БЕРЕГОЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ Российский патент 2004 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегозащитного сооружения для предотвращения размывов берегов рек и переформирования русел рек с целью их регулирования.

Известно устройство для защиты основания речных берегоукрепительных сооружений от подмыва [1] , которое представляет собой сплошную гибкую конструкцию противоразмывочного устройства, обеспечивающего надежную защиту берегоукрепительного сооружения в условиях рек, паводковые потоки которых характеризуются высокими абразивными и транспортирующими способностями. Устройство состоит из габионных тюфяков, горизонтально распложенных в сторону русла реки, связанных с защищаемым сооружением с помощью шарнирных связей и сверху которых прикреплены утилизированные автопокрышки, связанные между собой с помощью продольных и поперечных арматурных стержней, образующих связанную сетку и проходящих вдоль и поперек рядов автопокрышек через середину протекторных частей шин по их диаметру. При размыве русла в образовавшуюся воронку происходит самопогружение тюфяка с пригрузкой, начиная с его конца.

Недостатками данного технического решения являются:
- большая масса сооружения и поэтому большие удельные нагрузки на грунт основания;
- сложность конструкции, вызванная наличием большого количества различных материалов, в частности использованием не всегда доступной и распространенной в большом количестве резины;
- недостаточная гибкость конструкции при использовании ее в передней части полузапруд, и при значительных деформациях возможен разрыв габионной сетки;
- предлагаемое техническое решение не обеспечивает предотвращения от размыва стенки по всей длине, так как не является сплошным фартуком, шарнирно примыкающим к подпорной стенке.

Наиболее близким техническим решением является берегозащитное сооружение [2] , включающее закрепленную на береговом откосе полузапруду ступенчатой конструкции из бетона и арматуры, с возрастающей в направлении к берегу высотой ступеней и разделенную конструктивно-деформационными швами на взаимосвязанные блоки.

Недостатками данного технического решения являются:
- возможный подмыв конца основания шпоры струями потока, обтекающими преграду, представляющую собой шпору и из-за этого заглубление ее вниз и нарушение целостности конструкции;
- большая масса сооружения и поэтому большие удельные нагрузки на грунт основания, способствующие подмыву сооружения и опусканию вниз;
- относительная сложность и неэкономичность технического решения.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности и снижение трудоемкости строительства.

Поставленная цель достигается тем, что верховой откос дамбы закрепляется полузапрудами, которые имеют тавровую форму поперечного сечения, и полкой, ориентированной вниз. Полузапруды устанавливаются поперек движущемуся потоку, и расстояние между ними зависит от длины полузапруд так, чтобы в межзапрудном пространстве образовалась застойная зона для осаждения частиц, находящихся во взвешенном состоянии, которые под действием собственного веса начинают осаждаться. Полка представляет собой гибкий фундамент, разбитый конструктивно-деформационными швами на блоки, которые взаимосвязаны между собой со всех четырех сторон арматурной сеткой. Гибкий фундамент позволяет снизить удельные нагрузки на грунт основания от действия собственного веса полузапруды и тем самым снизить подмыв под сооружениями и скорость углубления полузапруды в грунт с течением времени.

С передней стороны полузапруды примыкает гибкий фартук, имеющий в плане прямоугольную форму и перекрывающий возможную яму размыва. Гибкий фартук разбит конструктивно-деформационными швами на взаимосвязанные между собой арматурной сеткой укрупненные блоки. При деформациях гибкого фартука целостность конструкции не нарушается из-за взаимосвязи каждого отдельного блока со всех четырех сторон арматурной сеткой к примыкающим блокам. Полузапруда заходит в верховой откос дамбы и закрепляется в ней. С передней стороны полузапруды скорости потока, обтекающие ее, возрастают и начинается процесс подмыва гибкого фартука, который под действием собственного веса начинает опускаться вниз и предотвращать возможные деформации самой полузапруды. При этом фартук, опускаясь вниз при размывах, через некоторое время начинает заиляться и превращается в анкер. Возможные деформации сооружения полузапруды не нарушают конструктивной целостности и не влияют на ее работу из-за наличия конструктивно-деформационных швов, делающих конструкцию сооружения гибкой и изменяемой. Отдельные конструктивные блоки между собой взаимосвязаны арматурной сеткой, которая и делает конструкцию полузапруды гибкой.

Блочная конструкция полузапруды повышает ее гибкость и изменяемость. Полузапруды изменяют кинематическую структуру потока таким образом, что у береговой части грунтовой дамбы образуются застойные зоны и прекращается процесс размыва, а в непосредственной близости контакта полузапруды и дамбы с низовой ее стороны начинается процесс заиления. Взвешенные и влекомые частицы под действием собственного веса начинают осаждаться из-за уменьшения силы взвешивания, вызванной снижением скорости потока.

Наличие полки, которая выполняет роль гибкого фундамента, опускает вниз центр тяжести поперечного сечения и делает сооружение более устойчивым на возможные статические и деформативные изменения.

На фиг.1 изображен план дамбы с берегозащитными сооружениями; на фиг.2 - продольный разрез берегозащитного сооружения; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2 для варианта, когда полка образована соединением двух открылков; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.2 для варианта, когда полка образована соединением двух открылков; на фиг. 5 - разрез А-А на фиг.2 для варианта, когда полка имеет цельную со стенкой конструкцию и уменьшающейся шириной стенки кверху; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.2 для варианта, когда полка имеет цельную со стенкой конструкцию и уменьшающейся шириной стенки кверху; на фиг.7 изображена аксонометрия берегозащитного сооружения.

Берегозащитное сооружение состоит из насыпной грунтовой дамбы 1, в верховой откос 2 которой вклинивается полузапруда 3, состоящая из блоков 4. Поперечное сечение полузапруды 3 имеет тавровую форму, стенка 5 которой ориентирована вверх, а полка 6 примыкает ко дну основания. Полка 6 может быть также образована в результате примыкания двух открылков 7 к стенке 5, а между ними может быть предусмотрен конструктивно-деформационный шов 8. Полузапруда 3 разбита поперечными конструктивно-деформационными швами 9 на блоки 4, взаимосвязанные между собой арматурной сеткой 10. В полке 6, которая является гибким фундаментом, предусмотрена арматурная сетка 11. С передней стороны полки 6 примыкает гибкий фартук 12.

Берегозащитное сооружение монтируется и работает следующим образом.

На верховом откосе 2 дамбы 1 закрепляются полузапруды 3, которые имеют тавровую форму поперечного сечения и полкой 6, ориентированной вниз. Полузапруды 3 устанавливаются поперек движущемуся потоку под углом 15-20^o к поперечной оси, и расстояния между ними зависят от длины полузапруд 3 так, что в межзапрудном пространстве образовывается застойная зона для осаждения частиц, находящихся во взвешенном состоянии, и которые под действием собственного веса начинают осаждаться. Полка 6 представляет собой гибкий фундамент разбитый конструктивно-деформационными швами 9 на блоки 4, которые взаимосвязаны между собой со всех сторон арматурной сеткой 11. Гибкий фундамент 6 позволяет снижать удельные нагрузки на грунт основания от действия собственного веса полузапруды 3 и стенки 5, тем самым предотвращает подмыв под сооружением и скорость углубления полузапруды 3 в грунт с течением времени при эксплуатации.

С передней стороны полузапруды 3 примыкает гибкий фартук 12, имеющий в плане прямоугольную форму и перекрывающий возможную яму размыва. Гибкий фартук 12 разбит конструктивно-деформационными швами 9 на взаимосвязанные между собой арматурной сеткой 11 укрупненные блоки. При деформациях гибкого фартука 12 целостность конструкции не нарушается из-за взаимосвязи каждого отдельного блока со всех четырех сторон арматурной сеткой 11 к примыкающим блокам. Полузапруда 3 заходит в верховой откос 2 дамбы 1 и закрепляется в ней. С передней стороны полузапруды 3 скорости потока, обтекающие ее, возрастают и начинается процесс подмыва гибкого фартука 12, который под действием собственного веса начинает опускаться вниз и предотвращать возможные деформации самой полузапруды 3. При этом гибкий фартук 12, опускаясь вниз при размывах, через некоторое время начинает заиляться и превращаться в анкер. Возможные деформации сооружения полузапруды 3 не нарушают конструктивной целостности и не влияют на ее работу из-за наличия конструктивно-деформационных швов 9, делающих конструкцию сооружения гибкой и изменяемой. Отдельные конструктивные блоки между собой взаимосвязаны арматурной сеткой 10, которая и делает конструкцию полузапруды гибкой.

Наличие полки 6, которая является фундаментом, смещает вниз центр тяжести таврового поперечного сечения и повышает устойчивость полузапруды от возможных деформативных изменений, вызванных воздействием водного потока.

Блочная конструкция полузапруды повышает ее гибкость и изменяемость. Полузапруды изменяют кинематическую структуру потока таким образом, что у береговой части грунтовой дамбы образуются застойные зоны и прекращается процесс размыва, а в непосредственной близости контакта полузапруды и дамбы с низовой ее стороны начинается процесс заиления. Взвешенные и влекомые частицы под действием собственного веса начинают осаждаться из-за уменьшения силы взвешивания, вызванной снижением скорости потока.

Наличие полки, которая выполняет роль гибкого фундамента, смещает вниз центр тяжести поперечного сечения и делает сооружение более устойчивым на возможные статические и деформативные изменения.

Предлагаемая конструкция с тавровым поперечным сечением позволит значительно сэкономить расходуемый на строительство полузапруды строительный материал и сделает конструкцию более экономичной и надежной в работе.

Данное берегозащитное сооружение может быть использовано на горных и равнинных реках и как выправительное сооружение для регулирования русел рек.

Берегозащитное сооружение обеспечит надежную защиту от размыва дамбы и затопления при паводковых расходах населенные пункты, попадаемые в эту зону.

Источники информации
1. А. с. СССР 1583515, МКИ Е 02 В 3/12. Устройство для защиты основания речных берегоукрепительных сооружений от подмыва (С.О. Курбанов, В.В. Змеева, З. А. Озрокова и Е.А. Торшина); заяв. 05.04.88; опубл. 07.08.90, Бюл. 29.

2. Патент Российской федерации 2076168, МКИ Е 02 В 3/12. Берегозащитное сооружение /опубл. 27.03.97.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегозащитного сооружения (БЗ) для предотвращения размывов берегов рек и переформирования русел рек с целью их регулирования. (БЗ) содержит полузапруду (П) ступенчатой конструкции из бетона и арматуры с возрастающей в направлении к берегу высотой ступеней. (П) разделена конструктивно-деформационными швами (КДШ) на блоки (Б) и имеет тавровую форму поперечного сечения с полкой, ориентированной вниз. Полка представляет собой гибкий фундамент с примыканием его к размываемому дну. С передней стороны (П) примыкает гибкий фартук, имеющий в плане прямоугольную форму и разбитый (КДШ) на взаимосвязанные со всех сторон арматурной сеткой (АС) (Б), а сооружение представляет собой гибкую ступенчатую конструкцию, заармированную (АС), уложенными в горизонтальной плоскости в тело (П), и разбитую поперечными (КДШ) на взаимосвязанные (Б) таврового поперечного сечения, которые соединены между собой (АС). Стенка (П) выполнена шириной, уменьшающейся кверху по ее высоте. Изобретение обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и снижает трудоемкость строительства сооружения. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Берегозащитное сооружение, содержащее полузапруду ступенчатой конструкции из бетона и арматуры, с возрастающей в направлении к берегу высотой ступеней и разделенную конструктивно-деформационными швами на блоки, отличающееся тем, что полузапруда имеет тавровую форму поперечного сечения с полкой, ориентированной вниз, которая представляет собой гибкий фундамент с примыканием его к размываемому дну, причем с передней стороны полузапруды примыкает гибкий фартук, имеющий в плане прямоугольную форму, разбитый конструктивно-деформационными швами на взаимосвязанные со всех сторон арматурной сеткой блоки, а сооружение представляет собой гибкую ступенчатую конструкцию, заармированную арматурными сетками, уложенными в горизонтальной плоскости в тело полузапруды, и разбитую поперечными конструктивно-деформационными швами на взаимосвязанные блоки таврового поперечного сечения, которые соединены между собой арматурной сеткой.2. Берегозащитное сооружение по п.1, отличающееся тем, что стенка полузапруды выполнена шириной, уменьшающейся кверху по ее высоте.