бассейна. Между емкостями над поверхностью воды оборудованы эллинги 5, защищающие места производства бетонных работ от воздействия неблагоприятных погодных условий.

В каждом эллинге смонтирована рабочая площадка, оборудованная в несколько уровней 6, 7 и 8 с проемами 9 для прохода изделия 10 с опалубкой 11 при погружении очередного яруса изделия в воду и проемами 12 для одновременного перемещения оборудования. Оборудование для погружения изделий в воду выполнено в виде опорно-направляющей конструкции, посекционно собираемой из трубчатых стоек 13, скрепляемых растяжками 14. В нижней части опорно-направляющей конструкции монтируется башмак 15 с упорами 16 и 17, фиксирующий нижний торец формуемого изделия.

Каждая рабочая площадка оборудована подъемно-транспортным механизмом, связанным торсовой системой с опорно-направляющей конструкцией (на фиг. не показано), а в тело последнего яруса изделия устанавливаются анкеры для сцепления изделия с буксируемым его подъемно-транспортным механизмом при выводе из рабочей зоны на открытую акваторию водохранилища.

Установка работает следующим образом. Участок воды, образованный открытыми сверху емкостями 1, перекрывается с обеих сторон разводными волноломами 4.

На верхних уровнях 6 рабочих площадок монтируют инвентарную опалубку 11, закладывают в нее арматуру, пустотообразователи и заливают цементно-песчаную смесь, при этом нижний торец первого яруса изделия 10 формируется днищем опалубки.

На рабочих площадках эллингов 5 одновременно может производиться изготовление бетонных изделий различной формы и типоразмеров, поэтому для каждого вида изделия заранее готовится опалубка 11 и элементы секций опорно-направляющей конструкции.

В качестве примера на чертежах показано формование бетонных изделий лоткового типа ( образной формы), которые могут быть использованы в качестве гидролотков, коллекторов для очистки сточных вод, сбрасываемых в водохранилище, или сборных элементов других объектов гидротехнического строительства, а также, например, в качестве сборных элементов для строительства корпусов грузовых барж. Причем на каждой рабочей площадке одновременно формуется по два бетонных изделия такого профиля. Одновременно с формованием нижнего яруса изделий производится монтаж первой секции опорно-направляющей конструкции. Для этого стойки 13, скрепленные растяжками 14, опускают на нижний уровень 8 рабочей площадки, где и производят крепление на них опорного башмака 15 с боковыми упорами 16 и 17, причем опорный башмак устанавливают под торцами находящихся в опалубке на верхнем уровне рабочей площадки изделий. После заданной выдержки отформованного яруса изделий t 8-14 ч, обеспечивающей достижение прочности бетона 240-300 кг/см², его опускают на нижний уровень 8 рабочей площадки, где производят разборку опалубки 11, удаляют днище и пустообразователи и подводят башмак 15 опорно-направляющей конструкции под торцы отформованного яруса изделий 10, фиксируя положение последнего упорами 16 и 17 башмака.

Разобранную опалубку 10 с нижнего уровня 8 поднимают на верхний уровень 6 рабочей площадки, где ее собирают без днища, стыкуя с верхним торцем ранее отформованного яруса, и производят формование очередного яруса, наращивая изделие сверху. Зафиксированный опорно-направляющей конструкцией нижний ярус изделия погружают в воду, причем погружение осуществляют до уровня, при котором граница его раздела уложенным сверху ярусом будет находиться выше поверхности воды.

Установка предусматривает возможность работы на всех трех уровнях 6, 7 и 8 рабочей площадки. В соответствие с принятой технологией сформованный на уровне 6 рабочей площадки нижний ярус изделия 10 выдерживают в течение 4-6 ч до достижения прочности 150-180 кг/см² и опускают на промежуточный уровень 7. На освободившемся уровне 6 рабочей площадки производят работы по формованию очередного яруса изделий. По достижении заданной прочности первого яруса изделий, находящегося на уровне 7, его опускают на нижний уровень 8, производят разборку опалубки 11, подводят опорно-направляющую конструкцию с башмаком 15 под торцы изделий и погружают их в воду. Разобранную опалубку поднимают на верхний уровень рабочей площадки и производят формование очередного яруса изделий.

Для получения бетонных изделий заданной длины производят необходимое количество циклов "формование погружение". Погружение изделия в воду производят обычным подъемно-транспортным механизмом, оборудованным тросовой системой, сцепляемой с опорно-направляющей конструкцией.

После завершения изготовления изделия необходимой длины, его цепляют за анкеры, вмонтированные в верхний ярус изделия, и подъемнотранспортным механизмом (на фиг. не показано), перемещающимся вдоль участка водной поверхности, через ближние проходы, образованные разведенными волноломами, выводят в полупогруженном положении из рабочей зоны, а затем обычными средствами осуществляют их буксировку к месту производства монтажных работ.