Устройство порта и его элементыВ состав любого современного порта, для того что бы он мог выполнить свои главные функции по передаче грузов или пассажиров с одного вида транспорта на другой, входят три основных элемента: береговая территория, причальный фронт и акватория (водная площадь, прилегающая к береговой полосе порта). 5.1. Компоновка акватории порта Акваторией порта- называется водная площадь в установленных границах, при необходимости защищения от волнения, течения и наносов оградительными сооружениями, предназначенные для устройства рейдов, служащих для обеспечения удобства входа в порт, маневрирования судов при подходе их к причалам, безопасной и удобной стоянки у причалов при перегрузочных, бункеровочных и других операциях. Водная часть морского порта состоит из внешней и внутренней акваторий: а) Внешняя часть акватории составляющей элементы водных подходов к порту: -Судовой ход -Подходной канал -Судоходная обстановка -Внешние рейды б) Внутренней акватории: Входной рейд- часть внутренней акватории, прилегающей к воротам порта. Операционная акватория- на которой производится стоянка судов и вспомогательных плавучих средств под перегрузочными работами и маневры при подходе и отходе судов у причалов; Внутренние судовые ходы- соединяющие отдельные районы. Внутренние рейды различного назначения; Рейдовые причалы перегрузочных работ либо для отстоя судов; Отдельные бассейны -гавани, примыкающие к внутреннему рейду, в пределах которых обрабатываются суда у береговых причалов. Судовой ход- условная линия, по которой судно подходит к порту или отходит от него. В причальных районах судовой ход проходит над соответственными глубинами, в плоть до акватории порта.В мелководных прибрежных районах необходимо создавать подходные каналы,обеспечивающие достаточные проходные глубины. Судоходная обстановка- совокупность буев,входныхогней,створныхзнаков,предназначенных для обустройства водных подходов с целью обеспечения безопасности входа-выхода судов. Навигационные буи располагаются вдоль бровок подходных каналов,входящие огни на головах оградительных сооружений,створные знаки и маяки-на территории порта либо прилегающих участках побережья. Рейдами называются водные площади вне границ акватории причалов и транзитного судового хода,на которых производятся формирование и расформирование судовых составов (речные порты), бортовая перевалка грузов,бункеровка,снабжение судов на плаву,стоянка судов в ожидании перед подачей к причалам,мелкийремонт, погрузочно-разгрузочные работы типа судно-судно. Внешний рейд за пределами основных оградительных сооружений может быть использован для отстоя судов,для перегрузочных операций на плаву,для бункеровки судов,снабжения пресной водой,продовольствием и т.д. Причальным рейдом называется полоса воды у причалов,где стоят суда при производстве перегрузочных операций.Он должен иметь необходимые минимальные размеры,обеспечивающие безопасную стоянку судов. Внешние оградительные сооружения ограждают внутреннюю акваторию порта в первую очередь от волнения и отчасти от заносимости и движущегося льда.Оградительныесооружения,связанные с берегом,называютсямолами,а расположенные вдали от берега и не имеющие с ним связи называются волноломами. Внешние оградительные сооружения образуют,какправило, входные ворота на внутреннюю акваторию порта. После прохождения входных ворот суда оказываются на входном (навигационном) рейде- площади внутренней акватории необходимой для обеспечения маневров судна при входе в порт:гашенияинерции,разворота собственными средствами на требуемый угол по дуге циркуляции,отдачу якоря и безопасную стоянку на рейде. Внутренние судовые ходы- условные линии на акватории между отдельными грузовыми районами,обустроенные знаками судоходной обстановки. Внутренние оградительные сооружения- служат для улучшения волнового режима в порту либо для разделения районной портовой акватории различного технологического назначения. Перегрузочный рейд- участок акватории,обустроенный швартовыми буями и предназначенный для передачи грузов с крупных судов на мелкие(или,наоборот)посредством плавучего перегрузочного оборудования. На рисунках 5.1, 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6показаныразличные варианты схем морских и речных портов и расположение основных их элементов.
Рис.5.1 Акватория порта: 1 – рейд прибытия (расформирования); 2 – водные подходы к причалам; 3 – рейд отправления (формирования); 4 - перегрузочный рейд; 5 – рейд для плотов; 6 – рейд для нефтяных грузов; 7 – внутрипортовые судовые ходы; 8 – береговой причал; 9 – транзитный судовой ход.
Рис.5.2 Схемы портов: а – морского (водохранилищного); б – речного; 1 – подходный канал; 2 – судоходная остановка; 3 – внешнее оградительное сооружение; 4 – акватория порта; 5 – причальный фронт; 6 – берегоукрепление; 7 – территория порта; 8 – перегрузочный рейд; 9 – навигационный рейд; 10 – сортировочный рейд; 11 – причальный рейд; Lг – длина расчетного судна.
Рис. 5.3 Элементы порта: 1 – акватория порта; 2 – территория; 3 – причальный фронт; 4 – краны; 5 – склады; 6 – железнодорожные пути; 7 – служебные и вспомогательные здания; 8 – транзитный судовой ход.
Рис. 5.4 Основные элементы морского порта: 1 – мол; 2 – волнолом; 3 – внутренний рейд; 4 – широкий пирс; 5 – внешний рейд; 6 – подходные каналы; 7 – основной ход в порт; 8 – пассажирский район; 9 – прикордонные склады; 10 – тыловые склады.
Рис. 5.5 Основные элементы порта: 1 – территория; 2 – железные и автомобильные дороги; 3 – причальная линия; 4 – оперативные бассейны; 5 – район СРЗ; 6 – оградительный мол; 7 – подходной канал; 8, 10 – внешний и внутренний рейд; 9 – волнолом; 11 – акватория; 12 – пассажирский район; 13 – берегоукрепление.
5.2. Компоновка территории порта Береговая линия, примыкающая к акватории порта, в большинстве своей части представляет собой причальный фронт, у которого швартуются и обрабатываются суда. Причалом называется часть причального фронта с примыкающей к нему водной площадью, береговой территорией и расположенными на ней сооружениями с оборудованием, предназначенная для одновременной швартовки и обработки одного расчетного судна. Участки берега, не занятые причалами, имеют специальные берегоукрепления, предохраняющие берег от эрозии, результатом которой может быть не только разрушение берега,но и заносимость акватории причалов. Лицевая грань причальной линии -причального фронта- или линия кордона, отделяет акваторию порта от береговой территориипорта –прибережного участка земли в установленных порту границах, прилегающих к акватории его причалов. На этой территории размещают портовые сооружения, устройства, оборудование и коммуникации, необходимые для перегрузочных и других видов работ. Длина территории обычно определяется протяженностью причального фронта, а ширина - необходимостью размещения не ней перегрузочных машин, железнодорожных путей и автомобильных дорог, складских площадок и крытых складов,энергетическогооборудования,инженерныхкоммуникаций,производственных и служебно-вспомогательных зданий и другое (см. рис.5.6).
Размер территории порта зависит от объемов и структуры грузооборота, технологии перегрузочных работ, сроков хранения грузов, типа перегрузочного оборудования и других факторов. Районирование порта. В зависимости от территориального размещения причалов и причальных линий, порт делится на районы. Наиболее общий этап специализации порта – это районирование порта, которое предполагает территориальную целостность отдельных районов и является обязательным условием райональной компоновки его территории. В зависимости от назначения грузов, условий их складирования и хранения, территории портов разделяются на отдельные районы по выполнению определенных технологических функций. Район является административно-производственным подразделением порта с самостоятельной производственной программой и аппаратом управления, возглавляемым начальником района. Район имеет группу причалов, находящихся на одной территории и предназначенных для переработки отдельных грузов. Причалы грузового района обычно имеют общие подъездные пути, ремонтные мастерские и другие сооружения. Номенклатура районов порта включает грузовые районы штучных, лесных, наливных и зерновых грузов, а так же навалочных грузов со специализированными участками для контейнеров, пассажирский район, район комплексного обслуживания флота всеми видами снабжения (технического, продовольственного) и другими услугами. Кроме того, в зависимости от объема грузооборота создаются специальные районы: контейнерный, угольный, рудный, лесной и др. При компоновке территории порта в необходимых случаях предусматриваются разрывы между районами и причалами (участками) различного технологического назначения с целью исключения отрицательного воздействия одних грузов на других, а также на портовый персонал и пассажиров. Для выполнения грузовых, пассажирских, технических и коммерческих операций порт оснащен специальными техническими средствами, которые составляют основное и вспомогательное оборудование. Основное оборудование: Перегрузочные машины, грузозахватные приспособления, устройства и инвентарь; Грузовые склады складские площадки; Пассажирские здания, сооружения и устройства; Подъездные и внутрипортовые железнодорожные пути и автодороги; Сухопутные транспортные средства для обслуживания хозяйственных нужд порта и внутрипортовых перемещений грузов. Вспомогательное оборудование: Вспомогательный флот, предназначенный для обслуживания в порту грузовых судов и выполнения работ, связанных с перегрузочными операциями и хозяйственной деятельностью порта (перевозка рабочих и служащих, оборудования и материалов и т.д.) Оборудование для навигационного, технического обслуживания флота, включающие плавучие или береговые ремонтные мастерские, топливные базы, базы по снабжению материалами и т.д.) Энергосиловое хозяйство для освещения и снабжения энергией перегрузочных, ремонтных и других механических установок; Водопровод и канализацию; Служебные здания и здания культурно-бытового назначения (управление порта,товарныеконторы,мастерские,гаражи,помещения для грузчиков,душевые,столовые и т.п.) Средствами связи и навигации; Спасательные и противопожарные средства; 5.3. Зонирование порта Территория порта для нормального его функционирования делится на 5 зон. В каждом районе порта существуют территориальные зоны, расположенные в поперечном направлении территории от причальной линии до полной глубины всей территории порта. В составе порта различаются территориальные зоны: оперативная (операционная) зона грузовых причалов, производственная – грузовых районов, зона общепортовых объектов, зона пассажирских операций и предпортовая зона. Наиболее важное значение с точки зрения непосредственного выполнения перегрузочных работ имеют первые две зоны.Однако,нормальная работа всего порта в целом возможна только при достаточной величине общей площади и удачном расположении всех частей портовой территории. При размещении сооружений,зданий,оборудования,коммуникаций и других устройств необходимо целесообразно и экономно использовать портовую территорию,стремясь к компактному их размещению. Оперативная зона грузовых причалов, производственная зона грузовых районов и зона общепортовых объектов входят в состав территории порта (рис. 5.7)
Оперативная зона грузовых причалов предназначена для размещения технических объектов и средств порта, непосредственно участвующих в перегрузочном процессе: причалов, складов, перегрузочного оборудования, погрузочно-разгрузочных участков железнодорожного и автомобильного транспорта, оперативные (прикордонные и тыловые) железнодорожные пути. В этой зоне причала допускается располагать небольшие подсобные, производственные и служебные объекты (кладовые для такелажа, помещения для курения и обогрева, уборные и т.п.). эти помещения необходимо объединять и выполнять, по возможности, в виде пристройки к складам. Оперативная зона не должна застраиваться объектами, не имеющими отношения к перегрузочному процессу (рис.5.8).
Производственная зона грузовых районов примыкает к оперативной зоне причалов и находится за пределами территории, на которой осуществляется перегрузочный процесс. На территории производственной зоны располагаются объекты районного назначения: склады, не относящиеся к оперативной зоне, районные железнодорожные пути, автодороги, производственные и вспомогательные здания и сооружения (районные ремонтные мастерские, материальные и инвентарные склады, административно-конторские и бытовые помещения района, а так же трансформаторные подстанции, мачты прожекторного освещения, проходные в район, гараж и зарядная электро- и автопогрузчиков) Зона общепортовых объектов предназначена для размещения различных служб, деятельность которых связана с портом, управлением порта, где располагаются все общепортовые службы в одном блоке с вычислительным центром и другими службами транспортного флота, агентство «Инфлот», АТС, инспекция надзора, таможенная служба, центральные общепортовые районные мастерские, центральный материальный склад, комплекс зданий ремонтно-строительной базы, складные сооружения базы, Торгмортранс, пожарное депо, автобаза грузовых машин порта и бензозаправочная, центральная котельная порта, водозаборные сооружения и сети водопровода, канализационные насосные станции перекачки, общепортовая трансформаторная, санитарно-эпидемиологическая станция. Предпортовая зона, в которой размещаются объекты общепортового назначения: главное административное здание управление порта, здания организаций, обслуживающих судоходство, блок медицинских учреждений. Значительную часть территории порта занимают объекты комплексного обслуживания судов, располагаемых обычно в зоне общепортовых объектов и частично в предпортовой зоне. Зоны операционная, производственная и общепортовых объектов входят в действие контрольно-пропускного режима, и имеет ограничение. Нережимная территория располагается вне ограждения. На ней размещаются: здание порта и организаций, обслуживающих судоходство. Территория причалов, пассажирский вокзал и привокзальная площадь так же не входят в режимную зону. Устройство современного порта показано на рис. 5.9.
5.4. Компоновка причального фронта Основными гидротехническими сооружениями являются причальные, оградительные, берегоукрепительные, судоремонтные и навигационные сооружения порта. Комплекс сооружений, оборудования и устройств, технологически связанных между собой и обеспечивающих обработку одного судна, называют причалом. Причальные сооружения порта призваны обеспечивать удобную и безопасную стоянку судов во время погрузочно-разгрузочных работ. От схемы расположения и длины причального фронта, от типов причала, их капитальности и оснащенности зависят эксплуатационные качества и грузопропускная способность районов порта. При всем многообразии факторов (и возможных их сочетаний), учитывающих при проектировании причалов, не устраняется возможность типизации схем общей компоновки, оборудования и конструктивного оформления элементов причалов, имеющих типовые схемы общей компоновки и оборудования причалов могут быть использованы для выбора и обоснования рационального варианта устройства причалов и причальных линий для конкретных условий строительства и эксплуатации. В качестве примера на рис.5.10 приведен вариант типового плана русловой пристани II разряда общего пользования.
Различают два основных вида причальных сооружений: плавучие и береговые (набережные). Наибольший интерес представляют причальные набережные. В поперечном сечении набережные могут быть различных форм (рис.5.11).
Выбор формы (профиля), как и решение других вопросов, осуществляется на основании сравнительных технико-экономических расчетов с учетом стоимости перегрузочного оборудования и эксплуатационных расходов. Наиболее удобно для швартовки и стоянки судов вертикальная набережная, так как в этом случае они подходят непосредственно к портовой территории в течение всей навигации. Однако при значительной глубине акватории и большой амплитуде колебания уровня воды высота вертикальной набережной становится очень большой, что делает ее дорогостоящей. В подавляющем большинстве случаев вертикальную форму применяют в морских портах. Откосные набережные – наиболее дешевые, но они менее удобные при швартовке и стоянке судов, а также для производства перегрузочных операций, так как в этом случае требуется большой вылет стрелы крана, особенно при низком стоянии уровня воды. Применяются откосные набережные при больших колебаниях уровня воды в течение навигации. При этом для удобства швартовки и стоянки судов часто используются промежуточные плавучие причалы в виде металлических понтонов и сооружения в виде отдельных опор (налов, бычков). Полуоткосная причальная набережная (откосы вверху, стенка внизу) по условиям эксплуатации является промежуточной по сравнению с вертикальными и откосными формами набережных. Полувертикальную форму (сооружения вертикального типа вверху, откосы внизу) используют редко, например, на водохранилищах, при разных понижениях уровня воды. При очень больших сезонных колебаниях уровня воды (на нижнем участке Енисея амплитуда достигает 19-20м) в пассажирских причалах и в грузовых с небольшим грузооборотом применяют двухярусную форму (рис.5.12)
По конструктивному исполнению основными группами причальных сооружений являются: гравитационные и свайные. На рис.5.13 приведены конструкции гравитационных и свайных набережных, получивших широкое распространение в практике.
Набережная из массивной кладки (рис.5.13, а) в подводной части состоит из стенки крупных бетонных массивов весом 10т и более. Основание такой конструкции представляет собой хорошо спланированную каменную постель. Со стороны берега она засыпается камнем и песком. Набережная из массивов – гигантов (рис.5.13, б) устраивается из заранее изготовленных на берегу полых железобетонных секций длиной 25-30 м, к месту строительства доставляются наплаву, и затем постепенным наполнением отсеков водой их погружают на подготовленную каменную постель (основания) с последующим заполнением отсеков песком. Необходимость тщательной подготовки основания под водой и сложное производство работ по укладке или погружению отдельных секций делает устройство гравитационных набережных достаточно трудоемким. Они строятся только при пластичных грунтах дна, когда невозможна забивка свай в основание. Свайные набережные (рис.5.13, в) выполняются в виде сплошной стенки из металлического или железобетонного шпунта, верхняя часть которого удерживается анкерными (металлическими) тягами, прикрепленными к анкерным плитам. Со стороны берега набережная засыпается до отметки территории порта. На рис.5.13(г) приведена конструкция свайной набережной со сплошной передней шпунтовой стенкой и тремя продольными рядами отдельно стоящих свай. Существует много других разновидностей конструкций набережных.
5.5. Начертание причального фронта Причальная линия – граница между причальными сооружениями и акваторией причала может иметь расположение (формы): фронтальное, ковшевое, пирсовое и ступенчатое. Форма причального фронта оказывает существенное влияние на капитальные вложения при строительстве причалов и их оборудовании, а также на эксплуатационную деятельность порта. Выбор рациональной формы зависит: от физико-географических условий, топографических условий (очертание береговой линии, форма рельефа берега и дна и др.); гидрологических факторов (режим волнения, течения, колебания уровня воды; ледовой режим), геологических факторов (вид и форма залегания грунтов на территории и акватории порта); особенностей специализации и районирования порта; перспективных характеристик обслуживаемых судов; видов грузов перерабатываемых на причалах, условий их складирования и перспективные схемы механизации перегрузочных работ; условий связи порта с прилегающими районами, железнодорожными и автомобильными магистралями; водных подходов к причальному фронту; исторически сложившиеся компоновки проектируемого и прилегающих участков причального фронта; перспективы развития порта. Перечисленные формы причальной линии имеют свои недостатки и достоинства, которые должны учитываться при проектировании.
Рис. 5.14 Начертание причального фронта: а, б – открытый причальный фронт; в, г – бассейны; д, е – широкие пирсы
Фронтальное расположение вдоль берега (5.14, а, б) является простейшей формой начертания причальной линии. Ее преимущества следующие: - простая форма акватории, не стесняемая выступающими частями причального фронта, что упрощает маневрирование судов и уменьшая возможность скопления льда на акватории; - упрощается создание широкой портовой территории, что важно при строительстве контейнерных причалов и других видов перегрузочных причалов, требующих больших складских площадей; - грунты по длине причалов оказываются однородными, что благоприятно отражается на конструктивных формах причалов; - упрощается строительство причальных сооружений, прокладки коммуникаций, размещение тыловых складов и связь их с причальным фронтом. К недостаткам фронтального расположения причалов относятся: - менее компактная, растянутая компоновка порта, недостаточно эффективное использование береговой линии, удлинение сухопутных и водных подходов и коммуникаций; - при наличии искусственных оградительных сооружений затрудняется развитие и реконструкция порта; - усложняется начертание сухопутных подъездных путей, необходимо самостоятельное ответвление железнодорожных путей на каждые 5-6 причалов; - возникают затруднения при районировании и специализации причалов порта, связанных с созданием разрывов между группами причалов, так как береговые линии в зоне этих разрывов могут оказаться неиспользованными. Фронтальное расположение причального фронта применяется на удлиненных акваториях (устьевых участках рек, лиманах, фиордах), реже на открытых побережьях и бухтах, огражденными молами и волноломами. Бассейновое (ковшевое) расположение имеет по сравнению с фронтальной почти те же преимущества, как и пирсовая. Бассейны, вырытые в долине берега и окаймленные набережные (причалы) (рис.5.14, в, г). Так называемы ковши, начали применять еще в средние века, преимущественно для закрытых приливных бассейнов, названными доками. Позже они получили широкое применение в безливных морях, особенно в устьях рек. Наличие широкой низменности в прибрежной полосе благоприятствует созданию бассейнов, а высокие берега, наоборот препятствуют этому. Основное преимущество ковшей – возможность развитие на внутренних береговых участках причального фронта значительного протяжения, что способствует компактной концентрации портового хозяйства, уменьшает длину и стоимость оградительных сооружений. При наличии бассейнов создаются хорошие условия для районирования порта. Бассейны принимались в различной форме к береговой линии. В настоящее время наиболее удобными для подхода судов и для оборудования причалов железнодорожными путями считаются косые бассейны, имеющие форму параллелограмма и расположенные под углом к береговой линии. В портах России бассейны получили сравнительно малое распространение. Однако при создании крупных портах на морских пологих побережьях эта схема должна рассматриваться в качестве одного из вариантов. Если по топографическим и геологическим условиям создание бассейнов не вызывает чрезмерных затрат, то бассейновой форме причального фронта должно оказываться предпочтение перед открытым причальным фронтом. Причальный фронт в виде пирсов, выдвинутых в акваторию порта (рис.5.14 д, е) позволяют экономно использовать береговую линию и акваторию порта, создать дополнительную портовую территорию, удобные подходы для судов и железнодорожных путей и обеспечить компактное решение генерального плана порта в целом. Пирсовое расположение причального фронта имеет и свои недостатки: - недоиспользованная территория в местах расположения железнодорожных и автодорожных съездов на пирсы; - затруднено использование торцевых частей пирсов в качестве причалов; - затруднено создание значительных площадей территории непосредственно причального фронта на пирсах; - удалены от линии кордона тыловые склады, расположенные на основной территории; - усложнено проектирование и строительство пирсов по сравнению с береговыми причалами в связи с изменением естественных глубин и грунтов по длине пирса. Перечисленные недостатки пирсовой системы обычно менее существенны, чем их преимущества. В зависимости от назначения пирсы разделяются на широкие и узкие. Широкие пирсы (240-300м и более) используются для генеральных грузов, перегружаемых кранами и требующих размещения на пирсах железнодорожных путей и, по возможности, хотя бы в транзитных складах. Габаритные размеры широкого пирса и форма его в плане устанавливается в зависимости от назначения и местных условий. Длина пирса, исходя из удобства расположения и удобства эксплуатации сухопутных подъездных путей и судовых подходов, обычно не превышает четырех длин причала. На практике чаще всего строят пирсы, имеющие с каждой стороны по два причала. Линии пирса относительно береговой линии могут быть перпендикулярными ей или направлены под острым углом. Пирсы, перпендикулярные берегу, имеют прямоугольную форму, а пирсы, направленные под острым углом, - форму параллелограмма. С точки зрения использования территории, более удачными оказываются прямоугольные пирсы, а для удобства водных и сухопутных подходов преимущество следует отдать пирсам, направленных под острым углом к берегу. При стесненности береговой полосы рекомендуется строить пирсы, направленные к берегу под острым углом. Узкие пирсы используются в качестве специализированных причалах (рис.5.15). На них не прокладывают железнодорожные пути. Они служат для размещения специализированных перегрузочных устройств или шлангоподъемников для нефтепричалов. Сам пирс имеет небольшую длину, обеспечивающую надежный контакт судна и сооружения. В состав пирса входит эстакада, соединяющая узкий пирс с берегом, и отдельные опоры – полы.
Рис. 5.15. Узкие пирсы: а – пирс для погрузки и выгрузки зерна; б – пирс для погрузки угля; в, г – нефтепричалы; 1 – берег; 2 – соединительная эстакада; 3 – перегружатель; 4 – контейнерная линия; 5 – причины для речных судов; 6 – причалы для морских судов; 7 – перегружатель; 8 – технологическая площадка; 9 – палы; 10 – эстакада или подводные трубы Ступенчатое расположение (рис.5.16) причального фронта является промежуточным между фронтальным и пирсовым. Оно имеет некоторые недостатки и достоинства этих двух систем.
Рис. 5.16. Ступенчатая и пирсовая системы причальных линий: а – ступенчатая причальная линия; б – узкие пирсы Ступенчатое начертание целесообразно при наличии (более трех- четырех причалов) прямолинейных участков набережных и при загрузке судов через носовые или кормовые лацпорты. Эта схема имеет ряд преимуществ по сравнению с причалами, расположенными по одной прямой: возможность достроить самостоятельный железнодорожный подход к группе причалов, что ведет к снижению числа путей и маневровых операций, лучшие условия специализации участков. При благоприятных местных условиях удачное решение можно получить, применяя смешанные формы начертания причального фронта.
5.6. Компоновка внешних оградительных сооружений
|
