КОМБИНИРОВАННОЕ КРЕПЛЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК E02B3/12 E02D17/20 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Известно устройство для укрепления берегов или русел [1], содержащее габионы, заполненные камнем, уложенные на дно русла или берега реки, или канала. Недостатком данного технического решения является то, что:
- крепление с течением времени может разрушаться в результате механической суффозии, выноса мелких частиц основания через поры габионов;
- жесткость конструкции недостаточная, а сетка габионов может подвергаться сильному истиранию наносами в процессе эксплуатации, так как непосредственно контактирует с водой и нет защитного слоя в форме подушки;
- большие фильтрационные потери через конструкцию крепления;
- долговечность конструкции крепления, состоящей из таких габионов, является малой из-за коррозии и истирания сетки, непосредственно контактирующей с наносами без защитного слоя и разрушения крепления.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности защиты берегов русел рек и каналов от размыва и долговечности срока службы берегоукрепительного сооружения.

Поставленная цель достигается тем, что комбинированное берегоукрепительное сооружение представляет сборную конструкцию, состоящую из тетраэдальных габионов, одна грань которых выполнена в форме треугольной армированной сплошной плиты-основания с шарнирными соединениями в вершинах. Тетраэдальные габионы плитой-основанием укладываются на береговую либо донную часть русла реки или канала и шарнирно соединяются между собой в вершинах так, что образуется сплошная бетонная поверхность, которая непосредственно контактирует с поверхностью русла. Вершины габионов при этом направлены внутрь от береговой и донной поверхности русла реки или канала. Пространство между вершинами тетраэдальных габионов искусственно заполняется грунтом, дерном либо заносится в процессе эксплуатации влекомыми веществами, как правило, минерального происхождения. Таким образом, образуется естественная подушка, которая защищает крепление от истирания наносами, механических повреждений и замерзания воды, находящейся в порах бетонной плиты-основания.

Высота слоя подушки равна высоте тетраэдра и определяется из соблюдения условий непродавливания от внешних нагрузок, что приведет к механическому повреждению тонкой бетонной плиты-основания, и из условия непромерзания, а это зависит от природно-климатических условий района строительства и эксплуатации комбинированного крепления. Подушка является также надежной защитой от истирания и механического повреждения сетки габинов наносами и другими влекомыми компонентами воды, что значительно увеличит срок службы комбинированного крепления.

Возможны варианты укрепления как берегов русла реки и канала, так и дна. В случае, когда крепятся только берега, то возможен в процессе эксплуатации размыв дна, что повлечет опускания берегового укрепления вниз, и в этом случае возможно наращивание его вверх. Устройством укрепления по дну можно полностью предотвратить его размыв и деформацию русла в целом.

Сетка обтягивает арматурный каркас, который имеет тетраэдальную форму. Тетраэдр является неизменяемой конструкцией, что придает габионам и, в целом, креплению особую жесткость и гибкость. Арматурный каркас может находиться в предварительно напряженном состоянии, придавливая к плите-основанию содержимые в сетке камни, что дополнительно будет усиливать жесткость конструкции.

Комбинированное крепление позволяет предусмотреть покрытие, которое полностью предотвратит фильтрацию из русла канала или реки. Для этого полимерная пленка наклеивается на поверхность плиты-основания со стороны, которая контактирует с камнем, а конструктивные швы, являющиеся и деформационными, полностью герметизируются. Для лучшей герметизации швов стыковка ребер плит-оснований осуществляется с накладкой между собой в определенной системе.

Для усиления жесткости у плиты-основания предусматриваются ребра жесткости, в которых заармирована рабочая арматура. В самой плите заармирована арматурная сетка.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение русла реки или канала с комбинированным креплением берегов; на фиг.2 - поперечное сечение русла реки или канала с комбинированным креплением дна и берегов; на фиг.3 - тетраэдальный каркас с растяжками, плитой-основанием и шарнирами, общий вид; на фиг.4 - комбинированный тетраэдальный габион, общий вид; на фиг.5 - схема размещения комбинированных тетраэдальных габионов в плане, вид А на фиг.1; на фиг.6 - треугольная плита-основание без покрытия, вид в плане; на фиг.7 - разрез А-А на фиг.6; на 8 - схема стыковки плит-оснований комбинированного крепления с покрытием, общий вид в плане; на фиг.9 - разрез В-В на фиг.8; на фиг.10 - разрез С-С на фиг.8.

Поперечное сечение русла 1 состоит из береговой 2 и донной 3 частей, на которых устраивается комбинированное крепление, состоящее из тетраэдальных габионов 4. Тетраэдальные габионы 4 состоят из плиты-основания 5 и растяжек 6 с шарнирными соединениями 7 в вершинах. Габионная сетка 8 обтягивает растяжки 6, которые могут находиться в предварительно напряженном состоянии. Внутри сетки 8 находятся камни 9. Пространство между вершинами тетраэдальных габионов 4 заполняется засыпкой 10. У плиты-основания 5 имеются ребра жесткости 11 с рабочей арматурой 12. В тело плиты-основания 5 заармирована арматурная сетка 13. Для уплотнения конструктивных швов и предотвращения фильтрации ребра плиты-основания 5 могут иметь вогнутости 14 и выпуклости 15, а также покрытие 16, которое наклеивается на ее поверхность.

Комбинированное крепление монтируется и работает следующим образом.

Предварительно изготавливаются тетраэдальные габионы 4, состоящие из плиты-основания 5 и растяжек 6, соединенных в вершинах шарнирами 7. Растяжки 6, которые могут находиться в предварительно напряженном состоянии, обтягиваются сеткой 8 с заполнением камнями 9. Тетраэдальные габионы 4 укладываются на берега 2 и дно 3 русла реки или канала 1, вершины которых направлены внутрь. Плиты-основания 5 тетраэдальных габионов 4 шарнирно соединяются между собой в вершинах так, что образуется сплошная бетонная поверхность, которая будет предотвращать механическую суффозию и размыв берегов 2 и дна 3 русла реки 1. По мере эксплуатации комбинированного крепления пространство между вершинами тетраэдальных габионов 4 заполняется засыпкой 10, образующей естественную подушку. Естественная подушка предотвращает истирание сетки 8 наносами и защищает от попеременного промерзания и оттаивания плит-оснований 5. Толщина слоя естественной подушки определяется из условия непромерзания и непродавливания от внешних нагрузок. Для усиления жесткости плиты-основания 5 предусматриваются ребра жесткости 11 с рабочей арматурой 12, а сама она армируется арматурной сеткой 13.

В комбинированном креплении может быть предусмотрено покрытие 16, которое наклеивается на плиту-основание 5 со стороны расположения камней 9, защищающее ее от истирания в процессе эксплуатации и предотвращающее от повреждения грызунами либо произрастающими растениями. Ребра плит-оснований 5 имеют вогнутости 14 и выпуклости 15, которые герметично состыкованы друг с другом, что предотвращает фильтрацию из русла реки 1.

По мере эксплуатации дно русла реки 1 может размываться, а комбинированное крепление сползать вниз по боковой 2 поверхности, в этом случае крепление сверху будет постепенно наращиваться.

Предлагаемое техническое решение имеет ряд достоинств перед другими ранее известными, а именно: гибкость конструкции, для которой не опасны возможные деформации берегов и дна русла реки в процессе эксплуатации; не опасны природно-климатические условия, в которых происходят попеременное замерзание и оттаивание, так как плита-основание защищена подушкой от проникновения холода; комбинированное крепление может полностью предотвратить фильтрацию из русла реки или канала и надежно защищать покрытие от повреждений.

Предлагаемое техническое решение дешевле известных аналогичных из-за экономии бетона, а также надежной защиты от истирания сетки в процессе эксплуатации. При этом долговечность этих сооружений в 1,5-2 раза больше ранее известных аналогичных технических решений.

Источники информации
1. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозгиз, 1956, с.62-64.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях. Комбинированное крепление представляет сборную конструкцию, состоящую из габионов, в форме тетраэдров, одна грань которых выполнена в форме треугольной армированной сплошной плиты-основания, соединенной растяжками посредством шарниров, установленных в вершинах тетраэдра. Тетраэдальные габионы плитой-основанием уложены на береговую, либо донную часть русла реки или канала с образованием сплошной бетонной поверхности, заглубленной на высоте тетраэдра, которая непосредственно контактирует с поверхностью русла. Вершины габионов при этом направлены внутрь от береговой и донной поверхности русла реки или канала. Пространство между вершинами тетраэдальных габионов заполняется грунтом. Таким образом, образуется естественная подушка. Глубина заглубления плит-оснований принята из условия непромерзания и непродавливания от внешних нагрузок. Арматурный каркас выполнен в форме предварительно напряженного тетраэдра, с шарнирным креплением в вершинах. На поверхности плит-оснований выполнено противофильтрационное покрытие из полимерного материала, которое полностью предотвратит фильтрацию из русла канала или реки. Плиты-основания выполнены с ребрами жесткости, при этом ребра жесткости соединены между собой шарнирно и с герметизацией швов в местах стыковок швов. Изобретение позволяет повысить долговечность работы креплений при снижении трудозатрат и средств по сравнению с известными техническими решениями. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Комбинированное крепление, содержащее габионы в виде сеток, с арматурным каркасом, заполненных камнем и уложенных на откосе и дне русла, отличающееся тем, что габионы выполнены в форме тетраэдров, одна из граней которых выполнена в виде треугольной армированной сплошной плиты-основания, соединенной растяжками посредством шарниров, установленных в вершинах тетраэдра, при этом треугольные плиты соединены между собой с образованием сплошной поверхности, заглубленной на высоту тетраэдра, вершины которого направлены внутрь русла реки или канала, а пространство между вершинами заполнено грунтом с образованием подушки. 2. Комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что глубина заглубления треугольных плит-оснований принята с учетом не промерзания и не продавливания от внешних нагрузок. 3. Комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что арматурный каркас выполнен в форме тетраэдра, предварительно напряженного, с шарнирным креплением в вершинах. 4. Комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что на поверхности треугольных плит-оснований выполнено противофильтрационное покрытие из полимерного материала. 5. Комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что треугольные плиты-основания выполнены с ребрами жесткости, при этом ребра жесткости соединены между собой шарнирно и с герметизацией швов в местах стыковок плит.