В практике портового строительства для приема танкеров возводят рейдовые причальные сооружения следующих типов:
- стационарные островные на намывных территориях или в виде искусственных прибрежных островов-пирсов на стальных или же-, лезобетонных сваях, объединенных ростверками;
- одноточечные стационарные — в виде швартовной стальной башни (крепящейся к дну сваями, с поворотным столом на вершине, от которого идет швартовный трос к судну); одиночного вертикально установленного башенного столба с заделкой в грунт или с шарнирной якорной опорой; высокого свайного ростверка на наклонных сваях;
- плавучие пирсы;
- плавучие многоточечные со швартовкой судна за несколько укрепленных на якорях швартовных бочек;
- плавучие одноточечные цепные и одноякорные.
Рейдовые причальные сооружения, как правило, соединены проложенным по дну моря магистральным трубопроводом (для подачи продукта) с береговым хранилищем. К стационарным островным причальным сооружениям трубопровод может подходить подвешенным над взволнованной поверхностью к специальной эстакаде облегченной конструкции. Плавучие причальные сооружения в виде пирсов из понтонов обычно устанавливают в непосредственной близости от берега на акватории, защищенной от волнения и с ограниченными приливно-отливными колебаниями. Трубопроводы к ним прокладывают по эстакадной или гравитационной конструкции, соединяющей понтоны с берегом.
Стационарные островные причальные сооружения устраивают вдали от берега на необходимых глубинах или под частичной защитой оградительных сооружений, прикрывающих их от волн наиболее опасного направления. Примером подобного сооружения может служить островная гавань в бухте Кабиндо на западном побережье Африки для приема рудовозов и лесовозов. Рейдовый терминал включает волнолом, причал, виадук, соединяющий сооружение с берегом (рис. 108, а). Для причального сооружения была применена волнообразная стенка из стального шпунта (рис. 108, б), погруженная с самоподнимающейся платформы.
Более распространенным видом островных причалов являются сооружения в виде рейдовых пирсов, повторяющих конструкции береговых выступающих причальных сооружений (рис. 108, в). Рейдовые пирсы представляют собой комплекс сооружений, включающих технологическую площадку, швартовные и причальные палы, магистральный трубопровод. Технологические площадки сооружают в виде высоких ростверков на вертикальных и наклонных стальных трубчатых сваях, чаще всего погружаемых с само-поднимающихся платформ. При установке платформ на глубинах 30—36 м в качестве технологической площадки используют поднятые домкратами на проектную высоту корпуса платформ. Для обеспечения необходимой устойчивости сооружения через специальные отверстия в центральной части корпуса платформы погружают три или четыре дополнительные наклонные оболочки того же диаметра, что и опорные колонны самоподнимающейся платформы. Многотрубчатые причальные и швартовные палы выполняют из 4—6 стальных труб диаметром до 1,5—1,8 м, погружаемых с уклоном 2,5:1 или 3:1, с устройством высокого железобетонного или металлического ростверка, оснащенного отбойными и швартовными устройствами. Однотрубные палы в настоящее время состоят из одной гибкой и прочной трубы диаметром до 1,8 м с оголовком, оснащенным отбойной рамой с резиновыми амортизаторами. Однотрубные палы обычно устанавливают в ряд вдоль причальной линии.
В конструкции одноточечных стационарных рейдовых причальных сооружений нет легко повреждаемых элементов, таких, как гибкие подводные шланги и якорные цепи у плавучих одноточечных причальных сооружений. Стационарные сооружения служат для обработки танкеров в тяжелых гидрометеорологических условиях при глубинах до 70 м.
Одним из видов одноточечного стационарного причального сооружения является вертикальная упругоподатливая стальная труба большого диаметра с переменной жесткостью по высоте, заделанная в грунт дна (рис. 109, а). По верху опоры-сваи устроены: цилиндрическое верхнее строение, оборудованное по периметру резинометаллическими отбойными устройствами; поворотный оголовок с швартовными приспособлениями и патрубками для присоединения гибких шлангов, идущих к судну. Проложенный по дну магистральный трубопровод заводят в металлическую трубу у дна, где практически нет волновых воздействий.
Построенное на глубине 30 м при колебании уровня моря 4,5 м причальное сооружение для обслуживания танкеров дедвейтом до 500 тыс. т состоит из стальной трубы диаметром 4 м, толщиной 76 мм, в месте заделки в дно сужающейся до диаметра 2,8 м верхнего строения при толщине стенок цилиндра 50 мм. Опоры опускают при помощи самоподнимающейся платформы, с которой производят бурение в плотных и скальных грунтах скважины большого диаметра специальным буровым станком, совмещающим одновременную работу разбуривающей машины с реверсивным вращающим рабочим органом и 25-тонным свайным молотом одиночного действия.
Опыт показывает, что продолжительность работ по созданию подобных причалов, включая бурение, погружение и монтаж опоры-сваи при волнах высотой 4,5 м на глубине 40 м, не превосходит 1—4 нед в зависимости от качества грунтов основания.
Стационарное причальное сооружение в виде одиночного башенного столба с шарнирной якорной опорой (рис. 109, б) состоит из металлической вертикальной башни с необходимым запасом плавучести за счет поплавков в зоне спокойного уровня моря, шарнирно крепящейся к мертвому якорю на дне. На оголовке башни находятся верхнее строение, поворотный оголовок с швартовным рымом и раздаточным грузовым трубопроводом. Магистральный подводный трубопровод переходит в вертикальный, идущий по башенному столбу.
Примером стационарного причального сооружения на свайном основании является построенный на рейде порта Генуя (в 2,8 км от берега) на глубине 50 м одноточечный причал (рис. 109, в) для танкеров дедвейтом до 500 тыс. т. Причальное сооружение представляет собой башню высотой 65 м из десяти наклонных металлических трубчатых опор диаметром 110 см, образующих десятигранную усеченную пирамиду. Через трубчатые опоры забиты в грунт на глубину 20 м стальные цилиндрические сваи диаметром 100 см с переменной толщиной стенок 18—24 мм в зоне максимальных напряжений. Нижняя часть внутренних полостей свай бетонирована, верхние торцы свай сварены металлическими листами. Пространство между сваями и трубчатыми опорами заполнено под давлением цементным раствором. Опоры связаны между собой горизонтальными связями и раскосами из стальных труб диаметром не менее 30 см. В верхней части к опорам на высоте 6—10 м над уровнем моря приварено десять вертикальных стоек, поддерживающих две железобетонные круговые платформы, между которыми находятся служебные помещения. По верхней платформе уложен кольцевой путь, по которому перемещаются полноповоротная металлическая ферма, несущая патрубки, гибкие шланги, вспомогательное отбойное устройство. Главное отбойное устройство, состоящее из прочного стального кольца коробчатого сечения диаметром 30 м, расположенное между отметками +4,0 и —2,0 м, состоит из навешенных по внешнему периметру кольца деревянных панелей с подвешенными резиновыми амортизаторами. Само кольцо поддерживается четырьмя группами металлорезиновых амортизаторов типа «Сендвич».
К одноточечным стационарным причальным сооружениям относятся также зафиксированные самоподнимающиеся платформы.
Плавучие пирсы состоят из шарнирно соединенных между собой и заякоренных понтонов или их секций, используемых для погрузочно-разгрузочных операций. Примером может служить плавучий причал для приема танкеров в 27 км от порта Остенде (Бельгия) в открытом море на глубине свыше 30 м (рис. 110). Основной понтон для швартовки судов размерами 420X60X3 м состоит из шести грузовых и одного насосного отсеков. Носовая часть понтона, закрепленная цепями к шести мертвым якорям, может свободно поворачиваться вокруг точки крепления цепей. В кормовой части предусмотрены два мертвых якоря для закрепления понтона в определенном положении. Вспомогательный волнозащитный понтон размером 260x38 м может быть заменен соответствующим старым судном. Отдельные секции понтонов, изготовленные на заводе, доставляли буксирами к месту установки, где их собирали.
Многоточечные плавучие рейдовые причальные сооружения являются простейшим видом рейдовых причалов, на которых швартовка судна происходит за причальный буй или группу буев. При постановке к такому причалу судно одновременно использует и свои якоря (рис. 111).
От размеров, типа судна, гидрометеорологических условий зависит число швартовных бочек на рейдовом причале (причал может называться одно-, двух-, трехточечным и т. д.).
Плавучее одноточечное рейдовое причальное сооружение представляет собой специально оборудованный одиночный буй (бочку) больших размеров, обеспечивающий швартовку судна за одну точку, чаще всего со стороны носа, для возможности переработки нефтепродуктов. В последнее время подобные причальные сооружения используют также для переработки железной руды, угля, бокситов, глинозема и других навалочных грузов, доведенных до состояния пульпы.
Причальную бочку фиксируют в заданном месте установки с помощью упругоподатливой системы заякорения, включающей якорные цепи, прикрепляемые к находящимся на дне якорным фундаментам (рис. 112) или к одноякорному фундаменту (рис. 113). Система включает магистральный подводный трубопровод, соединяемый с бочкой при помощи гибких подводных плавучих шлангов (при одноякориом фундаменте — минуя бочку), и плавающие на поверхности моря гибкие секционные шланги, идущие к раздаточным патрубкам на судне.
Особенностью причального сооружения является то, что швартовные приспособления и рама, на которой устроены раздаточные патрубки, смонтированы на устройствах с шарнирными вертлюгами, благодаря чему ошвартованное судно всегда устанавливается по направлению равнодействующей внешних сил (ветер, волнение, течение).
Для изготовления крупных установок требуется 7—12 мес. Установку, масса составных частей которой (например, корпуса буя) может достигать 300 т, перевозят на грузовых судах, оснащенных соответствующим грузоподъемным оборудованием. Выгрузку выполняют плавучими кранами или бортовым спуском на воду. В некоторых случаях буи балластируют и буксируют по воде к месту установки. Так, в Бразилии буй буксировали на расстояние 800 миль.
Технологическая схема сооружения цепной установки показана на рис. 114. При установке якорного крепления в коренной породе подводной буровой машиной бурят скважину в скале для дальнейшего забетонирования в ней якорной сваи.
Схема очередности сооружения одноякорного плавучего одноточечного причального сооружения показана на рис. 115.