ОТКОСНОЕ КРЕПЛЕНИЕ КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2008 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству, а именно к природоохранным берегоукрепительным конструкциям.

Известно устройство для крепления откосов русел рек и каналов габионами [1], состоящее из металлической сетчатой оболочки и заполнителя в виде активного металлургического шлака. Недостатками данного технического решения являются:

- металлургический шлак является техногенным материалом, который негативно влияет на водоохранные зоны рек и каналов;

- при таком заполнителе коррозионные процессы, разрушающие металлическую сетку, ускоряются;

- крепление в экономическом отношении является дорогостоящим техническим решением.

Наиболее близким техническим решением является устройство для крепления берегозащитных сооружений [2], состоящее из железобетонных плит и габионов, расположенных на откосе чередующимися параллельными рядами и шарнирно соединенных между собой. Противоразмывочные плиты на дне русла реки, выполнены в виде габионных тюфяков, сверху и сбоку которых по всей площади прикреплены гибкие железобетонные решетки, шарнирно связанные с плитами откосного крепления. Недостатком данного технического решения является то, что:

- для возведения такого крепления требуется большое количество железобетонных плит, решеток и каменного материала, что не везде имеются;

- сплошные железобетонные плиты не способствуют восстановлению зеленой водоохранной зоны вдоль уреза воды;

- конструкция представляет собой относительно сложное техническое решение, что делает его трудной в эксплуатации и дорогой по стоимости.

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

Указанная цель достигается тем, что в откосном креплении комбинированной конструкции, содержащем гибкие тюфяки в клетках, образованных шарнирно соединенными между собой на откосе железобетонными элементам, тюфяки выполнены из мешков с плодородным грунтом и легких фашин, уложенных рядами, соответственно в два слоя по толщине в сетчатой оболочке. Нижняя часть оболочки в основании тюфяков выполнена из полимерной сетки, прикрепленной к шарнирным узлам, растянутой между железобетонными элементами и усиленной снизу арматурными проволоками, накрест прикрепленными к шарнирным узлам, а верхняя часть оболочки - из металлической сетки, обтянутой сверху фашинного слоя тюфяков и прикрепленной к железобетонным элементам и арматурным проволокам основания. При этом железобетонные элементы в их шарнирных узлах верхней части крепления закреплены к бетонным анкерам, устроенным выше крепления напротив середины тюфяков и на расстоянии друг от друга в две длины тюфяков.

На фиг.1 изображено поперечное сечение берегозащитного сооружения с комбинированным креплением откоса; на фиг.2 - то же самое в плане; на фиг.3 - железобетонный элемент; на фиг.4 - шарнирный узел соединения железобетонных элементов; на фиг.5 - легкая фашина из хвороста или камыша.

Откосное крепление комбинированной конструкции состоит из песчано-гравийной подготовки 1 откоса, железобетонных элементов (балок) 2, соединенных между собой с помощью шарнирных узлов 3 и с образованием прямоугольных клеток, внутри которых устроены гибкие сетчатые тюфяки 4. Нижняя часть тюфяков 4 выполнена из полимерной сетки (геосетки) 5, растянутой между железобетонными элементами 2 и усилена снизу арматурными проволоками 6, накрест прикрепленными к шарнирным узлам 3. Заполнитель тюфяков 4 состоит из мешков 7 с плодородным растительным грунтом и легких фашин 8 из хвороста и камыша. Мешки 7 с грунтом и фашины 8 уложены плотными рядами в два слоя, снизу слой мешков 7, а сверху - фашин 8. При этом сверху тюфяков 4 над слоем фашин 8 обтянута металлическая сетка 9, соединенная с железобетонными элементами 2 и арматурными проволоками 6 основания. Железобетонные балки 2 верхней части крепления в их шарнирных узлах 3 прикреплены к анкерам 10 с помощью арматурных проволок 11. Выше основного крепления до гребня предусмотрено вспомогательное крепление из слоя дерновки 12.

Откосное крепление комбинированной конструкции строится следующим образом.

Отсыпается из местного грунта дамба или береговой откос. Планируются откосы и гребень дамбы. В откосе чуть выше линии верха крепления на определенном расстоянии друг от друга устраиваются бетонные анкерные плиты 10 с заанкерованными арматурными проволоками 11. Изготавливается песчано-гравийная подготовка 1 толщиной 15 см на откосе от основания до линии верха крепления. Монтируются железобетонные балки 2 с образованием прямоугольных клеток с шарнирными узлами 3. По основанию прямоугольных клеток накрест к шарнирным узлам 3 прикрепляются арматурные проволоки 6, сверху которых растягивается полимерная сетка 5 с прикреплением к ним и железобетонным элементам 2. Верхний ряд железобетонных балок 2 в их шарнирных узлах 3 прикрепляется к анкерным бетонным плитам 10 с помощью арматурных проволок 11. После чего заполняются полимерные сетчатые мешки 7 плодородным растительным грунтом с добавлением семян влаголюбивых растений с развитой корневой системой. Каждый мешок 7 сверху завязывается крепкой веревкой с длинным концом, после чего плотными рядами они укладываются в основание тюфяков 4 над полимерной сеткой 5, так чтобы мешки 7 были связаны между собой и арматурными проволоками 6. Далее, из камыша (желательно сухого) и свежевырубленного хвороста изготавливаются легкие фашины 8 диаметром 15-20 см и длиной, равной длине железобетонных элементов 2 (размера клеток), фиг.5. Фашины 8 сплошными рядами укладываются сверху мешков 7 до полного заполнения клеток тюфяков 4. Сверху фашинного слоя тюфяков 4 плотно обтягивается металлическая сетка 9 с прикреплением ее к железобетонным балкам 2 и арматурным проволокам 6 по средине тюфяков 4. И в конце выше основного крепления на откосе до гребня устраивается вспомогательное крепление из слоя растительного грунта - дерновки 12. Железобетонные элементы (балки) могут быть выполнены с сечением 30×30 см или 30×40 см и длиной 2,5-3 м, фиг.4.

Откосное крепление комбинированной конструкции работает следующим образом.

При гидродинамическом воздействии паводкового потока нагрузки потока рассредоточиваются и частично гасятся из-за гибкости и мягкой волнообразной формы прибрежного крепления. Часть струи прибрежного потока воды проходит через крепление в тело дамбы и обратно из дамбы в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций в теле дамбы и под креплением из-за песчано-гравийной подготовки 1 и водопроницаемости крепления. Крепление работает и как защитное крепление, и как дренаж, и фильтр. При размыве русла ниже низа крепления нижний ряд тюфяков 4 с железобетонными элементами 2 будет опускаться в образовавшуюся яму размыва и произойдет натяжение анкерных проволок 11. В случае максимально возможного размыва русла нижний ряд тюфяков 4 может принять вертикальное положение, и при этом сползание крепления не будет происходить, только сильнее будут натянуты крепежные проволоки 6 и анкерные проволоки 11. И в вертикальном положении тюфяки 4 сохранят свою форму, из-за того что мешки 7 с грунтом и легкие фашины 8 (образующие заполнитель) тесно связаны между собой, с арматурными проволоками 6 и сетчатой оболочкой 5 и 9. Кроме того, легкие фашины 8 в воде создают дополнительную подъемную силу, которая уменьшает нагрузки на крепежные 6 и анкерные проволоки 11. В то же время в плодородном грунте и во влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. Вместе с тем вдоль уреза воды в верхнем фашинном слое 8 будет накапливаться ил и плавник с семенами растений, которые также будут хорошо зарастать. Через такое крепление будут расти не только трава, но и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле креплении и откоса дамбы, прочность и устойчивость крепления будет повышаться. В результате крепление еще сильнее будет укрепляться и сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны. При этом создаются благоприятные условия для размножения рыб на участках русел рек вдоль прибрежного крепления, где густые заросли растений создают застойные зоны воды. Как известно, мальки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.

Таким образом, дамба (или береговой откос) с предлагаемым креплением будет превращаться в Откосное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.

Предлагаемое откосное крепление комбинированной конструкции предназначено для равнинных и предгорных участков рек с уклонами i<0,0015, где средние скорости потока не превышают 1,5 м/с. Оно наиболее полно отвечает современным требованиям природоохранного законодательства и закона о безопасности гидротехнических сооружений, обеспечивает одновременно и противопаводковую защиту, и восстановление прибрежной зеленой зоны.

Источники информации

1. А.св. 1141143 СССР, МКИ Е02В 3/12. Габион / Саратов И.Е, Свиренко Л.П. и Шерков И.А.; опубл. 23.02.85, Бюл. №7.

2. А.св. 1708987 СССР, МКИ Е02В 3/12. Устройство для крепления берегозащитных сооружений / Курбанов С.О., Ханов Н.В.; опубл. 30.01.92, Бюл. №4.

Изобретение относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использовано в качестве природоохранных берегоукрепительных конструкций в регулируемых руслах рек, каналов, откосов дамб и других сооружений. Технический результат - снижение материальных затрат на строительство и возможность восстановления зеленых зон вдоль русел. Откосное крепление комбинированной конструкции содержит гибкие тюфяки в клетках, образованных шарнирно соединенными между собой на откосе железобетонными элементами. Тюфяки выполнены из мешков с плодородным грунтом и легких фашин, уложенных рядами, соответственно в два слоя по толщине в сетчатой оболочке. Нижняя часть оболочки в основании тюфяков выполнена из полимерной сетки, прикрепленной к шарнирным узлам, растянутой между железобетонными элементами и усиленной снизу арматурными проволоками, накрест прикрепленными к шарнирным узлам, а верхняя часть оболочки - из металлической сетки, обтянутой сверху фашинного слоя тюфяков и прикрепленной к железобетонным элементам и арматурным проволокам основания. Железобетонные элементы в их шарнирных узлах верхней части крепления могут быть закреплены к бетонным анкерам, устроенным в откосе выше крепления напротив середины тюфяков и на расстоянии друг от друга в две длины тюфяков. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Откосное крепление комбинированной конструкции, содержащее гибкие тюфяки в клетках, образованных шарнирно соединенными между собой на откосе железобетонными элементами, отличающееся тем, что тюфяки выполнены из мешков с плодородным грунтом и легких фашин, уложенных рядами, соответственно в два слоя по толщине в сетчатой оболочке, причем нижняя часть оболочки в основании тюфяков выполнена из полимерной сетки, прикрепленной к шарнирным узлам, растянутой между железобетонными элементами и усиленной снизу арматурными проволоками, накрест прикрепленными к шарнирным узлам, а верхняя часть оболочки - из металлической сетки, обтянутой сверху фашинного слоя тюфяков и прикрепленной к железобетонным элементам и арматурным проволокам основания.2. Откосное крепление комбинированной конструкции по п.1, отличающееся тем, что железобетонные элементы в их шарнирных узлах верхней части крепления закреплены к бетонным анкерам, устроенным в откосе выше крепления напротив середины тюфяков и на расстоянии друг от друга в две длины тюфяков.