СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОЛУЗАПРУД БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2008 года по МПК E02B3/02 

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано при регулировании русел и восстановлении прибрежных водоохранных зон рек.

Известен способ возведения габионного крепления [1], включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов призматической формы. Перед укладкой габионов на основание пористое пространство между камнями заполняют плодородным грунтом с высевом семян влаголюбивых растений, после чего выдерживают их в водяной или влажной среде до полного прорастания и армирования корневой системой, при этом сам габион выполняют с наклонным призматическим каркасом, содержащим в центре шарнир, который соединяет растяжки с шарнирами в вершинах габиона. Габионы укладывают слоями со сдвигом поперечных швов в сечении русла, а между слоями выполняют швы плодородного грунта. Недостатками данного технического решения являются:

- сложность конструкции и способа возведения;

- потребность большого количества каменного материала;

- растительный грунт между габионами и их камнями, а также в основании будет размываться при волновом воздействии паводкового потока, потребуются дополнительные затраты на дренажные противофильтрационные мероприятия.

Известна также полузапруда и способ ее строительства [2], включающая ступенчатый железобетонный лоток и гибкую головную часть. Лоток состоит из Г-образных блоков, расположенных в ряд попарно против друг друга. При этом наиболее высокие блоки установлены в корневой части, врезанной в берег, а относительно низкие - спереди. Внутри и сбоку рядом стоящие блоки жестко соединены между собой, сверху поперек лотка установлены ребра жесткости. Лоток спереди закрыт арматурной решеткой, внутри заполнен гравием и галькой. Гибкая головная часть сооружения выполнена из сборных бетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и арматурным поясом лотка. Основными недостатками данного технического решения являются:

- высокая материалоемкость конструкции;

- невозможность их строительства на равнинных участках рек, проходящих в легкоразмываемых илистых грунтах.

Цель изобретения - снижение материальных затрат на строительство сооружения и повышение эффективности и биопозитивности его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения полузапруды биопозитивной конструкции, включающем монтаж деревянных ряжей и укладку габионных тюфяков, тюфяки выполняют из мешков с растительным грунтом и легких фашин, укладываемых послойно в сетчатые оболочки призматических ячеек ряжевого каркаса сооружения. При этом вначале укладывают по периметру сооружения в каждую ячейку плотный слой из легких фашин, причем в основание - горизонтально по направлению полузапруды, а по бокам - вертикально с прикреплением их к сетке. Внутренняя часть каждой ячейки доверху заполняют слоями из мешков с грунтом, плотно перевязанных и соединенных между собой, по верху мешков укладывают сплошной слой из легких фашин, сверху которого растягивают габионную сетку с прикреплением ее к боковым слоям сетки. Вокруг головной части полузапруды вплотную к ряжевым стенкам и на расстоянии друг от друга забивают деревянные сваи, соединенные между собой и с габионными тюфяками с помощью арматурной проволоки, прочно прикрепленной к анкеру, устроенному в береговом откосе за сооружением. Перед укладкой в тюфяки мешки верхнего и боковых рядов заполняют плодородным грунтом с высевом семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой.

На фиг.1 изображено сечение по продольной оси полузапруды; на фиг.2 - то же самое в плане; на фиг.3 показано поперечное сечение полузапруды; на фиг.4 - легкая фашина.

Полузапруда биопозитивной конструкции состоит из деревянных решетчатых ряжей 1, образующих призматическую и ячеистую конструкцию сооружения, внутри которой устроены габионные тюфяки 2, выполненные из мешков 3 с растительным грунтом, послойно уложенных в гибкую оболочку из легких фашин 4, и габионной сетки 5, растянутой внутри ряжевых клеток полузапруды. В одной полузапруде устраиваются не менее трех клеток соответственно с тремя и более габионными тюфяками 2, прочно соединенных между собой с помощью металлической проволоки. Вокруг оголовка полузапруды забиваются деревянные сваи 6, прочно соединенные между собой и с габионными тюфяками 2 с помощью арматурной проволоки 7, прикрепленной к анкерам 8, устроенным в береговом откосе выше крепления. Полузапруды располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Береговой откос за полузапрудами и между ними укрепляется габионными тюфяками 9, заполнителями которых являются только легкие фашины 4.

Способ возведения полузапруды биопозитивной конструкции осуществляется и работает следующим образом.

По предлагаемому способу заранее заготавливают необходимое количество мешков 3 с растительным грунтом, в том числе и мешков с плодородным грунтом с добавлением семян влаголюбивых растений с развитой корневой системой. При этом мешки 3 с плодородным грунтом поливают водой, чтобы быстрее заросли растения. Вместе с ними заранее заготавливают и легкие фашины 4 из камыша, длина фашин 2-3 м, диаметр 0,1-0,2 м. После чего разрабатывается траншея под полузапруду с уклоном и направлением против течения от берега в сторону русла реки. Монтируются заранее изготовленные элементы деревянных решетчатых ряжей 1 в виде прямоугольного призматического каркаса, внутри которого по намеченным клеткам растягиваются габионные сетки 5 с соединением между собой и прикреплением их к элементам ряжей 1, так чтобы верхняя часть каркаса оставалась открытой. Далее внутри каркаса полузапруды по клеткам в основание и по бокам укладываются легкие фашины 4 с образованием плотных однослойных рядов. При этом в основание укладываются фашины 4 горизонтально по направлению сооружения, а по бокам - вертикально с прикреплением их к габионной сетке 5. Внутренняя часть каркаса по клеткам в фашинных оболочках заполняется мешками 3 из растительного грунта, укладываемыми послойно плотными рядами доверху, а по бокам ряжевых клеток сооружения и самый его верхний слой укладывают из мешков 3 с более плодородным грунтом с добавлением семян влаголюбивых растений. По верху мешков укладывается еще один ряд легких фашин 4, так чтобы они плотно перекрывали весь верхний ряд мешков 3. Сверху фашинного слоя плотно по всей длине полузапруды растягивают габионную сетку 5 с прикреплением ее к боковым участкам сетки и к элементам ряжей 1. Вокруг головной части (оголовка) полузапруды на определенном расстоянии друг от друга забиваются деревянные сваи 6 так, чтобы они вплотную прилегали к ряжевым стенкам сооружения. Деревянные сваи 6 прочно соединяются между собой и с габионными тюфяками 2 с помощью арматурной проволоки 7, которая с натяжением прикрепляется к анкерам 8, устроенным в береговом откосе. Участки берегового откоса между полузапрудами и за ними укрепляются габионными тюфяками 9, заполнителями которых используются только легкие фашины 4. Материалом для мешков 3 рекомендуется использовать геотекстиль (геосетку), которая хорошо пропускает воду и предотвращает возникновения фильтрационных деформаций грунтов.

В процессе эксплуатации основную нагрузку паводкового потока воспринимают полузапруды и обеспечивают гашение и рассредоточение ее на большую площадь. Расположение их с уклоном и направлением против течения способствует отклонению поверхностного (прибрежного) слоя воды от берега в сторону русла реки. Полузапруды работают и как водосливы, и как дренажные устройства. Деревянные сваи 6 и ряжи 1 обеспечивают устойчивость против сдвигающих гидродинамических сил паводкового потока. Гибкость конструкции предотвращает сосредоточение этих сил в узких местах, тем самым прочность сооружения повышается. В промежутках между полузапрудами возникают зоны завихрения, где происходит завлечение и заиление наносов. При размыве русла у оголовков сооружений под головными частями полузапруд будут образовываться ямы размыва и они вначале будут работать как консоли. Ямы размыва периодически будут заиляться и размываться и со временем промежутки между сваями забьются хворостом и плавником, после чего ямы размыва полностью заилятся и зарастут растительностью. В случае максимально возможного размыва русла до основания свай 6 полузапруды будут работать надежно. В образовавшиеся глубокие ямы размыва будут опускаться головные части полузапруд и будут лежать по линии естественного откоса. При этом произойдет натяжение арматурной (анкерной) проволоки 7, тем самым возникающие нагрузки на габионные сетки 5 уменьшаются и прочность тюфяков 4 возрастает. Хотя деревянные элементы ряжевых конструкций 1 будут частично разрушены при этом. Основными несущими элементами сооружений являются габионные сетки 5 и арматурные проволоки 7, а деревянные ряжевые конструкции 1 в большей части являются монтажными конструкциями, чем несущими. И так они через 3-4 года разрушаться. К этому времени полузапруды и промежутки между ними зарастут травой и кустарниками. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле полузапруд и берегового откоса, прочность и устойчивость сооружений будет повышаться. В результате эти сооружения будут сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны. Вместе с тем создаются и благоприятные условия для размножения рыб, на участках русла реки между полузапрудами образуются застойные и заросшие растительностью зоны. Как известно, мальки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.

Таким образом, состоящее из полузапруд береговое крепление, возведенное предлагаемым способом, будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.

Предлагаемый способ возведения полузапруд биопозитивной конструкции предназначен для защиты прибрежных водоохранных зон рек на их равнинных участках и частично на предгорных участках с уклонами i≤0,0015. Этот способ наиболее полно отвечает современным требованиям природоохранного законодательства и закона о безопасности гидротехнических сооружений, обеспечивает одновременно и противопаводковую защиту и восстановление природной среды.

Источники информации

1. Патент на изобретение №2200790. МКИ Е02В 3/12, Е02D 17/20. Способ возведения габионного крепления // Ламердонов З.Г., Курбанов С.О., Дышеков А.Х./, 2003 г.

2. Патент на изобретение №2076168, Кл. Е02В 3/00, 3/12 "Полузапруда и способ ее строительства" / Курбанов С.О., Тутаев А.А./, 1997 г.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству при регулировании русел рек и восстановлении прибрежных водоохранных зон. Способ возведения полузапруды биопозитивной конструкции включает монтаж деревянных ряжей и укладку габионных тюфяков. Тюфяки выполняют из мешков с растительным грунтом и легких фашин, укладываемых послойно в сетчатые оболочки призматических ячеек ряжевого каркаса сооружения. Вначале по периметру сооружения в каждую ячейку укладывают плотный слой из легких фашин: в основание - горизонтально по направлению полузапруды, а по бокам - вертикально с прикреплением их к сетке. Внутреннюю часть каждой ячейки доверху заполняют слоями из мешков с растительным грунтом, плотно перевязанных и соединенных между собой. По верху мешков укладывают сплошной слой из легких фашин, сверху которого растягивают габионную сетку с прикреплением ее к боковым участкам сетки. Вокруг головной части полузапруды вплотную к ряжевым стенкам и на расстоянии друг от друга забивают деревянные сваи, соединенные между собой и с габионными тюфяками с помощью арматурной проволоки, прочно прикрепленной к анкеру, устроенному в береговом откосе. Береговой откос в промежутках между полузапрудами укрепляют габионными тюфяками, состоящими из легких фашин. Перед укладкой в тюфяки полузапруды мешки верхнего и боковых рядов заполняют плодородным грунтом с высевом семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой. Изобретение позволяет повысить эффективность использования сооружения, снизить материальные затраты на его строительство и способствует восстановлению зеленых водоохранных зон вдоль русел. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ возведения полузапруды биопозитивной конструкции, включающий монтаж деревянных ряжей и укладку габионных тюфяков, отличающийся тем, что тюфяки выполняют биопозитивной конструкции из мешков с растительным грунтом и легких фашин, уложенных послойно в сетчатые оболочки призматических ячеек ряжевого каркаса сооружения, при этом вначале укладывают по периметру сооружения в каждую ячейку плотный слой из легких фашин: в основание - горизонтально по направлению полузапруды, по бокам - вертикально с прикреплением их к сетке, а внутреннюю часть каждой ячейки доверху заполняют слоями из мешков с растительным грунтом, плотно перевязанных сверху и соединенных между собой, по верху мешков укладывают сплошной ряд из легких фашин, сверху которого растягивают габионную сетку с прикреплением ее к боковым участкам сетки.2. Способ возведения полузапруды биопозитивной конструкции по п.1, отличающийся тем, что вокруг головной части полузапруды вплотную к ряжевым стенкам и на расстоянии друг от друга забивают деревянные сваи, соединенные между собой и с габионными тюфяками с помощью арматурной проволоки, прочно прикрепленной к анкеру, устроенному в береговом откосе, а береговой откос между полузапрудами укрепляют габионными тюфяками, состоящими из легких фашин.3. Способ возведения полузапруды биопозитивной конструкции по п.1, отличающийся тем, что перед укладкой в тюфяки ряжевого каркаса мешки боковых и верхних рядов заполняют плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой.