Инженерное решение

Зимняя эксплуатация понтонного причала: ледовая нагрузка и консервация

Лёд толщиной 30 см создаёт давление до 150 кН/м на конструкцию причала. Без правильной подготовки к зиме понтоны деформируются, крепёж срывает, а якорная система не выдерживает ледохода.

Проблема

Владельцы плавучих причалов в средней полосе России сталкиваются с повреждениями после первой же зимы. Лёд вмерзает в понтоны, при подвижках ледяного покрова — срывает крепёж, деформирует модули, обрывает якорные цепи. Стоимость ремонта может превысить 50% цены нового причала.

Факторы зимнего воздействия

Статическая ледовая нагрузка. Лёд толщиной 30 см весит ~270 кг/м². При намерзании на понтон увеличивает осадку и может утопить модуль
Динамическое давление ледохода. Движущийся лёд создаёт давление 50–200 кН/м на вертикальную поверхность, в зависимости от толщины и скорости
Термические напряжения. При похолодании ледяной покров расширяется и давит на конструкции в прибрежной зоне
Циклическое замораживание. Вода, попавшая в соединения, при замерзании расширяется на 9% и разрушает крепёж

Три стратегии зимовки

1. Демонтаж и хранение на берегу

Оптимальный вариант для модульных пластиковых причалов:

Разборка — 2–4 часа для причала 10–15 м²
Модули складываются штабелем, занимают ~2 × 3 м площади
Не требуют укрытия — ПНД устойчив к морозу до –60 °C
Якоря остаются на дне (маркируются буйком)
Весной сборка — 2–3 часа

Рекомендуется для водоёмов с ледоходом, рек с течением, водохранилищ с колебанием уровня > 1 м.

2. Консервация на воде (затопление)

Причал притапливается ниже уровня льда:

Модули заполняются водой через технологические отверстия
Причал опускается на 0,5–1,0 м ниже поверхности
Лёд формируется выше конструкции, не взаимодействуя с ней
Весной вода откачивается, причал всплывает

Рекомендуется для озёр со стабильным уровнем и без активного ледохода. Глубина у причала — не менее 2 м.

3. Усиление и оставление на месте

Для постоянных причалов с зимней эксплуатацией:

Установка ледорезов — наклонных пластин перед понтонами, отводящих давление льда
Аэрационная система — компрессор подаёт воздух через перфорированный шланг, поднимая тёплую воду и препятствуя намерзанию
Усиленные якорные цепи с запасом длины на подъём уровня

Рекомендуется для коммерческих причалов с круглогодичной эксплуатацией. Требует электроснабжения для аэратора.

Расчёт якорной системы с учётом ледовых нагрузок

Якорное усилие должно превышать суммарную нагрузку от ветра, течения и льда:

Ветровая нагрузка: F_в = 0,5 × C_d × ρ × V² × A (для причала 10 м²: ~0,5 кН при 15 м/с)
Течение: F_т = 0,5 × C_d × ρ_воды × V² × A_подводная (~0,2 кН при 0,5 м/с)
Ледовая нагрузка: F_л = σ × h × B (где σ — прочность льда ~500 кПа, h — толщина, B — ширина контакта). Для 30 см льда и ширины 2 м: F_л ≈ 300 кН

Вывод: ледовая нагрузка на 2–3 порядка превышает ветровую. Никакая якорная система не удержит причал при прямом давлении ледохода — только демонтаж или затопление.

Календарь обслуживания

Октябрь: осмотр всех соединений, замена повреждённого крепежа, очистка от водорослей
Ноябрь (до ледостава): демонтаж или подготовка к затоплению
Апрель (после ледохода): осмотр якорей, установка причала
Май: проверка уровня осадки, регулировка трапа

Нормативная база

СП 38.13330.2018 — Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые и ледовые)
СП 101.13330.2012 — Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные сооружения