БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2003 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно к берегозащитным сооружениям.

Известно берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы с комбинированными откосным креплением и противоразмывочного устройства и габионов и сборных железобетонных элементов [1].

Однако для выполнения такого крепления требуются значительные материальные и трудовые затраты. Кроме того, возможный разрыв габионной сетки противоразмывочного устройства приводит к разрушению всего сооружения.

Известно также берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы с комбинированным откосным креплением и противоразмывочного устройства, которое выполнено в виде коротких затапливаемых шпор из двух и более слоев габионов и железобетонных элементов. Шпоры расположены у подошвы дамбы на определенном расстоянии друг от друга [2].

Однако откосное крепление дамбы при возможных береговых обрушениях и оползнях не обеспечивает устойчивость откосу дамбы. Кроме того, при глубоких размывах русла может произойти разрыв габионной сетки головных частей шпор, в результате чего разрушится все крепление сооружения.

Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения.

Указанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, состоящем из насыпной грунтовой дамбы и противоразмывочных шпор, шпоры выполнены из бутобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и подпорными стенками, устроенных у подошвы дамбы между корневыми частями шпор, подпорные стенки выполнены ступенчатой формы из каменной кладки двух и более слоев, укрепленными решетками, заанкерованными в откос и основание дамбы.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение дамбы с продолжением продольной оси шпоры из бутобетонных блоков: на фиг.2 - берегозащитное сооружение в плане; на фиг. 3 - поперечное сечение дамбы с видом на дамбу, на фиг.4 - разрез по 3-3 фиг.2, на фиг.5 - арматурная решетка с анкерами.

Берегозащитное сооружение состоит из насыпной грунтовой дамбы 1, шпор 2, выполненных из бутобетонных блоков 3, соединенных между собой с помощью шарнирных узлов 4. При этом корневая часть выполнена из одного бутобетонного блока. У подошвы дамбы между корневыми частями 5 шпор 2 устроены подпорные стенки 6, состоящие из каменных призм первой ступени 7 и второй ступени 8. Вертикальные стенки подпорных стен 6 укреплены арматурными решетками 9, заанкерованными в откос 10 и дно 11 дамбы 1. Арматурная решетка 9 прикреплена к корневым частям 5 шпор 2. С внутренней стороны арматурных решеток 9 подпорных стен 6 навешена и прикреплена габионная сетка 12 с укладкой ее второй половины по основанию ступени 7 и 8. Шпоры 2 выполняются с уклонами (0,05-0,1) и направлением против течения под углом α, составляющими от 10 до 30^o с нормалью к оси потока в реке (фиг.2).

Берегозащитное сооружение строится следующим образом.

Отсыпается дамба 1 из местного грунта и планируются ее откосы и гребень, разрабатываются траншеи под шпоры 2 и подпорные стенки 6, устанавливаются опалубки для шпор 2 по размерам бутобетонных блоков 3, монтируются заранее изготовленные арматурные решетки 9 с анкерами 10 и 11 для первой ступени 7. При этом продольные стержни решетки 9 должны входить в опалубку корневой части 5 шпор 12. Внутри опалубок шпор 2 устанавливается соединительная арматура с шарнирными узлами 4 и закладные детали для крепления арматурных решеток 9, после чего опалубки заполняются монолитным бетоном с добавлением до 40% речного камня.

Вокруг анкеров 11 также заливается монолитный бетон с добавлением камней, а анкера 10 обкладываются и укрепляются валунами. После набора прочности бетона (через 2 суток) опалубки разбираются, по основанию и по вертикальной стенке первой ступени 7 раскладывают габионную сетку 12 и прикрепляют ее к арматурной решетке 9. Внутри первой ступени укладывают заполнитель в виде каменной призмы так, чтобы мелкие фракции гравия и щебня лежали в основании и со стороны откоса дамбы, а со стороны откоса и сверху ступени 7 лежали наиболее крупные фракции гальки и булыжника. Сверху ступени 7, отступив в сторону дамбы на ширину 1,0-1,5 м, устанавливают арматурные решетки 9 второй ступени 8 с закреплением их анкеров 10 и 11, а также с прикреплением их к закладным деталям корневых частей 5 шпор 2. Решетки 9 первой 7 и второй ступени 8 соединяют между собой с помощью поперечных стержней 13, укладываемых поверху первой ступени 7. С внутренней стороны второй ступени укладывают габионную сетку 12 и каменную призму точно также, как и в первой ступени 8. Сверху ступеней 7 и 8 крупные камни выравнивают и уплотняют в виде каменного мощения. Выше верхней ступени 8 до гребня дамбы устраивают крепление в виде каменной наброски и одерновки.

Берегозащитное сооружение работает следующим образом.

Основная нагрузка паводкового потока воспринимается короткими противоразмывочными шпорами 2 и подпорными стенками 6. А наибольшее гидродинамическое и абразивное воздействие поток оказывает на головную часть шпор 2 (из бутобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой).

Расположение шпор с уклоном и направлением против течения и выполнение подпорных стен ступенчатой формы обеспечивают отклонение поверхностной прибрежной струи потока от дамбы, в сторону русла реки, так как шпоры 2 работают как водосливы и течение через них устанавливается перпендикулярно к их осям. А донный прибрежный поток разбивается об оголовки шпор 2 и попадает в промежутки между шпорами 2, где образуются зоны завихрения потока с резким падением его скорости, в результате на этих участках происходит отложение донных наносов, то есть участки между шпорами 2 работают на заиление. Небольшие подмывы русла будут происходить у голов шпор 5, а в образовавшиеся воронки размыва под действием собственного веса будут опускаться головные гибкие части шпор 2 (бутобетонные блоки). При максимально возможных размывах русла головные части шпор 2 должны лежать по линии естественного откоса обрушения подстилающих грунтов, для этого длина l₂ головной части шпор 2 должна быть не менее 2h_p, то есть l₂≥2h_р - максимальная глубина возможного размыва ниже основания блоков 3. В этом случае размыв русла не будет распространяться далее в сторону дамбы 1 из-за гибкости и прочности блоков 3.

Подпорные стенки 6 из фильтрующих каменных ступеней 7 и 8 в сочетании с бетонными шпорами 2 обеспечивают разрешение структуры потока и рассредоточения его ударной силы вдоль всего крепления дамбы 1. Подпорные стенки 6 работают и как защитные крепления, и как дренажные устройства, поток воды проходит через них в тело дамбы 1 и обратно из дамбы 1 в русло реки. Тем самым обеспечивается гашение части избыточной энергии паводкового потока и осаждения наносов между шпорами. Корневая часть шпор 2 сливается с подпорными стенками, и ее длина 1 должна быть не менее общей ширины подпорных стен, а также l₁≥l₂, l₂ - длина головной гибкой части шпор 2. Наибольшая высота шпор в корневой части h₁ равняется высоте подпорных стен h_n, то есть h₁=h_n=(0,75. . .1,0) Н_max, H_max - максимальная глубина паводкового потока расчетной обеспеченности. Высота шпор в головной части h₁=(0,3...0,5)H_max. Ширина шпор принимается из условия обеспечения устойчивости против сдвигающей силы паводкового потока. Ширина ступеней 7, 8, подпорных стен 6 и степень их армирования определяются из условия обеспечения устойчивости от возможного обрушения (или оползня) берегового уступа с дамбой и с учетом гидродинамического воздействия паводкового потока. В случае выполнения дамбы 1 из глинистых грунтов в основании подпорных стен 6 на границе с внутренней стороны дамбы должны быть предусмотрены обратные фильтры из песочно-гравелистых грунтов.

Число ступеней подпорных стен 6 может быть и более двух в зависимости от местных условий их расположения и гидродинамических характеристик паводкового потока.

Данное берегоукрепительное сооружение предназначено для предгорных и горных меандрирующих участков рек с уклонами i=0,001-0,02 и обрывистыми берегами, подверженных обрушению и оползням под воздействием паводковых потоков.

Дамба с подпорными стенками и противоразмывочными шпорами обеспечивает надежную защиту прибрежной зоны (где могут быть расположены населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, дороги и пр.) от размыва и обрушения при любых возможных гидродинамических и абразивных воздействиях паводкового потока.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1708987, кл. Е 02 В 3/12, 1992.

2. Патент РФ 2103440, кл. Е 02 В 3/12, 1998.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к берегозащитным сооружениям. В берегозащитном сооружении, состоящем из насыпной грунтовой дамбы и противоразмывных шпор у подошвы защитной дамбы, противоразмывочные шпоры выполнены из бутобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и подпорными стенками, расположенными между их корневыми частями. Подпорные стенки выполнены ступенчатой формы из каменной кладки двух и более ступеней, укрепленных арматурными решетками и анкерами. Использование сооружения обеспечивает снижение трудозатрат по сравнению с известными конструкциями берегозащитных сооружений и способствует восстановлению зеленых зон вдоль русел рек. 5 ил.

Берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы и противоразмывочных шпор, отличающееся тем, что шпоры выполнены из бутобетонных блоков, шарнирно-соединенных между собой и подпорными стенками, устроенных у подошвы дамбы между корневыми частями шпор, подпорные стенки выполнены ступенчатой формы из каменной кладки двух и более ступеней, укрепленных арматурными решетками и сеткой, заанкерованными в откос и основание дамбы.