СЕЛЕПРОВОДЯЩИЙ ЛОТОК Российский патент 2003 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве селепроводящего лотка.

Известно противоселевое устройство [1], содержащее лоток, установленный в селеносном русле, дно которого выполнено из свободно уложенных на его бортах балок с нанизанными на них цилиндрическими элементами. Таким образом, дно представляет собой гибкую, шероховатую поверхность с обратным уклоном, что обеспечивает гашение энергии потока. Недостатком данного технического решения является то, что такое противоселевое устройство очень трудно соорудить в широких и длинных лотках, для обеспечения надежности и устойчивости его работы требуются значительные материальные затраты, т.к. оно из себя представляет достаточно сложный и ненадежный в работе механизм.

Относительно близким техническим решением является гидротехнический канал [2] , содержащий лоток полигонального сечения с симметричными откосами - двумя боковыми с заложениями 0,4-1,5 и двумя донными с заложениями 2,5-6,0. Однако использовать данное техническое решение в качестве селепроводящего лотка невозможно без мощного крепления и надежной облицовки его сечения, в случае когда трасса канала проходит по нескальному основанию. А устройство высокопрочного сплошного железобетонного крепления откосов канала обойдется очень дорого. Кроме того, жесткое железобетонное крепление при высоких гидродинамических и вибрирующих нагрузках мощного селевого потока не выдержит без устройства гибких деформационных швов. А это в свою очередь приводит к еще большему удорожанию строительства канала.

Цель изобретения - повышение эффективности работы селепровода и снижение материальных затрат на его крепление.

Поставленная цель достигается тем, что боковые откосы полигонального лотка укреплены подпорными стенками ступенчатой формы армобутовой конструкции с железобетонными вставками, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга по высоте стенок и прочно связаны с сетчатыми анкерами, армирующими горизонтальными слоями грунтовой массив за стенками. Донные откосы лотка укреплены гибкими железобетонными ростверками, расположенными поперек сечения на определенном расстоянии друг от друга. Состоят ростверки из призматических железобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и подпорными стенками, при этом верхние грани блоков наклонены и ориентированы напротив направления селевого потока.

На фиг.1 изображено поперечное сечение селепроводящего лотка; на фиг.2 - план селепроводящего лотка, на фиг.3 - продольное сечение по оси селепроводящего лотка.

Селепроводящий лоток состоит из боковых подпорных стен 1, выполненных ступенчатой формы из армобутовой кладки 2 с железобетонными вставками 3, и - донных гибких ростверков 4, состоящих из призматических железобетонных блоков 5, соединенных между собой и подпорными стенками с помощью шарнирных узлов 6. В основании подпорных стен предусмотрены бутобетонные фундаментные плиты 7. По высоте подпорной стенки 1 на определенном расстоянии друг от друга предусмотрены горизонтальные сетчатые анкера 8 (три и более слоев), армирующих грунтовой массив за стенкой. Первая анкерная сетка 8 располагается от фундаментной плиты 7, остальные - по высоте стенки 1 прочно соединенные с ней с помощью железобетонных вставок 3. В районе растянутой зоны по высоте стенки 1 предусмотрены арматурные решетки 9, замоноличенные защитным слоем бетона и прочносвязанные с фундаментной плитой 7 и сетчатыми анкерами 8. По центру донной части лотка ростверка 4 шарнирно прикреплены к железобетонным анкерам 10. Железобетонные блоки 5 ростверков 4 выступают выше уровня донных откосов (до 30 см), ориентированы и наклонены верхние грани 11 блоков 5 под углом 30-40^o против направления селевого потока.

Селепроводящий лоток строится следующим образом.

В селеносном русле разрабатывается канал полигонального сечения с симметричными откосами - двумя боковыми m₁=1,5...2,0 и двумя донными с заложениями m₂=3,0...6,0. У подошвы боковых откосов разрабатываются котлованы под фундаментные плиты 7 подпорных стен 1 с учетом устройства сетчатых анкеров 8. Строительство подпорных стен 1 осуществляется поэтапно и по участкам. Вначале на выбранном первом участке заливается фундаментная плита 7 (из бутобетона) с одновременным устройством нижнего слоя сетчатого анкера 8 и вертикальной решетки 9. Далее, выполняется бутовая кладка первой ступени с одновременным замоноличиванием (устройством защитного слоя из бетона) вертикальной решетки 9, а также - устройством насыпи за стенкой под 2 слой сетчатого анкера 8. После чего горизонтально раскладывается второй слой сетчатого анкера 8 от наружной грани стенки 1 до необходимой глубины береговой насыпи. По сечению стенки 1 анкерные сетки 8 замоноличиваются бетоном толщиной 30 см, с соединением их с вертикальными решетками 9, т.е. устраиваются железобетонные вставки 3. Далее, выполняется бутовая кладка 2 второй ступени с одновременным наращиванием и замоноличиванием арматурной решетки 9 защитным слоем бетона. За построенной стенкой второй ступени возводится насыпь с уплотнением грунта до верхнего слоя сетчатого анкера 8. Раскладывается верхний слой сетчатого анкера 8, также от наружной грани стенки 1 до необходимой глубины грунтового массива и с устройством монолитной железобетонной вставки 3. После чего таким же образом достраивается и третья (верхняя) ступень подпорной стенки 1 с вертикальной решеткой 9, а также насыпь за стенкой до необходимой высоты.

Число ступеней и горизонтальных сетчатых анкеров 8 подпорных стен 1 могут быть и более 3 в зависимости от гидрологических и геоморфологических условий селеносного русла.

Точно также и по такой же технологии строятся подпорные стенки 1 и на последующих участках русла. При этом желательно, чтобы границы участков строительства располагать в необходимых местах устройства деформационных швов 12.

После строительства правобережных и левобережных подпорных стен 1 в необходимых местах донных откосов лотка разрабатываются траншеи под железобетонные ростверки 4 и ямы под анкера 10. Устраиваются анкера 10 с замоноличиванием их бетоном. Потом устраиваются опалубки для железобетонных блоков 5 ростверков 4. В опалубки устанавливаются арматура и закладные детали для шарнирных узлов 6, потом замоноличиваются опалубки с устройством наклонных верхних граней 11 в блоках 5.

Ширина и толщина железобетонных ростверков 4 и количество анкеров 10 определяются в зависимости от возможных максимальных гидродинамических нагрузок селевого потока. Донные откосы между ростверками 4 не укрепляются. После строительства подпорных стен линия заложения боковых откосов проходит по вершинам ступеней, и величина его должна быть в пределах m₁=0,2...0,5.

Селепроводящий лоток работает следующим образом.

При прохождении сели по лотку максимальные удельные нагрузки потока сосредотачиваются по центру русла вдоль треугольного основания из-за полигональный формы его поперечного сечения. При этом наибольшие гидродинамические и абразивные воздействия сели воспринимают выступающие части 11 ростверков 4 и подпорных стен 1. Наклонные верховые грани 11 блоков 5 позволяют снизить силу продольного давления селевого потока на ростверки 4, прижимая их ко дну. Боковые нагрузки селевого потока воспринимают подпорные стенки 1, при этом некоторая часть нагрузок передается в грунтовой массив за стенкой через сетчатые анкера 8. Обеспечивается гашение части избыточной энергии селевого потока при совместной работе подпорных стен 1 и армированного грунта. Наибольшие нагрузки приходятся на наклонные элементы ступеней, где устроены железобетонные вставки 3. Наклонные площадки ступеней проходят полосами параллельно дну лотка. Они способствуют сохранению параллельно-струйчатой структуры селевого потока. Тем самым и повышается пропускная способность лотка. Гибкие конструкции подпорных стен 1 с армированным грунтовым массивом образуют мощную инертную массу, которая хорошо противостоит пульсационным гидродинамическим (вибрационным) нагрузкам селевого потока. Обеспечивается частичное гашение и рассредоточение избыточной энергии селевого потока на большую площадь.

И при сейсмических нагрузках данная конструкция подпорных стен устойчива и прочна. Для подпорных стен при сейсмических воздействиях наиболее опасными являются горизонтальные (поперечные) колебания, направленные от берега в сторону русла. В данном случае такие колебания не опасны, они эффективно гасятся армогрунтовым массивом за стенками 1. Сетчатые анкера 8, расположенные слоями и прочно связанные с подпорными стенками 1 и грунтовым массивом, создают дополнительный удерживающий момент, направленный от стенки 1 в сторону берега.

Сильным деформациям будут подвергаться неукрепленные части донных откосов между ростверками 4, здесь вначале может произойти размыв русла ниже линии дна до 1 и более метров. При этом в ямах размыва между ростверками 4 по дну возникают застойные зоны с резким падением продольной скорости. В результате размывы прекращаются, а размытые зоны начинают заиляться, пока не занесутся образовавшиеся ямы размыва. После чего участки дна по середине между ростверками 4 обратно начнут размываться. Таким образом эти участки дна лотка периодически будут то размываться, то заиляться. А эти деформации не опасны для ростверков 4 и подпорных стен 1. Из-за треугольной формы основания лотка размывы происходят по центру русла между ростверками 4. Прочноукрепленные и гибкие конструкции ростверков 4 не дают распространяться размывам русла, всегда сохраняют треугольную форму дна лотка. Для этого расстояние между ростверками 4 должно быть не более ширины лотка по основанию подпорных стен 1.

Полигональное сечение лотка с заложением откосов m₁=0,2...0,5 и m₂=3,0.. . 6,0 является гидравлически наивыгоднейшим сечением (ГНС), транспортирующая способность его значительно выше, чем лотка прямоугольного сечения.

Данный селепроводящий лоток предназначен для безопасного пропуска сели на горных и предгорных урбанизированных участках рек, где возможны сходы селевых потоков.

Селепроводящий лоток полигонального сечения с комбинированной облицовкой обеспечивает надежную защиту прибрежным зонам рек, где расположены населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные объекты и прочие от размыва и затопления селевыми потоками.

Источники информации
1. А.с. 1645357 СССР, МКИ E 02 В 8/06. Противоселевое устройство. Сочинава О. Е. , Веденеев В.М., Гвилия М.Э., Кухалашвили Э.Г. и Мирцхулава З.Ц. Бюл. 16 от 30.04.91.

2. А.с. 1640271 СССР. Гидротехнический канал. Курбанов С.О., Ханов Н.В. Бюл. 13 от 07.04.91.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве селепроводящего лотка. Селепровод содержит лоток полигонального сечения с симметричными откосами. Боковые откосы лотка укреплены подпорными стенками ступенчатой формы армобутовой конструкции с железобетонными вставками. Железобетонные вставки расположены по высоте стенок на расстоянии друг от друга и прочно связаны с сетчатыми анкерами, армирующими грунтовой массив за стенками. Донные откосы укреплены гибкими железобетонными ростверками, расположенными поперек сечения на расстоянии друг от друга. Состоят ростверки из призматических железобетонных блоков, верхние грани которых наклонены и армированы напротив направления селевого потока. Такая конструкция крепления лотка позволяет повысить эффективность и надежность работы селепровода, а также его транспортирующую способность. Снижается расход железобетона на облицовку откосов и одновременно увеличивается срок службы селепроводящего лотка. 3 ил.

Селепровод, содержащий лоток полигонального сечения с симметричными откосами: двумя боковыми откосами, укрепленными подпорными стенками, и двумя укрепленными донными откосами, отличающийся тем, что подпорные стенки выполнены ступенчатой формы, армобутовой конструкции с железобетонными вставками, расположенными на расстоянии друг от друга по высоте подпорных стенок и прочно связанными с сетчатыми анкерами, армирующими горизонтальными слоями грунтовой массив за подпорными стенками, а донные откосы лотка укреплены гибкими железобетонными ростверками, расположенными поперек сечения на расстоянии друг от друга, состоящими из железобетонных призматических блоков, шарнирно соединенных между собой и с подпорными стенками, при этом верхние грани блоков наклонены и ориентированы напротив направления селевого потока.