Особенности проектирования, строительства и эксплуатации искусственных негрунтовых островов на континентальном шельфе

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Существенные трудности в строительстве новых и реконструкции действующих материковых портов для приема новых крупнотоннажных судов со значительной осадкой, а также повышение требований к охране окружающей среды вызвали появление искусственных островных портов. Помимо морских портов на искусственных островах, удаленных от жилых районов, целесообразно размещать аэропорты и производства с вредными для людей технологическими процессами. Искусственные острова весьма активно используют на морских нефтегазопромыслах, причем как для разведочного бурения, так и для долговременной добычи.

Искусственный остров - это стационарное гидротехническое сооружение, возводимое на значительных глубинах и расстояниях от берега и не имеющее, как правило, непосредственной сухопутной связи с берегом.

В зависимости от назначения искусственные островные порты бывают одноцелевые (например, транзитные и перевалочные), двухцелевые (перегрузка и длительное хранение грузов) и многоцелевые (помимо погрузоразгрузочных работ они предназначены для размещения обрабатывающих и перерабатывающих предприятий).

По устройству искусственные острова могут быть намывными (по периметр острова возводят дамбы, в пространство между которыми намывают грунт); насыпными; эстакадными (на свайных полях или свайных кустах, с гравитационными ограждениями по контуру острова); плавучими на специальных понтонах плавучего или полупогружного типа; возделываемыми, наращиваемыми с помощью растений, кораллов и т.д.

По связи с материком различают чисто островные сооружения, полностью отделенные от материка (связь с берегом осуществляется только с помощью морского или воздушного транспорты); острова, соединенные с берегом подводными или подземными средствами связи (туннелями, трубопроводами, кабелями, транспортное сообщение осуществляется железнодорожным или автомобильном транспортом); полуострова, расположенные вблизи континента и соединенные с ним надводными средствами связи (дамбой, мостом, эстакадой).

Искусственные острова используют для бурения разведочных и эксплуатационных скважин, размещения нефтяных и газовых промыслов, перевалочных безтехнического снабжения, в качестве укрытий для отстоя технического и вспомогательного флота, посадочных площадок для вертолётов и самолетов. Искусственные острова, используемые для разведочного бурения, имеют срок службы 1-3 года, диаметр рабочей площадки 50 - 100 м. Эксплуатационные острова рассчитаны на круглогодичную работу в течение всего времени эксплуатации (20-30 лет), диаметр их рабочей площадки 500-600 м, горизонтальная ледовая нагрузка 850 т на 1 м диаметра острова, толщина ледяного покрова 4-6 м. С учётом всех коэффициентов запаса. Искусственные остров должен выдерживать нагрузку ок. 1300 т на 1 м диаметра. При долговременной эксплуатации острова предусматривается защита от наползающего льда. В акваториях с тяжелым ледовым режимом. Искусственные острова сооружаются на глубине 20 м и более, в незамерзающих морях - на глубине нескольких метров.

Различают искусственные острова грунтовые (талые и мерзлые), ледогрунтовые, ледяные. Каждый из этих типов может быть в свою очередь подразделена на подтипы и модификации в зависимости от сочетания материалов, способов защиты от эрозии, назначения, срок эксплуатации и пр.

1. Намораживаемые острова

В последние годы лед стал находить все более широкое применение в гидротехническом строительстве, в том числе и при возведении искусственных островов как наиболее доступный и дешевый местный материал.

К ледяному острову, используемому в промышленных целях, предъявляют следующие основные требования: ледяная масса должна быть надежно зафиксирована на месте и иметь форму, способствующую ведению предполагаемых работ; лед не должен разрушаться при механических воздействиях (волн, льдин и т.д.) как в строительный, так и в эксплуатационный периоды; таяние льда не должно причинять ущерб его стабильности и назначению.

При малых глубинах (вблизи берегов или на отмелях) сооружение острова начинают на естественном припайном льду: в пределах заданной площадки, оконтуренной снежным валом, досками или другими простыми средствами, наливают слоями по 2-5 см или непрерывно набрызгивают морскую воду. По мере возрастания намороженной массы площадка постепенно погружается в воду, пока не сядет дно. Намораживание осевшей на дно льдины позволяет поднять отметку верха острова над уровнем моря и набрать массу, достаточную для устойчивости от сдвига при подвижках ледовых полей.

Рост толщины льда зависит от температуры наружного воздуха. При температуре -25°С можно намораживать за сутки слой в 6-9 см. При распылении воды в воздухе над льдиной намораживание происходит быстрее, но лед получается менее прочный. Для упрочнения льда применяют различные наполнители в виде обрезков канатов, тросов и т.д., разбрасываемых по всей поверхности намораживаемого острова.

Для более быстрого и менее зависимого от температуры воздуха намораживание острова используют разветвленную систему труб, по которым подается хладагент. Эти трубы, укладываемые слоями, служат затем в качестве арматуры в ледяном теле острова.

Известен способ наслаивания ледяного острова из плит, выпиливаемых в естественном ледяном покрове. Плиты заданных размеров выводятся в майну или на открытую акваторию, пригружаются ровным слоем щебня, в результате чего утрачивают плавучесть и опускаются на дно или на ранее утопленные плиты льда. Выступающая над водой часть острова либо намораживается, либо отсыпается из грунта.

Для сохранения намороженных островов в течение нескольких сезонов их обсыпают грунтом либо теплоизолируют пенопластовыми плитами.

Ледогрунтовые искусственные остров сооружают насыпкой или намывом грунта с погребенными под ним прослойками или блоками льда (естественно или искусственно намороженного). Их сооружают в основном в зимний период, реже летом, путем погребения под намывным грунтом плавучей многолетней (паковой) льдины.

Строительство ледяных островов возможно только в холодное время года после установления на акватории неподвижного ледяного покрова, способного выдержать нагрузку от работающих людей и механизмов.

В качестве строительного материала используются блоки из естеств. льда либо лёд, искусственнонамороженный способами послойного налива, набрызга и импульсного полива на наклонную поверхность. Поверхность ледяных И. о. покрывают слоем песка толщиной ок. 1 м для предохранения от термоэрозии иулучшения устойчивости сооружения. Боковую поверхность ледяных искусственных островов защищают металлическими оболочками с прослойками теплоизоляции, принудительно промороженным песчаным кольцом и др. либо при сооружении острова заведомо увеличивают его диаметр с учетом разрушения краевой зоны в меж ледовый период.

2. Возделываемые острова

Возделываемые острова создают в теплых морях за счет коралловых наростов, формирую искусственные рифы. Странной, достигшей наибольших успехов в строительстве искусственных рифов, считается Япония. Искусственные рифы рассматривают там как сооружения, способствующие развитию рыболовства, в связи с чем их возводят из специально для целей спроектированных элементов. Искусственные рифы первого поколения представляли собой скопления бетонных кубов и цилиндров с длинной ребра и диаметром не превышающим 1-2 м. Лабораторные и натурные испытания показали однако, что для привлечения не только донных видов рыб, но и обитающих в толще воды, рифы желательно возводит из более высоко профильных элементов с большим объемом пустоты внутри.

В США в 80-х годах выполнены натурные исследования рифов из элементов, имеющих вид цилиндров, навитых из армированного стеклопластика. Испытания показали эффектность такой конструкции.

В Мексиканском заливе в качестве основы искусственных рифов использованы затопленные на глубинах до 33,5 м списанные суда, с которых предварительно сняли все оборудование и выполнили детоксикацию вредных материалов в обшивке. Для усиления биологической активности в корпусах судов прорезали отверстия, чтобы обеспечить циркуляцию воды и доступ света. В австралийском порту Кэрнс испытан прототип искусственного рифового острова, предназначенного для размещения и обслуживания туристов. Коммерческие острова массой 300 т будут устанавливаться на рифе посредством шести опор. ЭВМ контролирует их плавучесть в соответствии с количеством людей на борту. Конструкции поднимаются и опускаются в соответствии с уровнем прилива, бассейн в центре используется в качестве балласта. Острова буду буксироваться к берегу в сезон циклонов.

3. Искусственные негрунтовые острова

островной намораживаемый гидротехнический

Архипелаг Мир.

Значение искусственных рифов для сохранения естественного баланса Мирового океана велико. Яркое подтверждение этому - пример искусственного архипелага Мировые острова, находящегося в 4 км от береговой линии Дубая (ОАЭ) в Персидском заливе, вокруг которого в обязательном порядке были установлены многочисленные искусственные рифы, на которых создаются благоприятные условия для проживания морских обитателей. Все большему количеству человек в мире становится ясно, что прибрежная рифовая зона, пусть и искусственная, является гарантом здоровой экологической системы всего побережья.

Компания Nakheel и организация Emirates Marine Environmental Group построили в Персидском заливе живописный комплекс из 500 искусственных рифов. Он разместился в Дубае, неподалеку от знаменитых искусственных островов Пальма Джумейра, Мир и Пальма Джебель Али. Этот комплекс стал не просто очередной заманчивой достопримечательностью для туристов, рифы призваны поспособствовать увеличению разнообразия обитателей морской среды, а также поддержать рыболовную промышленность Арабских Эмиратов.

Жилой комплекс для морских обитателей.

Искусственные рифы стали настоящим оазисом для морских обитателей Персидского залива. Ведь уже долгое время экологи говорят о том, что активная застройка прибрежной зоны, а также возведение искусственных островов, может нанести ущерб экосистеме.

По расчетам экспертов в искусственных рифах рыбная популяция возродилась в течение полугода после постройки. Рифы доступны для публичного пользования, а на 10% от общей площади можно ловить рыбу. Рифы должны стать особо популярными у местных рыбаков, ведь сегодня поблизости с искусственными островами Дубая рыбачить нельзя практически нигде.

Международный аэропорт Кансай.

Международный аэропорт в Японии Кансай является одним из семи новых чудес света, это первый в мире аэропорт, который был построен не на суше, а на искусственно созданном острове. Строительство началось в 1987 году. Морская стена, возведённая из огромных каменных глыб и 48000 бетонных блоков, была закончена к 1989 году. Она определила контуры будущего острова. 10000 рабочих, 10 миллионов часов работы, 80 судов потребовались, чтобы утрамбовать 21 миллион кубометров грунта на морском дне и возвести насыпь высотой в 30 метров над уровнем моря. К 1990 году был завершён мост длиной в 3 километра (стоимостью в 1 миллиард долларов), соединяющий искусственный остров с городком Ринку -- пригородом Осаки. Остров специально спроектирован так, чтобы постепенно погружаться в море по мере оседания и уплотнения грунта, однако на сегодняшний день просадка острова превысила запланированную на 8 сантиметров. Этот проект стал самым дорогим гражданским проектом после 20 лет планирования, 3 лет строительства и нескольких миллиардов долларов инвестиций. В 1991 году началось строительство терминала. Чтобы компенсировать проседание, здание терминала оборудовано специальными поддерживающими колоннами, под которые при необходимости можно будет подсунуть металлические подпорки и сберечь здание от разрушения из-за неравномерного оседания грунта. Аэропорт открылся в 1994 году.

Остров Нотр-Дам.

Остров Нотр-Дам (Оle Notre-Dame) -- был построен за 10 месяцев из 15 миллионов тонн горной массы, добытой при строительстве Монреальского метро в 1965 году. Остров построили для размещения Всемирной выставки Expo-67, чтобы отпраздновать 100-летие Канады. Остров расположен на середине реки Святого Лаврентия.

Размещено на Allbest.ru