СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГАБИОННОГО КРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ Российский патент 2004 года по МПК E02B3/12 

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

Известна полузапруда и способ ее строительства [1], у которого на подготовленное основание и отрытую траншею монтируются разновысокие блоки Г-образной формы в корневой части, врезанной в берег до головной части с образованием ступенчатого лотка и с уменьшающейся высотой стенок от берега к руслу. При этом блоки связывают между собой меньшими полками по основанию лотка, который далее заливается бетоном, спереди лотка к закладным деталям прикрепляют арматурную решетку. Сверху поперек лотка в местах соединений рядом стоящих блоков и спереди лотка над решеткой устанавливают с частичным входом в лоток металлические или железобетонные перемычки. В передней части лотка горизонтально в два ряда монтируют сборные кубы, которые шарнирно соединяют между собой арматурными поясами.

Недостатками данного технического решения являются:

- конструкция и способ ее строительства достаточно сложен;

- такое техническое решение неэффективно применять для крепления откосов дамб;

- после строительства в результате частичного заполнения пространства между полузапрудами и их деформаций теряется эстетическая привлекательность;

- в экологическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения габионного крепления [2], включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов призматической формы.

Недостатками данного технического решения являются:

- жесткость конструкции габиона недостаточная как нет связи между запонителем внутри габиона и между габионами;

- форма каркаса габиона является изменяемой как отсутствуют растяжки внутри габиона;

- долговечность конструкции крепления, состоящей из таких габионов, является малой из-за коррозии сетки и разрушения крепления;

- в экологическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности защиты берегов русел рек и каналов от размыва и долговечности срока службы берегоукрепительного сооружения.

Поставленная цель достигается тем, что на откосе дамбы устраивается гравийная подготовка, которая должна служить фильтром и предотвращать механическую суффозию. На подготовленном основании укладывается нижний слой сетки путем разматывания рулонов поперек направлению движения потока. Нижний конец размотанного рулона сетки горизонтален и будет служить фартуком. Длина фартука зависит от глубины размыва. При таком способе укладки, при котором отсутствуют участки, соединенные соединительной проволокой, благодаря цельности сетки способны выдерживать очень большие нагрузки на растяжение. Эта нагрузка зависит от толщины проволоки и может достигать 5-10 тонн на погонный метр длины сетки. Сетка укладывается со смещением и образованием нахлеста. В месте нахлеста сетки соединяются между собой соединительной проволокой. Соединительная проволока скручивается устройством для скручивания проволоки, имеющим для этого специальные отверстия, в которые просовываются концы и далее скручиваются, тем самым образуя прочное соединение. На образованный таким образом ковер из сетки укладываются формы, имеющие форму параболических цилиндров. Парабола, лежащая в основании параболического цилиндра, описывается уравнением

Y=kX²,

где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; k - коэффициент.

Найдем величину коэффициента k, зная, что и когда

Y=h;

где В_г, h_г - соответственно ширина и высота габионов, B_г=(2-4)h_г. Отсюда

или .

Окончательно получим уравнение

.

В загрузочное отверстие формы заполняется камень с образованием слоя камней, имеющего аналогичную форму, после чего она снимается. По верхнему слою камней, имеющего форму параболических цилиндров, прокладывается верхний слой сетки разматыванием рулонов, который, облегая его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки к нижнему слою сетки. Причем ориентация параболических цилиндров может быть как поперечной, так и продольной по отношению к направлению движения водного потока. Наиболее благоприятной ориентацией, при чисто габионном креплении, является поперечная, так как образованные параболические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются и наиболее устойчивы на откосе.

Наиболее благоприятной высотой габионов является h_г=0.2-0.5 м.

При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах B_г=0.5-1.0 м и камни, находящиеся под сеткой, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сетки. Сила трения о боковую поверхность в этом случаи превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сетки, если даже габионы из параболических цилиндров привести в вертикальное положение.

Образованное пространство между соседними параболическими цилиндрами, для снижения механической суффозии из-за выноса мелких частиц грунта, лежащего под креплением, может заполняться гравийной засыпкой. Для упрочнения связи между соседними параболическими габионами, одновременно снижая механическую суффозию, это пространство может частично заполняться бетоном. В случае, когда есть необходимость полной защиты сетки от истирания, пространство между соседними габионами полностью заполняется бетоном. При полном заполнении пространства между параболическими цилиндрами бетоном предусматриваются конструктивно-деформационные швы. В случае необходимости усиления прочности и инертности крепления, при больших нагрузках на крепление, по слою из параболических цилиндров может укладываться второй слой габионов из параболических цилиндров, который прикрепляется соединительной проволокой к гребням нижнего слоя. Гребни второго слоя габионов сдвинуты относительно гребней нижнего слоя габионов.

На фиг.1 изображено поперечное сечение русла реки с габионным креплением, общий вид; на фиг.2 - откос с укладкой нижнего слоя сетки внахлест, аксонометрия; на фиг.3 - откос с укладкой верхнего слоя сетки внахлест на слой камней, имеющий поперечную ориентацию оси водотока, аксонометрия; на фиг.4 - поперечный разрез откоса с габионами из параболических цилиндров, ориентированных вдоль направления движения потока; на фиг.5 - откос с укладкой верхнего слоя сетки внахлест на слой камней, имеющий продольную ориентацию оси водотока, аксонометрия; на фиг.6 - габионы с заполнением пространства между ними каменной наброской; на фиг.7 - график параболы; на фиг.8 - гибкий фартук, у которого пространство между габионами полностью заполняется бетоном; на фиг.9 - габионы с заполнением пространства между ними частично бетоном; на фиг.10 - габионы с заполнением пространства между ними полностью бетоном и устройством конструктивно-деформационных швов; на фиг.11 - форма для укладки камней; на фиг.12 - габионное крепление из двойного слоя параболических цилиндров; на фиг.13 - сетка, общий вид; на фиг.14 - устройство для скручивания проволоки; на фиг.15 - узел А на фиг.14.

На откосе дамбы 1 устраивается подготовка 2 и габионное крепление 3 с гибким фартуком 4. На подготовленном основании 2 укладывается нижний слой сетки 5 путем разматывания рулонов 6 поперек направлению движения потока. Сетка 5 укладывается со смещением с образованием нахлеста 7. В месте нахлеста 7 сетки 5 соединяются между собой соединительной проволокой 8. Соединительная проволока 8 скручивается скручивающим устройством 9, имеющим для этого два отверстия 10. На образованный таким образом ковер из сетки 5 укладываются формы 11, имеющие форму параболических цилиндров, через загрузочное отверстие 12 которых заполняются камни с образованием слоя камней 13. По верхнему слою камней 13, имеющему форму параболических цилиндров, прокладывается верхний слой сетки 14 разматыванием рулонов 6, который, облегая его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки 8 к нижнему слою сетки 5. Образованное пространство между соседними параболическими цилиндрами может заполняться гравийной засыпкой 15, частично заполняться бетоном 16 или в случаи необходимости полностью заполняться бетоном 17. При полном заполнении пространства между параболическими цилиндрами бетоном 17 предусматриваются конструктивно-деформационные швы 18. В случае необходимости по слою из параболических цилиндров может укладываться второй слой габионов 19 из параболических цилиндров, который прикрепляется соединительной проволокой 8 к гребням нижнего слоя.

Способ возведения габионного крепления осуществляется и работает следующим образом.

На откосе дамбы 1 устраивается гравийная подготовка 2, которая должна служить фильтром и предотвращать механическую суффозию под габионным креплением 3 (фиг.1). На подготовленном основании 2 укладывается нижний слой сетки 5 путем разматывания рулонов 6 поперек направлению движения потока (фиг.2). Нижний конец размотанного рулона сетки 6 горизонтален и будет служить фартуком 4. Длина фартука 4 зависит от глубины размыва. При таком способе укладки 5, при котором отсутствуют участки, соединенные соединительной проволокой 8, благодаря цельности сетки 5 способны выдерживать очень большие нагрузки на растяжение. Эта нагрузка зависит от толщины проволоки и может достигать 5-10 тонн на погонный метр длины сетки 5. Сетка 5 укладывается со смещением и образованием нахлеста 7. В месте нахлеста 7 сетки 5 соединяются между собой соединительной проволокой 8. Соединительная проволока 8 скручивается скручивающим устройством 9 (фиг.14), имеющим для этого два отверстия 10, в которые просовываются концы соединительной проволоки 8 и далее скручиваются, тем самым образуется прочное соединение (фиг.15). На образованный таким образом ковер из сетки 5 укладываются формы 11 (фиг.11), имеющие форму параболических цилиндров. Парабола, лежащая в основании параболического цилиндра (фиг.7), описывается уравнением

Y=kX²,

где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; k - коэффициент.

Найдем величину коэффициента k, зная, что и когда

Y=h;

где B_г, h_г - соответственно ширина и высота габионов, B_г=(2-4)h_г. Отсюда

или .

Окончательно получим уравнение

В загрузочное отверстие 12 формы 11 заполняется камень с образованием слоя камней 13, имеющего аналогичную форму, после чего она снимается. По верхнему слою камней 13, имеющему форму параболических цилиндров, прокладывается верхний слой сетки 14 разматыванием рулонов 6, который, облегая его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки 8 к нижнему слою сетки 5 (фиг.3). Причем ориентация параболических цилиндров может быть как поперечной, так и продольной 9 с (фиг.4, 5) по отношению к направлению движения водного потока. Наиболее благоприятной ориентацией, при чисто габионном креплении, является поперечная, так как образованные параболические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы на откосе 1.

Наиболее благоприятной высотой габионов является h_г=0.2-0.5 м.

При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах В_г=0.5-1.0 м и камни, находящиеся под сеткой 14, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сетки 14. Сила трения о боковую поверхность в этом случае превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сетки 14, если даже габионы из параболических цилиндров привести в вертикальное положение.

Образованное пространство между соседними параболическими цилиндрами, для снижения механической суффозии из-за выноса мелких частиц грунта, лежащего под креплением, может заполняться гравийной засыпкой 15 (фиг.6). Фракционный состав которой подбирается и зависит от вида грунта откоса дамбы. Гравийная засыпка 15 хорошо утрамбовывается и зарастает в процессе эксплуатации. Такая засыпка может также служить надежной защитой от преднамеренных повреждений человеком.

Для упрочнения связи между соседними параболическими габионами, одновременно снижая механическую суффозию, это пространство может частично заполняться бетоном 16 (фиг.9). При частичном заполнении бетоном 16 также осложняется возможность преднамеренного повреждения крепления.

В случае, когда есть необходимость полной защиты сетки от истирания пространство между соседними габионами полностью заполняется бетоном 17 (фиг.10, 11). При полном заполнении пространства между параболическими цилиндрами бетоном предусматриваются конструктивно-деформационные швы 18. Конструктивно-деформационные швы 18 придают гибкость конструкции габионного крепления.

В случае необходимости усиления прочности и инертности крепления, при больших нагрузках на крепление, по слою из параболических цилиндров может укладываться второй слой габионов 19 из параболических цилиндров, который прикрепляется соединительной проволокой 8 к гребням нижнего слоя (фиг.12). Гребни второго слоя габионов 19 сдвинуты относительно гребней нижнего слоя габионов.

Предлагаемый способ габионного крепления откосов дешевле и надежнее в работе известных аналогичных технических решений. При этом долговечность этих сооружений в 1,5-2 раза больше, так как предусмотрена защита от суффозии и истирания сетки.

Источники информации

1. A.c. 2076168 СССР, МКИ Е 02 В 3/00, 3/12. Полузапруда и способ ее строительства / Курбанов С.О., Тутаев А.А и Казанцев А.А. (СССР); Заяв. 11.01.93; опубл. 27.03.97, Бюл. №8 (Аналог).

2. Алтунин С.Т. Регулирование русел, М.: Сельхозгиз, 1956 г., с.62-64 (прототип).

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в берегоукрепительных конструкциях. Способ включает укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов. На подготовленном на откосе основании укладывают внахлест слои сетки путем разматывания рулонов сетки поперек направления движения потока. В месте нахлеста сетки соединяют между собой скручивающим устройством с образованием цельного ковра. Поверх ковра укладывают в формы, имеющие вид параболических цилиндров, ориентированных вдоль или поперек направления движения потока, слой камней, который после снятия форм последовательно покрывают сеткой, разматываемой соответственно вдоль или поперек направления движения потока, с облеганием слоя камней и прикреплением к нижнему ковру соединительной проволокой, образуя при последовательном возведении по всей высоте откоса из параболических цилиндров крепления с гибким фартуком из нижнего горизонтального конца сетки, причем основание параболического цилиндра описывается уравнением где X, Y – соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; – соответственно ширина и высота габионов, . Число слоев параболических цилиндров может быть больше одного и гребни верхнего слоя параболических цилиндров сдвинуты относительно гребней нижнего слоя параболических цилиндров, к которым прикреплены параболические цилиндры верхнего слоя. Пространство между параболическими цилиндрами может заполняться каменной наброской. Пространство между параболическими цилиндрами может частично или полностью заполняться бетоном. При полном заполнении бетоном выполняют конструктивно-деформационные швы по гребням параболических цилиндров. Прикрепление сеток соединительной проволокой осуществляют путем её скручивания устройством, на одном конце штанги которого имеются два отверстия, а на другом конце – жестко закрепленная перпендикулярно штанге рукоятка. Изобретение повышает эффективность и надежность защиты берегов рек и каналов от размыва и увеличивает долговечность службы берегоукрепительного сооружения. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

1. Способ возведения габионного крепления откосов, включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов, отличающийся тем, что на подготовленное на откосе основание укладывают внахлест слои сетки путем разматывания рулонов сетки поперек направления движения потока, в месте нахлеста сетки соединяют между собой скручивающим устройством с образованием цельного ковра, поверх которого укладывают в формы, имеющие вид параболических цилиндров, ориентированных вдоль или поперек направления движения потока, слой камней, который после снятия форм последовательно покрывают сеткой, разматываемой соответственно вдоль или поперек направления движения потока, с облеганием слоя камней и прикреплением к нижнему ковру соединительной проволокой, образуя при последовательном возведении по всей высоте откоса из параболических цилиндров крепления с гибким фартуком из нижнего горизонтального конца сетки, причем основание параболического цилиндра описывается уравнением

где X,Y – соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра;

– соответственно ширина и высота габионов, .