БЫСТРОТОК Российский патент 2004 года по МПК E02B8/06 

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения в размываемых и просадочных грунтах.

Известен водосброс [1], содержащий водослив, между бычками которого устроены углубления и консоли либо трамплины, которыми поток разделяется на струи, падающие рядами на струеотражатели с гребнями при вершине. Боковые поверхности струеотражателей направляют их в камеры, где они соударяются. Струеотражатели примыкают к водобойному порогу.

Недостатками данного технического решения являются:

- крепление с течением времени может разрушаться в результате гидродинамических воздействий потока на конструкцию быстротока;

- жесткость конструкции быстротока негативно влияет на работу и может подвергать сильному разрушению в процессе эксплуатации;

- конструкция быстротока не применима на просадочных грунтах;

- долговечность таких конструкций мала.

Наиболее близким техническим решением является быстроток для пучинистых грунтов [2], содержащий входную часть, водопроводящую и водобойную, выполненные из гибких элементов - полых ящиков, располагаемых на слое обратного фильтра.

Недостатком данного технического решения является то, что:

- входная часть, водоток, водобойная часть, да и ящики не связаны между собой, а это при просадках может приводить к образованию щелей, в которые будут выноситься мелкие частицы грунта основания;

- конструкция быстротока является достаточно сложным техническим решением, что найдет свое отражение в надежности в работе и стоимости;

- конструкция не имеет жесткой устойчивой укладки.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности в работе, а также срока службы быстротока.

Поставленная цель достигается тем, что на подготовленном основании укладываются рулоны сетки, с небольшой накладкой друг на друга, желательно вдоль направления движения потока. Сетки соединяются между собой так, что образуется сплошное сеточное ковровое покрытие. Подготовленное основание представляет собой обратный фильтр, который предотвращает возможные механические суффозии грунта возможным фильтрационным потоком. На сплошном сеточном ковровом покрытии полуцилиндрами укладываются камни, гребнями ориентированные вверх, с поперечной ориентацией к направлению продольной оси потока. Сетки, как правило, имеют ширину 1,5-2 м и длину 10 м. Далее по верху камней накладываются рулоны сетки также в продольном направлении, для усиления конструктивной целостности быстротока, которые обвязываются с нижней сеткой монтажной проволокой таким образом, что внутри них камни плотно прижимаются друг к другому. Так последовательно один за другим на верховом откосе сооружаются полуцилиндрические габионы. Высота полуцилиндров зависит от характеристик потока и размываемого русла и находится в пределах 0,2-0,5 м.

Для усиления жесткости и предотвращения истирания сетки наносами, образованное пространство между соседними габионами, имеющее криволинейную треугольную форму поперечного сечения, вершиной ориентированной вниз, заполняется бетоном с превышением над гребнем толщиной 5-15 см. По гребню полуцилиндрических габионов предусматриваются деформационные швы, которые разбивают гибкое комбинированное крепление в поперечном направлении на отдельные взаимосвязанные элементы.

Входная часть быстротока заделывается в грунт, что усиливает его статическую и противофильтрационную устойчивость. Глубина заделки зависит от конкретных условий и вида грунта основания и может составлять 10-20% высоты перепада. Заделка благоприятно влияет на противофильтрационную устойчивость, так как удлиняет путь фильтрации, являясь своеобразным шпунтом, тем самым снижая фильтрационные градиенты в подземном контуре.

Выходная часть быстротока является водобойным колодцем и рассчитывается по известным гидравлическим зависимостям. Конец выходной части заделывается в грунт и усиливает противофильтрационную устойчивость конструкции быстротока, снижая выходные фильтрационные градиенты. Заделка выходной части предотвращает и возможные подмывы водобойного колодца. Глубина заделки также зависит от конкретных условий и вида грунта основания и может составлять 10-20% высоты перепада.

На фиг.1 изображен быстроток, продольный разрез; на фиг.2 - план быстротока; на фиг.3 - разрез 1-1 на фиг.1; на фиг.4 - узел А на фиг.1.

Быстроток 1 сопрягается с подводящим каналом 2 и состоит из взаимосвязанных между собой входной части 3, водопроводящей 4 и водобойной 5. Из водобойного колодца вода отводится отводящим каналом 6. Входная часть 3 имеет заделку 7 в грунт, а водобойная часть имеет заделку 8. Быстроток 1 укладывается на подготовленное основание в виде обратного фильтра 9. Конструкции входной, водопроводящей и водобойной частей представляют из себя взаимосвязанные между собой полуцилиндрические габионы, изготовленные соединением верхнего рулона сетки 10 и нижнего рулона сетки 11 с заполнением пространства между ними камнем 12. Верхние рулоны сетки 10 и нижние рулоны сетки 11 соединяются между собой монтажной проволокой 13. Образованное пространство между полуцилиндрическими габионами заполняется бетоном 14 с устройством деформационных швов 15 по гребню.

Быстроток монтируется и работает следующим образом.

Быстроток 1 устраивается на обратный фильтр 9, на который укладываются рулоны сетки 11, с небольшой накладкой друг на друга, желательно вдоль направления движения потока. Сетки 11 соединяются между собой так, что образуется сплошное сеточное ковровое покрытие. Подготовленное основание представляет собой обратный фильтр 9, который предотвращает возможные механические суффозии грунта возможным фильтрационным потоком. На сплошном сеточном ковровом покрытии полуцилиндрами гребнями, ориентированными вверх, с поперечной ориентацией направлению продольной оси потока, укладываются камни 12. Далее по верху накладывается рулон сетки 10 в продольном направлении, который обвязывается с нижней сеткой монтажной проволокой 13 таким образом, что внутри них камни 12 плотно прижимаются друг к другому. Так последовательно один за другим на верховом откосе сооружаются полуцилиндрические габионы. Высота полуцилиндров зависит от характеристик потока и размываемого русла и находится в пределах 0,2-0,5 м.

Для усиления жесткости и предотвращения истирания сетки 10 наносами образованное пространство между соседними габионами, имеющее криволинейную треугольную форму поперечного сечения, вершиной ориентированной вниз, заполняются бетоном 14 с превышением над гребнем толщиной 5-15 см. По гребню полуцилиндрических габионов предусматриваются деформационные швы 15, которые разбивают быстроток в поперечном направлении на отдельные взаимосвязанные элементы, допускающие небольшие деформации друг относительно друга и при этом сохраняя конструктивную целостность сооружения.

Входная часть 3 быстротока 1, примыкающая к подводящему каналу 2, имеет заделку 7 в грунт, что усиливает его статическую и противофильтрационную устойчивость. Глубина заделки 7 зависит от конкретных условий и вида грунта основания и может составлять 10-15% высоты перепада. Заделка 7 благоприятно влияет на противофильтрационную устойчивость, так как удлиняет путь фильтрации, являясь своеобразным шпунтом, тем самым снижая фильтрационные градиенты в подземном контуре.

Выходная часть 5 быстротока 1, примыкающая к отводящему каналу 6, является водобойным колодцем и рассчитывается по известным гидравлическим зависимостям. Конец выходной части также заделывается в грунт и усиливает противофильтрационную устойчивость конструкции быстротока, снижая выходные фильтрационные градиенты. Заделка 8 выходной части предотвращает и возможные подмывы водобойного колодца. Глубина заделки 8 также зависит от конкретных условий и вида грунта основания и может составлять 10-15% высоты перепада.

Предлагаемое техническое решение быстротока имеет ряд достоинств перед другими, ранее известными, а именно: гибкость конструкции, для которой не опасны возможные деформации, вызванные механической суффозией или просадками в процессе эксплуатации сооружения. Не опасны природно-климатические условия, в которых происходят попеременное замерзание и оттаивание. Покрытие бетоном полуцилиндрических габионов значительно увеличивает срок службы, полностью предотвращая при этом возможность истирания сетки.

Значительно усиливается устойчивость на откосе в месте сопряжения бьефов из-за наличия заглубления на входной и водобойной частях быстротока.

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 деформацию сооружения, что не является опасным для такой конструкции быстротока.

Предлагаемое техническое решение дешевле известных аналогичных из-за экономии бетона, а так же 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.1612043 СССР, МКИ Е 02 В 8/06. Водосброс/ Ламердонов З.Г., Ясониди О.Е. и Степанов П.М. (СССР); Заяв. 06.04.87; опубл. 07.12.90, Бюл. №45 (аналог).

2. Гидротехнические сооружения /Н.П.Розанов, Я.В.Бочкарев, B.C.Лапшенков и др.; Под ред. Н.П.Розанова. - М.: Агропромиздат, 1985 (стр.265)(прототип).

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения в размываемых и просадочных грунтах. Быстроток содержит входную, водопроводящую и выходную, являющуюся водобойной, части, имеющие трапецеидальное поперечное сечение и выполненные из расположенных на подготовленном основании в виде обратного фильтра габионов, заполненных камнями. Цельная гибкая конструкция быстротока состоит из взаимосвязанных между собой и неразделенных конструктивными швами входной, водопроводящей и водобойной частей, которые выполнены из взаимосвязанных между собой полуцилиндрических габионов, уложенных гребнями вверх с ориентацией поперек продольной оси потока и изготовленных соединением монтажной проволокой верхней и нижней сеток, уложенных вдоль направления движения потока с заполнением пространства между сетками камнями. Пространства, образованные между полуцилиндрическими габионами и имеющие криволинейную треугольную форму поперечного сечения с вершиной, ориентированной вниз, заполнены бетоном с устройством деформационных швов по гребням габионов. Входная часть быстротока, примыкающая к подводящему каналу, и конец выходной водобойной части заделаны в грунт. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и надежности в работе, а также срока службы быстротока. 4 ил.

Быстроток, содержащий входную, водопроводящую и выходную, являющуюся водобойной, части, имеющие трапецеидальное поперечное сечение и выполненные из расположенных на подготовленном основании в виде обратного фильтра габионов, заполненных камнями, отличающийся тем, что он представляет собой цельную гибкую конструкцию, состоящую из взаимосвязанных между собой и неразделенных конструктивными швами входной, водопроводящей и водобойной частей, которые выполнены из взаимосвязанных между собой полуцилиндрических габионов, уложенных гребнями вверх с ориентацией поперек продольной оси потока и изготовленных соединением монтажной проволокой верхней и нижней сеток, уложенных вдоль направления движения потока с заполнением пространства между сетками камнями, при этом пространства, образованные между полуцилиндрическими габионами и имеющие криволинейную треугольную форму поперечного сечения с вершиной, ориентированной вниз, заполнены бетоном с устройством деформационных швов по гребням габионов, а входная часть быстротока, примыкающая к подводящему каналу, и конец выходной водобойной части заделаны в грунт.