По данным ЮНЕСКО, численность населения земного шара ежегодно возрастает на 75-100 млн. человек. И естественно, растут потребности в сырье, материалах, электроэнергии...

Искусственные острова в океане

Удобные, расположенные поблизости от промышленных центров запасы полезных ископаемых иссякают, и взгляды геологов все чаще обращаются к «шестому» континенту с его подземными богатствами.

Австралия, Греция, Ирландия, США, Польша, Финляндия, Япония вовсю осваивают свои шельфы. В Канаде у побережья Новой Шотландии комплекс угольных шахт, расположенных под дном моря, занимает площадь 200 км2. 26% угля добывает со дна моря Япония. И все же пока основной объект подводной добычи — нефть. Добывают ее с помощью самоподъемных и полупогружных платформ. Однако в последнее время, особенно в Арктике, где паковые льды угрожают смять плавающие платформы, а штормовые ветры переворачивают многотонные сооружения словно карточные домики, все большее распространение получает добыча нефти и газа с помощью искусственных островов. Их строительство стало новой отраслью промышленности, которая потребовала кардинально новых технических решений. О них вы прочтете в этой статье.

Насыпные острова

Когда ставится задача построить искусственный остров, естественно, сразу возникает мысль использовать в качестве конструкционного материала песок, благо он, как правило, всегда под руками, точнее, под водой. И его намывают земснарядами или завозят на баржах, если нет поблизости. После того, как подводная часть начинает выступать из воды, на поверхность выгружают оборудование, необходимое для строительства надводной части. Вокруг будущей площадки сооружается кольцевой вал высотой в четыре метра. В образовавшийся котлован продолжают намывать грунт до проектной высоты. Вода при этом отводится через дренажные отверстия, проделанные в валу.

Для защиты острова от волн, чтобы он не размывался, вниз по откосу укладывается фильтровальная ткань. Укладка ведется по частям с помощью кранов. Затем полотнища сшиваются, а сверху укладываются мешки с песком по три тонны каждый. Уклон подводной части острова обычно 1:20. Такой пологий склон, как показала практика, наиболее успешно противостоит волнам. Волна практически теряет всю энергию, не доходя до рабочей площадки.

Главный недостаток песчаных островов — длительные сроки строительства. К тому же далеко не всегда песок оказывается под рукой. Поэтому инженерная мысль, совершив виток по спирали, снова вернулась к идее передвижного плавающего острова.

Железные острова

Внешне он напоминает «чудо», в котором наши бабушки пекли пироги. Правда, диаметр такого «чуда» превышает 100 м. Состоит оно из нескольких секций-кессонов, заполняемых в рабочем положении водой. Кессоны изготавливаются в заводских условиях и затем транспортируются на «точку». Здесь секции будущего острова стягиваются с помощью тросов и гидравлических домкратов в одно сплошное кольцо, кессоны заполняются водой, и кольцо, теряя плавучесть, садится на дно. Внутрь кольца намывается песок, и образуется остров со стальными берегами. Для того чтобы такой остров мог успешно противостоять волнам и напору ледовых полей зимой, по наружной поверхности кольца монтируются съемные отражатели волн в виде железобетонного забора. Для борьбы со льдом предусмотрены также расположенные по наружному диаметру нагреватели.

Японская фирма «Мицуи инжиниринг энд шиппилдинг» разработала конструкцию, которая благодаря своему профилю направляет надвигающиеся ледовые поля вниз, разламывает их и сбрасывает льдины в сторону, защищая тем самым тросы системы заякоривания и буровую колонну. С помощью такого острова японские фирмы предполагают вести бурение в течение семи месяцев в году (с июня по декабрь).

Обычный стальной остров предназначен для работы на глубинах до 10 м. Но могут такие острова использоваться и на больших глубинах. В этом случае предварительно намывается подводная кольцевая насыпь, на которую опускается стальное кольцо. Для того чтобы предупредить размыв песчаного кольца, у подножия кессона укладывается слой гравия.

Кессонный остров оборудован всем необходимым для работы в открытом море. На кессонах смонтированы причальные устройства для швартовки судов снабжения, лебедки, различные электроагрегаты, генераторы. Есть емкости для хранения горючего, погрузочно-разгрузочные приспособления и даже вертолетные площадки. Подвижное соединение кессонов позволяет им перемещаться относительно друг друга, благодаря чему «кольцо» может принимать форму, в которую смерзается наполнитель внутри кольца, и передавать на этот своего рода стержень испытываемые островом нагрузки.

Интересное решение острова, способного противостоять льдам, предлагает канадская фирма «Си-Лонг». В его основу заложен известный принцип: самое лучшее средство защиты — это нападение. Остров, подобно ледоколу, будет резать льды. Для этого на квадратном основании монтируется центральная колонна с вращающимся ледорезом. Сверху на колонне монтируется верхняя палуба, с которой ведутся все работы. При довольно большой площади острова его средняя, противостоящая льдам часть довольно мала, а следовательно, и нагрузки сведены к минимуму. К тому же ледорез крошит лед, и он спокойно «обтекает» остров. Впрочем, это, как и многие другие конструктивные решения, пока остаётся лишь проектом. Главный их недостаток — высокая стоимость строительства. Сталь не самый дешевый материал, и строить острова в океане из металла не всегда выгодно.

Значительно дешевле в условиях Севера возводить острова из материала, который всегда под рукой и практически ничего не стоит. Этот материал — лед.

Острова изо льда

Чего-чего, а льда в Арктике хватает. Но обычно толщина ледового поля не превышает двух метров. Ледовые поля не стоят на месте, они дрейфуют. Чтобы льдина превратилась в ледовый остров, она должна сесть на мель, а для этого толщину льда приходится наращивать. Делается это просто: на ледовую площадку подается вода, которая быстро замерзает, и под воздействием дополнительного веса льдина начинает постепенно опускаться все ниже и ниже, пока, наконец, не садится «на дно». После этого, чтобы поверхность была выше уровня моря и сооружение могло успешно противостоять натиску пакового льда, наращивается еще 1—1,5 м льда, и остров практически готов.

Правда, таким образом легко строить остров, если глубина моря не намного превышает толщину льда. Нарастить, скажем, десятиметровую толщину даже в условиях Крайнего Севера не так-то просто. В этом случае остров лучше ставить на сваях. Их тоже можно делать из подручного материала, то есть изо льда и взятого со дна грунта. Установленные вертикально сваи объединяют в платформу и уже сверху намораживают еще слой льда до посадки платформы на дно.

Следует сказать, что опыт строительства ледовых островов и использование льда в качестве строительного материала натолкнул инженеров на мысль вообще использовать лед в качестве основного строительного материала в условиях Севера.

Ледовые острова обходятся в четыре раза дешевле такого же размера насыпных. Север сам себя строит — этот девиз разработчиков ледовых сооружений помимо чисто экономических выгод сулит и немало других преимуществ, прежде всего экологических. Ибо Север не только строит, но и разбирает ледовые острова (речь, разумеется, не идет о причалах и прочих сооружениях долговременного пользования), их не приходится демонтировать, и они не помешают судоходству. Искусственные айсберги летом тают, и по окончании зимнего сезона на месте производства работ не остается никаких следов деятельности человека.

Аэродром в море

До сих пор речь шла в основном о строительстве островов в высоких широтах. Однако было бы неправильно полагать, что искусственные острова нужны лишь на Крайнем Севере. В Карибском море близ берегов Флориды в последнее время стали появляться новые острова с пальмами и пляжами, «построенные» руками человека. В США, Англии, Японии разрабатываются проекты искусственных аэродромов на искусственных островах в море неподалеку от больших городов. Обычно большой город далеко раскидывает свои пригороды, заставляя выносить аэродромы на многие десятки километров от центра. Искусственный остров позволит значительно приблизить аэропорт к городу, не ущемляя жителей пригорода. Суда на воздушной подушке буквально за несколько минут доставят пассажиров в город. И опять к экономическим достоинствам такого решения следует приплюсовать экологические выгоды — исчезнет шумовое «загрязнение», которое создают мощные сверхскоростные самолеты. При посадке в море «уйдет» в море и шум.

Коль скоро речь пошла о том, чтобы воздушные гавани отнести в море, логично подумать и о том, чтобы сдвинуть в море гавани морские. Уже существуют, и не только на бумаге, искусственные порты с хорошо оборудованными терминалами для грузовых операций с крупнотоннажными судами и супертанкерами. В Северном море строится нефтехранилище «Дорис» — настоящий искусственный остров, представляющий собой параллелепипед из напряженного железобетона с закругленными углами. Высота его 100 м, каждая сторона основаниям— 90 м. Гигантский резервуар будет установлен на дне Северного моря. Нефть от расположенных вокруг вышек будет поступать по трубопроводам в резервуар, откуда ее будут брать танкеры, откачивая через промежуточные загрузочные устройства. В верхней части выступающего над водой параллелепипеда разместятся служебные и жилые помещения. На крыше будет сооружена площадка для прилетающих из Норвегии вертолетов. Поскольку нефтехранилище предполагается установить в одном из самых штормовых районов Мирового океана, конструкторы предприняли меры для гашения качки от волнения, сделав корпус нефтехранилища двойным. В наружном корпусе проделано множество отверстий, напоминающих соты. Они ослабят силу удара волн, поглощая их энергию.

Люди обживают «шестой» континент. Но строительство в море, естественно, требует совершенно нового подхода и новых, нестандартных решений. С годами накапливается опыт, появляются оригинальные идеи. Далеко не все из них воплощаются в жизнь, далеко не всегда затраты на создание искусственных островов оказываются по карману заказчику. Некоторые проекты так и остаются на бумаге, другие превращаются в удобные острова, позволяющие человеку проникать в подводные кладовые. Но главное, и реальные и нереальные проекты служат прекрасной школой строительства на воде. И вот об этой стороне дела не следует забывать членам стройиндустрии.

Конечно, полезных ископаемых у нас и на земле пока хватает, особой надобности отправляться за ними в моря и океаны пока нет. Но экономическая целесообразность далеко не всегда служит единственным критерием истины. В конце концов, и космос не запасами нефти и газа привлекает нас. Человеку свойственно покорять вершины, покорять стихии. Строительство искусственных островов — одна из интереснейших задач в области строительства, свидетельство могущества человека.

Е. Золотарева,
И. Байкалова