СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ АРМОГРУНТОВОЙ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ГИБКИХ ТЮФЯКОВ И ПЛИТ Российский патент 2023 года по МПК E02B3/06 E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон от обрушений и размыва.

Известно сооружение, выполненное из габионных подпорных стенок [1], включающее изготовление и укладку габионов в виде ступеней вдоль берега реки. Габионы размещают в решетчатые арматурные каркасы, которые заранее изготавливают по размерам секции ступеней. Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и потребность большого количества каменного материала.

Относительно близким техническим решением является «Способ возведение подпорных стен для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва» [2], включающий изготовление и укладку подпорных стенок из двух ступенчато уложенных тяжелых фашин и много ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов. Основным недостатком данного технического решения является сложность конструкции, состоящей из двух видов подпорных стен. При этом для изготовления габионных тюфяков и тяжелых фашин используется в основном легкие фашины из камыша, который является природным материалом и растет только в водонасыщенной среде равнинных зон, и обладает ограниченным сроком службы. Кроме того, сетки из стеклопластиковых материалов, армирующих грунтовой массив, не создают достаточных сил сопротивлений (сил трений) для удержания обрушаемого массива, особенно когда массив состоит из глинистых грунтов.

Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение эффективности работы.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения подпорной стенки, включающем возведение прибрежного крепления из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами, расположенных друг над другом, основную часть прибрежного крепления, которая начинается с четвертого ряда габионных тюфяков, выполняют из одинаковых ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовый массив плитами из стеклопластиковых и полимерных материалов, при этом гибкие армирующие плиты выполняют из стеклопластиковых сеток и привязанных сверху них объемных георешеток, а свободные части сеток, проходящие по основанию тюфяков, прикрепляют к ним по всей их площади, вместе с тем, гибкие плиты ступенчато врезают в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива, при этом габионные тюфяки всех рядов выполняют из чередующихся геомат и перфорированных дренажных труб, проходящих в две линии посереди них, которые заворачивают в габионную сетку с приданием призматической формы габионным тюфякам. Самый первый ряд габионных тюфяков в основании прибрежного крепления выполняют с гибкой плитой, располагаемой с наружной стороны вдоль русловой части реки в виде фартука, который сверху пригружают гравием и галькой, а второй и третий ряды габионных тюфяков выполняют без армирующих гибких плит.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение прибрежного крепления из габионных тюфяков с армирующими гибкими плитами; на фиг. 2 - план участка прибрежного крепления; на фиг. 3 - габионный тюфяк с гибкой армирующей грунтовой массив плитой; на фиг. 4 показан геомат; на фиг. 5 - объемная георешетка.

Подпорные стены для защиты прибрежных откосов от размыва и обрушения состоят из много ступенчато уложенных габионных тюфяков 1, выполненных из дренажных перфорированных труб 2, геомат 3 и габионной сетки 4. К основанию габионных тюфяков 1 прикреплены гибкие армирующие плиты 5, состоящие из стеклопластиковой сетки 6 и объемных георешеток 7. К основанию первого ряда 8 габионных тюфяков прикреплена гибкая плита с направлением в наружную сторону в виде фартука 9, устроенного вдоль русла реки и пригруженного сверху гравием и галькой.

Подпорные стены армогрунтовой конструкции из гибких тюфяков и плит осуществляются и работают следующим образом.

Все элементы креплений подпорных стен изготавливаются в основном на месте укладки с использованием механических приспособлений и строительной техники. Вначале заготавливают необходимый объем материалов: дренажных перфорированных труб, геомат, габионных сеток, стеклопластиковых сеток и георешеток. Нарезают их по размерам габионных тюфяков 1 и длины армирующих гибких плит 5. Далее изготавливают нужное количество габионных тюфяков 1 и армирующих гибких плит 5. Изготовленные таким образом габионные тюфяки 1 и гибкие плиты 5 складывают вдоль прибрежного крепления недалеко от мест их монтажа. После чего разрабатывается планируется площадка вдоль берега по ширине подпорных стенок и с учетом длины гибких плит 5 и ступенчатого их расположения. Площадка разбивается на участки и монтаж осуществляется по участкам. Для этого к большинству габионным тюфякам 1 (кроми второго и третьего рядов) с помощью оцинкованной проволоки прикрепляют гибкие армирующие плиты 5. Затем по длине первого участка раскладываются в длину первый ряд 8 габионных тюфяков 1 с гибкими плитами 5, образующими фартук 9 вдоль русла реки. А сверху фартука 9 георешетки 7 нагружают гравием и галькой для защиты сооружения (подпорных стен) от подмыва со стороны русла реки. За первым рядом 8 габионных тюфяков с внутренней стороны засыпают местный грунт и разравнивают с уплотнением до отметки верха тюфяков 1. Далее сверху первого ряда 8 габионных тюфяков (отступив на ширину первой ступени, равной полширины тюфяка 1) ступенчато монтируют габионные тюфяки второго и третьего рядов (без армирующих плит). При этом за габионными тюфяками с внутренней стороны засыпается местный грунт с уплотнением и разравниванием до отметки уровня верха тюфяков третьего ряда. После чего начинается монтаж габионных тюфяков 1 четвертого и последующих рядов с гибкими армирующими плитами 5. Сверху третьего ряда габионных тюфяков 1и грунтовой площадки за ним (отступив на ширину ступени) монтируют и раскладывают четвертый ряд тюфяков 1 вместе с с прикрепленными к ним гибкими плитами 5. Затем георешетки 7 гибких плит 5 засыпают сверху местным грунтом с уплотнением и разравниванием до отметки верха тюфяков четвертого ряда. Точно также возводят остальные ряды подпорных стен до самого верхнего из габионных тюфяков 1 с гибкими армирующими плитами 5. Во всех рядах подпорных стен габионные тюфяки 1 и гибкие плиты 5 соединяются между собой металлической оцинкованной проволокой (диаметром 1,5 - 2,5 мм).

Таким образом, строят все основные слои (ступени) прибрежного крепления до верха обрушаемого грунтового массива (до отметок не менее на 1 м выше уровня высоких вод). При этом гибкие армирующие плиты 5 должны быть врезаны в откос горизонтально или с небольшим уклоном, не превышающим 0,0001. Размеры и толщина гибких армирующих плит 5 (в т.ч. и размеры ячеек) и прочность их конструкции зависят от принятых типов объемных георешеток 7 и привязанных к ним стеклопластиковых сеток. Принимают в зависимости от мощности обрушаемого откоса и возможных максимальных растягивающих сил, возникающих при сдвиге земляных масс. А размеры гибкой плиты устроенной как фартук 9 вдоль русла реки принимают в зависимости от возможной максимальной глубины размыва русла у подошвы сооружения. Длина фартука 9 в сторону русла реки L должна быть, L>1,5h_p, где h_p - максимальная глубина возможного размыва русла реки ниже основания фартука.

Подпорные стены армогрунтовой конструкции из гибких тюфяков и плит обладают высокой степени гибкости и водопроницаемости, работают таким образом. Основные гидродинамические нагрузки грунтового массива и фильтрационного потока воды воспринимают габионные тюфяки 1 с армирующими элементами 5, 6 и 7, ступенчато врезанные в откосе.

В сооружении из-за того, что габионные тюфяки 1 выполнены гибкой конструкции с дренажными устройствами и армирующими грунт гибкими плитами, обеспечивается их совместная работа с грунтовым массивом в виде армогрунтовой конструкции, обеспечивающей устойчивость обрушаемого откоса, а также перехват и отвод фильтрационного потока из прибрежного грунтового массива. В результате в районе поверхности возможного обрушения грунтового массива и вдоль гибких армирующих плит 5 образуются необходимые силы сцепления и трения грунтов, надежно удерживающие грунтовой массив от возможного сползания или обрушения. Из-за использования объемных георешеток 7, прикрепленными к сеткам 6 (из стеклопластика) и габионным тюфякам 1 более чем в 2 раза увеличиваются удерживающие силы по сравнению со сдвигающими силами грунтового массива. Кроме того, предусмотренная у подошвы сооружения гибкий фартук 9, нагруженный сверху гравием и галькой предотвращает подмыв русла у подошвы сооружения и сдвиг откосного крепления (подпорной стенки) с грунтовым массивом. Также обеспечивается полный перехват и безопасный отвод грунтового фильтрационного потока дренажными устройствами тюфяков 1 (в т.ч. и поверхностного стока, стекаемого с прибрежного склона). Здесь габионные тюфяки 1 с армирующими плитами 5 в основании играют роль защитных креплений, подпорных стенок и дренажных устройств, обеспечивающих совместную работу по удержанию грунтового массива и безопасному отводу речного и грунтового потоков воды.

Использование геомат в габионных тюфяках повышают не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружения в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников на откосах сооружения. Геоматы являются экологически безопасными искусственными материалами, которые не создают помех в природной среде. Со временем все сооружение из габионных тюфяков полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет оно превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.

Таким образом, подпорные стенки, возведенные предлагаемым способом, обеспечивают надежную защиту прибрежным зонам на их предгорных и равнинных участках, где возможны размывы русла и обрушения грунтовых откосов, при этом они будут превращаться в природоохранные конструкции, которое помогает развитию природы и включаются в экосистему территории.

Подпорные стены, возведенные предлагаемым способом, наиболее эффективно могут быть использованы для инженерной защиты прибрежных зон от возможных обрушений и размыва на равнинных и предгорных, труднодоступных участках, когда высота прибрежного обрушаемого откоса не превышает 10-15 метров.

Источник информации

1. Патент РФ №2449081, кл. Е02В 3/12. Способ возведения подпорной стенки биопозитивной конструкции / Курбанов С.О. и др., Бюл. №12 от 27.04.2012.

2. Патент РФ №2645334, кл. Е02В 3/06. Способ возведения подпорных стен для защиты прибрежных зон рек от обрушения и размыва / Курбанов С.О. и др., Бюл. №6 от 21.02.2018.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон от обрушений и размыва. В способе возведения подпорной стенки, включающем возведение прибрежного крепления из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами, расположенных друг над другом, основную часть прибрежного крепления, которая начинается с четвертого ряда габионных тюфяков, выполняют из одинаковых ступенчато уложенных габионных тюфяков 1 с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовый массив плитами 5 из стеклопластиковых и полимерных материалов. Гибкие армирующие плиты 5 выполняют из стеклопластиковых сеток и привязанных сверху них объемных георешеток, а свободные части сеток, проходящие по основанию тюфяков 1, прикрепляют к ним по всей их площади. Гибкие плиты 5 ступенчато врезают в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива. Габионные тюфяки 1 всех рядов выполняют из чередующихся геомат и перфорированных дренажных труб, проходящих в две линии посереди них, которые заворачивают в габионную сетку с приданием призматической формы габионным тюфякам 1. Самый первый ряд 8 габионных тюфяков 1 в основании прибрежного крепления выполняют с гибкой плитой 5, располагаемой с наружной стороны вдоль русловой части реки в виде фартука 9, который сверху пригружают гравием и галькой. Обеспечивается устойчивость обрушаемого откоса, а также перехват и отвод фильтрационного потока из прибрежного грунтового массива. Подпорная стенка наиболее эффективно может быть использована для инженерной защиты прибрежных зон от возможных обрушений и размыва на равнинных и предгорных, труднодоступных участках, когда высота прибрежного обрушаемого откоса не превышает 10-15 метров. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ возведения подпорной стенки, включающий возведение прибрежного крепления из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами, расположенных друг над другом, отличающийся тем, что основную часть прибрежного крепления, которая начинается с четвертого ряда габионных тюфяков, выполняют из одинаковых ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовый массив плитами из стеклопластиковых и полимерных материалов, при этом гибкие армирующие плиты выполняют из стеклопластиковых сеток и привязанных сверху них объемных георешеток, а свободные части сеток, проходящие по основанию тюфяков, прикрепляют к ним по всей их площади, вместе с тем, гибкие плиты ступенчато врезают в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива, при этом габионные тюфяки всех рядов выполняют из чередующихся геомат и перфорированных дренажных труб, проходящих в две линии посереди них, которые заворачивают в габионную сетку с приданием призматической формы габионным тюфякам.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что самый первый ряд габионных тюфяков в основании прибрежного крепления выполняют с гибкой плитой, располагаемой с наружной стороны вдоль русловой части реки в виде фартука, который сверху пригружают гравием и галькой, а второй и третий ряды габионных тюфяков выполняют без армирующих гибких плит.