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

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

Известно устройство для крепления откоса земляного сооружения [1], содержащее уложенное на откосы синтетическое фильтровое покрытие, удерживающие 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 их свободные концы натянуты за счет приложения усилия и стойки и ригеля 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:
крепления непосредственно контактируют с потоком жидкости и влекомыми наносами и поэтому могут подвергаться быстрому истиранию и разрушению в короткие сроки;
конструкция представляет из себя достаточно сложное техническое решение, что найдет свое отражение в надежности работы и стоимости;
эффективность применения крепления значительно снижается в случае, когда в реке или канале большие скорости и расходы;
в экологическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Наиболее близким техническим решением является габион [2], состоящий из металлической сетчатой оболочки и заполнителя в виде активного металлургического шлака. Недостатками данного технического решения являются:
крепление с течением времени может разрушаться в результате механической суффозии, выноса мелких частиц основания через поры габионов;
данное техническое решение не предусматривает возможности прохождения через крепление техники и механизмов;
жесткость конструкции габиона 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;
форма каркаса габиона является изменяемой, так как отсутствуют растяжки внутри габиона;
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;
данное техническое решение не предусматривает возможности прохождения через крепление техники и механизмов.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности защиты берегов русел рек и каналов от размыва и долговечности срока службы берегоукрепительного сооружения за счет повышения гибкости и несущей способности.

Поставленная цель достигается тем, что гибкое комбинированное крепление состоит из трехгранных призматических габионов, в основании которых лежит равнобедренный треугольник, основанием своим уложенный на дно или берега. Вершина трехгранных призматических габионов ориентирована вверх и может быть перпендикулярна или совпадать с направлением движения потока. В основании трехгранные призматические габионы соединены между собой проволокой так, что образовывается сплошное сеточное покрытие, непосредственно примыкающее ко дну и берегам русла реки или канала. Трехгранные призматические габионы монтируются из рулонной сетки таким образом, что в основании образовывается равнобедренный треугольник. Рулон сетки, свернутый по разработанной методике и заполненный камнем, соединяется сверху проволокой, которая образует вершину призмы и ориентирована вверх.

Призматические габионы укладываются таким образом, что вершина ориентирована вверх, а образованное пространство между соседними габионами, имеющее также трехгранную призматическую форму, но вершиной ориентированную вниз, заполняется бетоном, который в результате схватывания жестко скрепляется с контактируемой сеткой. По гребню трехгранных призматических габионов предусматриваются конструктивно-деформационные швы, которые могут разбивать гибкое комбинированное крепление как в поперечном, так и в продольном направлении.

Образованное пространство между соседними габионами, имеющее призматическую форму с треугольным сечением и вершиной, ориентированной вниз, в верхней части могут частично заполняться бетоном, а нижняя часть заполняться заполнителем.

Гибкое комбинированное крепление может представлять из себя ячеистую конструкцию, в которой имеет место шахматное чередование ячеек, заполненных бетоном, с ячейками, заполненными заполнителем, с высаживанием в них растительности. Произрастающая корневая система влаголюбивых растений армирует грунт заполняющий пространство между соседними габионами, скрепляя его с габионами, а также связывает призматические габионы между собой.

В гибком комбинированном креплении в растянутой зоне бетона может быть предусмотрена рабочая арматура, уложенная рядами в поперечном и продольном направлении и образующая сетчатую конструкцию.

На фиг. 1 изображено продольное сечение русла реки или канала с гибким комбинированным креплением; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, вид сверху; на фиг. 3 - гибкое комбинированное крепление с полным заполнением пространства между габионами бетоном, аксонометрия ; на фиг.4 - гибкое комбинированное крепление с частичным заполнением пространства между габионами бетоном, аксонометрия; на фиг.5 - гибкое комбинированное крепление с шахматным чередованием частично заполненных пространств между габионами бетоном и ячеек с полностью заполненным заполнителем, аксонометрия; на фиг.6 - гибкое комбинированное крепление с полным заполнением пространства между габионами бетоном со сплошной сетчатой рабочей арматурой, аксонометрия; на фиг.7 - гибкое комбинированное крепление с чередованием заполненных пространств между габионами бетоном и ячеек с полностью заполненным заполнителем, аксонометрия.

Поперечное сечение русла 1 состоит из береговой 2 и донной 3 частей, на которых уложены трехгранные призматические габионы 4 с треугольным основанием. Трехгранные призматические габионы 4 состоят из сетки 5 и камней 6. Между собой трехгранные призматические габионы 4 в основании соединены проволокой 7, а в вершине предусматриваются поперечные конструктивно-деформационные швы 8. Образованное пространство между трехгранными призматическими габионами 4, имеющее также призматическую форму, но вершиной ориентированную вниз, вначале заполняется полностью бетоном 9. Образованное пространство между трехгранными призматическими габионами 4 может и частично заполняться бетоном 10, а нижняя часть заполняться заполнителем 11. В гибком комбинированном креплении могут быть предусмотрены и продольные конструктивно-деформационные швы 12. Гибкое комбинированное крепление может состоять и из шахматного чередования ячеек с частичным заполнением бетоном 10 с ячейками при полном заполнении заполнителем 13. В растянутой зоне гибкого комбинированного крепления в бетоне 9 могут быть предусмотрены поперечные 14 и продольные 15 стержни рабочей арматуры.

Гибкое комбинированное крепление монтируется и работает следующим образом.

Рулон сетки 5 укладывается на дно 3 и берега 2 русла реки или канала 1 поперек направлению течения потока. На рулон сетки 5 укладываются камни 6 в форме трехгранной призмы с поперечным сечением равнобедренного треугольника. Свернутая в призматический габион 4 сетка 5, заполненная камнями 6, соединяется проволокой 8. Так, последовательно монтируются все призматические габионы 4, которые соединяются между собой в основании проволокой 7 по низовой грани. Образованное пространство между трехгранными призматическими габионами 4 имеет также трехгранную призматическую форму, вершиной ориентированную вниз, которое заполняется бетоном 9. Образованные трехгранные бетонные призмы 9 при затвердевании бетона жестко закрепляются с контактируемой сеткой 5, в результате чего образуется цельная жесткая конструкция гибкого крепления. По вершине трехгранных призматических габионов 4 предусматриваются конструктивно-деформационные швы 8, разбивающие сплошное бетонное крепление 9 на отдельные конструктивные элементы и придающие креплению большую гибкость.

Образованное пространство между трехгранными призматическими габионами 4 может и частично сверху заполняться бетоном 10, а частично заполнителем 11.

В гибком комбинированном креплении могут быть предусмотрены и продольные конструктивно-деформационные швы 12, которые придают гибкость конструкции крепления и во всех направлениях.

Гибкое комбинированное крепление может состоять и из шахматного чередования ячеек с частичным заполнением бетоном 10 с ячейками, полностью заполненными заполнителем 13. В ячейки с заполнителем 13 могут высаживаться растения, которые своей корневой системой армируют грунт, дополнительно закрепляют между собой соседние трехгранные призматические габионы 4.

В гибком комбинированном креплении в растянутой зоне бетона 9 может быть предусмотрена рабочая арматура, которая уложена рядами в поперечном 14 и продольном 15 направлении, в результате чего образуется сетчатая конструкция. Поперечная 14 и продольная 15 рабочая арматура сильно усиливает несущую способность гибкого комбинированного крепления.

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. Гибкость конструкции является огромным достоинством этого сооружения, так как оно находится в воде и избежать возможных деформаций дна и основания невозможно, а это повлечет к деформациям сооружения, что не является опасным для такого типа крепления.

Бетонное покрытие значительно увеличивает срок службы крепления, полностью предотвращая при этом возможность истирания сетки.

Значительно усиливается несущая способность гибкого крепления и становится возможным прохождение по ней тяжелой техники.

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. 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.

2. А. С. 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.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях. Гибкое комбинированное крепление (ГКК) состоит из трехгранных призматических габионов (ТПГ), в основании которых лежит равнобедренный треугольник, основанием своим уложенный на дно или берега. Верховая грань (ТПГ) ориентирована вверх и может быть перпендикулярна или совпадать с направлением движения потока. Габионы чередуются с призматическими бетонными покрытиями. Соседние грани уложенных (ТПГ) соединены между собой с образованием сплошного сеточного покрытия, а пространство между соседними габионами, имеющее также трехгранную призматическую форму, но вершиной ориентированную вниз, заполнено бетоном, который жестко скрепляется с контактируемой сеткой. По гребню (ТПГ) предусматриваются конструктивно-деформационные швы, разбивающие (ГКК) как в поперечном, так и в продольном направлении. Пространство между соседними габионами, имеющее призматическую форму с треугольным сечением и вершиной, ориентированной вниз, в верхней части может быть частично заполнено бетоном, а нижняя часть заполняться заполнителем. ГКК может быть выполнено в виде ячеистой конструкции, в которой имеет место шахматное чередование ячеек, заполненных бетоном, с ячейками, заполненными заполнителем. В ГКК в растянутой зоне бетона (ТПГ) может быть предусмотрена сплошная сетчатая рабочая арматура, уложенная рядами в поперечном и продольном направлении. Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность и долговечность сооружений в 1,5-2 раза по сравнению с ранее известными аналогичными техническими решениями при снижении затрат материалов. 3 з.п.ф-лы, 7 ил.

1. Гибкое комбинированное крепление, содержащее камни и сетку, отличающееся тем, что крепление выполнено в виде чередующихся взаимоувязанных призматических габионов и призматических бетонных покрытий, при этом габионы выполнены в виде трехгранных призм с основанием в виде равнобедренного треугольника, уложенного своим основанием на дно или на берега, при этом вершина треугольника ориентирована вверх перпендикулярно направлению потока или совпадает с направлением потока, соседние грани уложенных призм соединены между собой с образованием сплошного сеточного покрытия, заглубленного на требуемую глубину, а пространство между соседними габионами, имеющее призматическую форму с треугольным основанием и вершиной, ориентированной вниз в направлении дна или берега, заполнено бетоном с разбивкой покрытия по гребню призматических габионов конструктивно-деформационными швами. 2. Гибкое комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что пространство трехгранных призматических габионов частично заполнено заполнителем, а частично - бетоном с разбивкой покрытия в поперечном и продольном направлении конструктивно-деформационными швами. 3. Гибкое комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что оно представляет собой ячеистую конструкцию, в которой в шахматном порядке выполнены чередующиеся ячейки с частичным заполнением бетоном и полностью заполненные заполнителем. 4. Гибкое комбинированное крепление по п. 1, отличающееся тем, что в растянутой зоне трехгранных призматических бетонных элементов выполнена сплошная сетчатая рабочая арматура, проходящая через трехгранные призматические габионы.