Новый способ строительства подводно-надводных сооружений придумали в ЮУрГУ

Федеральная служба по интеллектуальной собственности (Роспатент) выдала патент на изобретение группы челябинских ученых, которое позволяет возводить прочные и устойчивые подводные конструкции без использования традиционных доков, кессонов и тяжелой плавучей техники, сообщили в пресс-службе Южно-Уральского государственного университета.


Новый способ, получивший название «опускаемого бетона», открывает возможности для эффективного гидротехнического строительства в условиях подъема уровня океана и освоения шельфовых территорий.

Разработчики ЮУрГУ — Тагир Хафизов, Альберт Байбурин, Андрей Овчинников и Александр Киянец — предложили технологию, при которой бетонная цилиндрическая стена формируется прямо на плавучей опалубке-понтоне, а затем под действием силы тяжести опускается на дно. Процесс идет поэтапно, с точным контролем скорости и армированием.

«Ситуация в XXI веке такова, что основной тенденцией становится подъем уровня воды. В любом случае, вода будет постепенно поглощать участки суши. Какой из этого выход? В ранние времена, например, строили дома на сваях, поднимая их на несколько метров. Но мы можем пойти и другим путем, — объяснил заведующий лабораторией Архитектурно-строительного института ЮУрГУ Тагир Хафизов. — С помощью современных методов работы с бетоном можно создавать цилиндрические дома, которые будут полностью изолированы от воды: часть такого сооружения располагается над водой, часть — под водой. Это могут быть не только надводные, но и подводные дома — специальные сооружения, установленные под водой, с выведенными над поверхностью коммуникациями для их функционирования. Таким образом, можно создавать не только жилые дома, но и санатории, базы и другие объекты. Надо быть готовыми к тому, что в XXI веке океан поднимется, и одно из решений — это подводные и надводные дома».

«Рабочая площадка — это понтон в форме круга. На нем закреплены два цилиндра-опалубки (как матрешка, один в другом). В щель между ними укладывают бетон, закладывают арматуру и вертикальные полые трубы, — отметил научный сотрудник лаборатории АСИ ЮУрГУ Андрей Овчинников. — После того, как бетон набрал прочность, цилиндры раздвигают, и тяжелая бетонная оболочка начинает опускаться вниз. Тросы, лебедки и полиспасты лишь сдерживают ее, не давая упасть рывком. Фишка: к наружной стене крепят надувные резиновые баллоны с газом — они снижают нагрузку на платформу, как гигантские поплавки».

На втором этапе происходит «прогрызыние» грунта и якорение. Через те самые вертикальные полые трубы под давлением подают воду, и она размывает дно под нижним торцом цилиндра. Стена медленно оседает на твердые слои морского грунта. Затем через эти же трубы нагнетают закрепляющий раствор, который вытесняет воду и слабый ил, заполняет все пазухи. А следом в трубы опускают стальные стержни-анкеры. Все вместе — раствор и сталь — превращается в мощный якорь, держащий удары волн и случайные столкновения судов.

«Последний этап — создание крепкой начинки, — рассказал разработчик. — Изнутри готового бетонного цилиндра откачивают воду. Откачка помогает платформе опускаться дальше, а на каждом уровне внутри бетонируют железобетонные диски-распорки. Они фиксируются встык к стене и не дают воде раздавить конструкцию извне. На самом дне заливают утолщенную плиту-распорку — это уже полноценное основание подводно-надводного сооружения. После этого рабочую понтонную площадку со всем оборудованием демонтируют и перевозят на следующий объект».

Как отмечают ученые, традиционные методы подводного строительства требуют сухих доков, кессонов, плавучих кранов, барж и буксиров, что сильно удорожает проекты и замедляет освоение шельфов. Новая технология позволяет монтировать конструкцию прямо на месте, без гигантской флотилии.

Способ создан для гидротехнического строительства и особо актуален из-за изменения климата, подъема уровня Мирового океана и расширения затапливаемых территорий проживания человека. Может применяться при строительстве защитных дамб, платформ, подводных оснований и даже целых жилых комплексов в море.