АРМОБУТОБЕТОННОЕ 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 крепления откосов русел рек или каналов габион [1] , состоящий из металлической сетчатой оболочки и заполнителя в виде активного металлургического шлака. Недостатками данного технического решения являются:
- форма каркаса габиона является изменяемой и может деформироваться в процессе эксплуатации и при этом приводить к разрушению крепления в целом;
- крепление с течением времени может разрушаться в результате механической суффозии, выноса мелких частиц основания через поры габионов, так как не предусмотрена противосуффозионная защита;
- долговечность конструкции крепления, состоящей из таких габионов, является малой из-за разрушения крепления, вызванного коррозией и истиранием сетки, непосредственно контактирующей с наносами без защитного слоя.

Наиболее близким техническим решением является крепление откоса земляного сооружения [2], содержащее уложенное на откосы синтетическое фильтровое покрытие, удерживающее элементы и слой каменной наброски. Удерживающие элементы выполнены в виде ригелей, стоек с шарнирами, канатов, сетки и ограничителей. Каменная наброска выполнена в виде гравия. Нижние концы стоек шарнирно присоединены к ригелю, а их верхние концы к канату. На канате присоединена сетка. Один из концов каната прикреплен к ригелю, а другие его свободные концы натянуты за счет приложения усилия стойки и ригели и соединены К-ограничителями. Между покрытием и сеткой уложен слой каменной наброски. Слой гравия защищает покрытие от динамического волнового воздействия. В свою очередь он надежно защищен сеткой, удерживаемой в заданном положении канатами. Недостатком данного технического решения является то, что:
- конструкция представляет из себя достаточно сложное техническое решение, что делает ее не надежной в работе и дорогой по стоимости;
- крепления непосредственно контактируют с потоком жидкости и влекомыми наносами и поэтому может подвергаться быстрому истиранию и разрушению в короткие сроки, особенно опасно применять такое крепление на селевых потоках;
- эффективность применения крепления значительно снижается в случае, когда в реке или канале имеют место большие колебания уровня воды, колебания скорости и расхода потока.

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 на подготовленное основание дна и откосов, поперечного сечения русла реки или канала плотно укладывается слой камней, размеры которых приблизительно равны. На плотно выложенный слой камней квадратной или прямоугольной формы в плане для устройства конструктивно-деформационных швов укладывается слой высокопрочного раствора или бетона, который выравнивается по высоте и плотно заполняет образованные пространства между камнями. На слой высокопрочного раствора укладывается рулон сетки рабицы, который в растянутом виде углубляется и присыпается сверху еще небольшим слоем высокопрочного раствора или бетона таким образом, чтобы не засыпать ранее образованные конструктивно-деформационные швы. Размер ячеек сетки рабицы не превышает размера камней нижележащего слоя и этим улучшается сцепление камней и сетки. На сетку рабицу и слой раствора или бетона плотно укладывается второй слой камней, размеры которых больше размеров нижележащего слоя. Укладка камней при этом осуществляется таким образом, что они максимально углубляются вниз для усиления эффективности сцепления слоев между собой.

Такая конструкция армобутобетонного крепления имеет повышенную гибкость из-за наличия конструктивно-деформационных швов и связи между армобутобетонными блоками с четырех сторон сеткой рабицей. Армобутобетонное крепление работает на изгибающие нагрузки таким образом, что растягивающие усилия воспринимаются сеткой рабицей, а на сжатие работает либо верхняя часть бутобетона, либо нижняя часть в зависимости от направления действия активной нагрузки. Если активная нагрузка направлена вниз, то растянутой зоной является нижний слой, если вверх - то верхний. Конструктивно-деформационные швы засыпаются сыпучим материалом или заносятся в процессе эксплуатации армобутобетонного крепления. Места перегиба армобутобетонного крепления заполняются бетоном. При больших динамических и статических нагрузках количество слоев камней и сеток может быть больше соответственно двух и одного и зависит от величины и направления действия этих нагрузок.

Сетка забетонированная придает конструкции больше гибкости, чем обычная арматура, так как в отличие от арматуры она имеет пружиноподобную форму и при растяжении конструкции, в которой она находится, стремится вернуть ее в исходное положение. Армирование сеткой рабицей особенно эффективно, когда имеет место действие нагрузки, которая носит вибрационно-колебательный характер и постоянно меняется по модулю и по направлению. При растяжении армобутобетонного блока с сеткой рабицей сильно усиливается несущая способность ее на растяжение, так как сетка рабица при растяжении в одном направлении сжимается в поперечном и соответственно сжимает бетон в поперечном направлении, а известно, что несущая способность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение.

Армобутобетонное крепление может быть выполнено в плане в виде неизменяемого армобутобетонного каркаса, разбитого по длине конструктивно-деформационными швами и с ячейками прямоугольной или квадратной формы. На дне ячеек устраивается противосуффозионное устройство в виде обратного фильтра, которое предотвращает вынос мелких частиц грунта, залегающего на дне канала или русла реки, и вследствие этого возможные деформации поперечного сечения. На противосуффозионное устройство в ячейки плотно укладываются камни больших размеров или булыжники, имеющие большую массу. Для предотвращения возможных деформаций от воздействия потока воды, а также для усиления жесткости ячеек и конструкции армобутобетонного крепления в целом, по диагонали в плоскости размещения сетки рабицы углы ячеек соединяются растяжками и придают им неизменяемую треугольную форму в плане.

На фиг.1 изображено поперечное сечение русла реки или канала с армобутобетонным креплением дна и берегов с двумя слоями камней; на фиг.2 - поперечное сечение русла реки или канала с армобутобетонным креплением дна и берегов с тремя слоями камней; на фиг.3 - армобутобетонное крепление русла реки или канала, вид сверху; на фиг.4 - узел А на фиг.1; на фиг.5 - узел В на фиг.2; на фиг.6 - поперечное сечение русла реки или канала с каркасной формой размещения армабутобетонного крепления; на фиг.7 - вид сверху русла реки или канала с каркасной формой размещения армабутобетонного крепления; на фиг. 8 - разрез С-С на фиг.7 в варианте с двумя слоями камней; на фиг.9 - разрез С-С на фиг.7 в варианте с тремя слоями камней.

Поперечное сечение русла 1 состоит из дна 2 и откосов 3, на которых устраивается армобутобетонное крепление, состоящее из армобутобетонных блоков 4, которые разбиты в плане конструктивно-деформационными швами 5 на квадраты или прямоугольники. Места перегиба крепления заполняются бетоном 6. Армобутобетонное крепление состоит из слоев камней 7, между которыми размещается арматура в виде сетки рабицы 8 в слое бетона 9. Конструктивно-деформационные швы 5 заполняются сыпучим материалом 10. В случае каркасной формы армобутобетонного крепления в ячейках 11 предусматривается противосуфозионное устройство 12, на которое плотно укладываются булыжники 13. Ячейки 11, имеющие прямоугольную или квадратную форму в плане, по диагонали в плоскости размещения сетки рабицы соединены в углах растяжками 14 и делают конструкцию неизменяемой.

Армобутобетонное крепление монтируется и работает следующим образом. На подготовленное дно 2 и откосы 3 поперечного сечения русла 1 плотно укладывается слой камней 7, размеры которых приблизительно равны. На плотно выложенный слой камней 7 квадратами или прямоугольниками для устройства конструктивно-деформационных швов 5 укладывается слой высокопрочного раствора 9, который выравнивается по высоте. На слой высокопрочного раствора 9 укладывается рулон сетки рабицы 8, который в растянутом виде углубляется и присыпается сверху еще небольшим слоем высокопрочного раствора 9 таким образом, чтобы не засыпать ранее образованные конструктивно-деформационные швы 5. Размер ячеек сетки рабицы 8 не превышает размера камней 7 нижележащего слоя и этим улучшается сцепление камней 7 и сетки рабицы 8. На сетку рабицу 8 и слой раствора плотно укладывается второй слой камней 7, размеры которых больше размеров нижележащего слоя.

Такая конструкция армобутобетонного крепления имеет повышенную гибкость из-за наличия конструктивно-деформационных швов 5 и связи между армобутобетонными блоками с четырех сторон сеткой рабицей 8. Армобутобетонное крепление работает на изгибающие нагрузки таким образом, что растягивающие усилия воспринимаются сеткой рабицей 8, а на сжатие работает либо верхняя часть бутобетона, либо нижняя часть в зависимости от направления действия активной нагрузки.

Конструктивно-деформационные швы 5 засыпаются сыпучим материалом 10 или заносятся в процессе эксплуатации армобутобетонного крепления. Места перегиба армобутобетонного крепления заполняются бетоном 6. При больших динамических и статических нагрузках количество слоев камней 7 и сеток рабиц 8 может быть больше соответственно двух и одного и зависит от величины и направления действия этих нагрузок. Сетка рабица 8 забетонированная придает конструкции большую гибкость, чем обычная арматура, так как в отличие от арматуры она имеет пружиноподобную форму и при растяжении конструкции, в которой она находится, стремится вернуть ее в исходное положение. При растяжении армобутобетонного блока 4 с сеткой рабицей 8 сильно усиливается несущая способность ее на растяжение, так как сетка рабица 8 при растяжении в одном направлении сжимается в поперечном и соответственно сжимает бетон в поперечном направлении, а известно, что несущая способность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение.

Армобутобетонное крепление может быть выполнено в плане в виде неизменяемого армобутобетонного каркаса, разбитого по длине конструктивно-деформационными швами 5 и с ячейками 11 прямоугольной или квадратной формы. На дне ячеек устраивается противосуффозионное устройство 12 в виде обратного фильтра, которое предотвращает вынос мелких частиц грунта, залегающего на дне 2 канала или русла реки и вследствие этого возможные деформации поперечного сечения русла 1. На противосуффозионное устройство 12 в ячейки 11 плотно укладываются булыжники 13.

Для предотвращения возможных деформаций, а также для усиления жесткости ячеек 11 и конструкции армобутобетонного крепления в целом, по диагонали в плоскости размещения сетки рабицы 8 углы соединяются растяжками 14 и придают ячейкам 11 неизменяемую треугольную форму в плане.

Предлагаемое техническое решение имеет ряд достоинств перед другими ранее известными. В предлагаемом техническом решении можно использовать местный строительный материал, который является наиболее дешевым и доступным. Гибкость конструкции является огромным достоинством этого сооружения, так как оно находится в воде и избежать возможных деформаций дна и основания невозможно, а это повлечет и деформации сооружения, что не является опасным для такого типа крепления. Габионы разрушенные легко монтировать в процессе эксплуатации.

Армирование сеткой рабицей особенно эффективно, когда имеет место действие нагрузки, которые носят вибрационно-колебательный характер и постоянно меняется по модулю и по направлению.

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 больше ранее известных аналогичных технических решений.

Источники информации
1. А.c. 1141143 СССР, МКИ Е 02 В 3/12. Габион. Саратов И.Е, Свиренко Л. П. и Шерков И.А. (СССР). Заяв. 14.09.83; опубл. 23.02.85. Бюл. 7.

2. А.С. 1461821 СССР, МКИ Е 02 D 17/20. Устройство для крепления откоса земляного сооружения. Шкундин Б.М. и Новожилов А.П. (СССР). Заяв. 04.03.87; опубл. 28.02.89. Бюл. 8.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях. Армобутобетонное крепление (АК) состоит из армобутобетонных блоков, разбитых в плане конструктивно-деформационными швами (КДШ) на квадраты или прямоугольники, взаимосвязанные между собой со всех четырех сторон сильнодеформируемой сеткой рабицей и образованные послойным чередованием плотно уложенных камней и высокопрочного раствора, в который уложена сетка рабица. Размеры фракций камней от нижележащего слоя (НС) к вышележащему слою (ВС) выполнены возрастающими, а размеры ячеек сетки рабицы не превышают размеров фракций камней НС и величина их выполнена возрастающей от НС к ВС. Количество слоев камней может быть более двух, а количество слоев сетки рабицы более одного. АК может быть выполнено в плане в виде неизменяемого армобутобетонного каркаса, разбитого по длине (КДШ) и с ячейками прямоугольной или квадратной формы, на дне которых имеется противосуффозионное устройство в виде фильтра, на котором плотно выложены булыжники. Прямоугольные или квадратные ячейки армобутобетонного каркаса по диагонали в плоскости размещения сетки рабицы соединены в углах растяжками и имеют неизменяемую треугольную форму в плане. Использование изобретения обеспечивает надежную работу при действии нагрузок вибрационно-колебательного характера, а также нагрузок, изменяемых по направлению. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Армобутобетонное крепление, содержащее сетку и камни, отличающееся тем, что крепление состоит из армобутобетонных инертных блоков, разбитых в плане конструктивно-деформационными швами на квадраты или прямоугольники, взаимосвязанные между собой со всех четырех сторон сильнодеформируемой сеткой рабицей и образованные послойным чередованием плотно уложенных камней и высокопрочного раствора, в который уложена сетка рабица, причем размеры фракций камней от нижележащего слоя к вышележащему выполнены возрастающими, а размеры ячеек сетки рабицы не превышают размеров фракций камней нижележащего слоя, и величина их выполнена возрастающей от нижележащего слоя к вышележащему. 2. Армобутобетонное крепление по п. 1, отличающееся тем, что количество слоев камней более двух, а количество слоев сетки рабицы более одного. 3. Армобутобетонное крепление по п. 1, отличающееся тем, что оно выполнено в плане в виде неизменяемого армобутобетонного каркаса, разбитого по длине конструктивно-деформационными швами и с ячейками прямоугольной или квадратной формы, на дне которых имеется противосуффозионное устройство в виде фильтра, на котором плотно выложены булыжники. 4. Армобутобетонное крепление по п. 3, отличающееся тем, что прямоугольные или квадратные ячейки армобутобетонного каркаса по диагонали в плоскости размещения сетки рабицы соединены в углах растяжками и имеют неизменяемую треугольную форму в плане.