ПОДПОРНАЯ СТЕНКА КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2023 года по МПК E02B3/06 E02B3/12 E02D29/02 

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в размываемых руслах рек и каналов для защиты прибрежных зон от обрушений и размыва.

Известным техническим решением является берегозащитное сооружение [1], состоящее из бутобетонных шпор и подпорных стенок, выполненных из ступенчато уложенных габионов. Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции, низкая эффективность конструкции, а также потребность большого количества каменного материала.

Относительно близкими аналогами являются подпорные стенки биопозитивной конструкции [2], выполненные из ступенчато уложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков, изготовленных в основном из природных материалов (камыша и растительного грунта). Основным недостатком их является использование легких фашин из камыша при изготовлении тяжелых фашин и габионных тюфяков, так как камыш обладает ограниченным сроком службы и не везде можно его достать в достаточном количестве. Кроме того, при возможном размыве русла (более 0,5 м) ниже основания подпорных стен, происходит их провал в яму размыва с разрушением конструкции ступеней.

Цель изобретения - повышение эффективности работы и снижение трудоемкости строительства.

Указанная цель достигается тем, что в подпорной стенке, содержащей ступенчато уложенные тяжелые фашины и габионные тюфяки, расположенные друг над другом, подпорная стенка состоит из двух ступеней комбинированной конструкции, выполненных из тяжелых фашин и габионных тюфяков, при этом тяжелые фашины, уложенные в первой и второй ступени, выполнены из мешков, заполненных местным грунтом, завернутых в оболочку из двух слоев геоматов, перевязанных в трех местах, вместе с тем длина фашин принята 2,0-2,4 м с диаметром 0,4-0,6 м, а габионные тюфяки выполнены из слоев биоматов и перфорированных дренажных труб, проходящих в две линии посереди слоев биоматов, обернутых в габионную сетку с приданием призматической формы габионным тюфякам, при этом габионные тюфяки с дренажными трубами изготовлены длиной 2,5-3,0 м и уложены поперек ступеней с врезкой в откос, а сверху второй ступени на откосе предусмотрено крепление из гибких тюфяков, заполнитель которых выполнен из слоев геоматов, уложенных по уклону откоса, вдоль основания первой ступени и русла реки устроен гибкий тюфяк в виде фартука, выполненный из георешеток, ячейки которых заполнены гравием и галькой и вокруг обернуты в габионную сетку.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение прибрежного крепления из двухступенчатой подпорной стенки; на фиг. 2 - план участка прибрежного крепления; на фиг. 3 - тяжелая фашина с разрезом; на фиг. 4 - габионный тюфяк с дренажными трубами; на фиг. 5 показан геомат; на фиг. 6 показан биомат; на фиг. 7 - объемная георешетка.

Подпорная стенка комбинированной конструкции состоит из двух ступеней - первой ступени 1 и второй ступени 2, которые выполнены из тяжелых фашин 3 и габионных тюфяков 4. Тяжелые фашины 3 состоят из заполнителя и гибкой оболочки; заполнитель выполнен полностью из соединенных между собой мешков 5, заполненных местным (растительным) грунтом; а оболочка - из двух-трех слоев геоматов 6 и гибкой габионной сетки 7. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 8. Габионные тюфяки 4 состоят из слоев биоматов 9, дренажных перфорированных труб 10 (уложенных в две линии посредине слоев биоматов) и габионной сетки 11. На береговом откосе выше второй ступени предусмотрено крепление из гибких тюфяков 12, заполнителем которых использованы геоматы 6, уложенных слоями и завернутых в геосетку. У подошвы первой ступени 1 вдоль рядов тяжелых фашин 3 и русла реки устроены гибкие плиты в виде фартука 13, состоящего из объемных георешеток 14, заполненных гравием и галькой и обернутых вокруг в габионную сетку 15.

Подпорная стенка комбинированной конструкции строится следующим образом.

Строительство ведется по участкам и количество участков возведения подпорной стенки могут быть один, два и более. Вначале строится первый участок прибрежной зоны, для этого планируется площадка вдоль русла реки. И все элементы креплений подпорной стенки изготавливаются в основном на месте укладки с использованием механических приспособлений и строительной техники. Сначала заготавливают необходимый объем материалов: дренажных перфорированных труб, геоматов, биоматов, габионных сеток, геосеток и георешеток. Нарезают их по размерам тяжелых фашин 3, габионных тюфяков 4, гибких тюфяков 12 и длины гибких плит (фартука 13). Также подготавливают нужное количество мешков 5 заполненных местным (желательно растительным) грунтом. Далее, на их основе изготавливают тяжелые фашины 3, габионные тюфяки 4, гибкие тюфяки 12 и гибкие плиты фартука 13. Изготовленные таким образом строительные изделия складывают вдоль прибрежного крепления недалеко от мест их монтажа. После чего разрабатывается планируется площадка вдоль берега по ширине подпорной стенки и с учетом длины габионных тюфяков 4 и фартука 13, и с учетом ступенчатого их расположения. Площадка разбивается на участки и монтаж осуществляется по участкам.

Для этого по линии первой ступени раскладываются в длину первые два ряда тяжелых фашин 3 так, чтобы сетчатые их оболочки (габионные сетки 7) соприкасались, и в местах их соприкосновения соединяют оцинкованной металлической проволокой (диаметром 1,5-2 мм). Затем с внутренней стороны за рядами фашин 3 засыпают местный грунт и разравнивают с уплотнением до отметки верха фашин. Сверху двух рядов фашин 3 с врезкой в откос монтируют габионные тюфяки 4 первой ступени 1. А сверху первой ступени (отступив на ширину ступени) монтируют один продольный ряд тяжелых фашин 3 с соединением их сетчатых оболочек и прикреплением к габионным тюфякам первой ступени с помощью оцинкованной металлической проволоки. После, с внутренней стороны за продольным рядом фашин 3 засыпают местный грунт и разравнивают с уплотнением до отметки верха фашин. Сверху и в поперек продольного ряда фашин 3 с врезкой в откос монтируют габионные тюфяки 4 второй ступени 2. Далее за второй ступени и сверху достраивают откос сооружения из местного грунта. Затем сверху второй ступени 2 на откосе укладывают гибкие тюфяки 12. После чего у подошвы первой ступени 1 вдоль (вплотную) наружного ряда тяжелых фашин 3 монтируют гибкие плиты фартука 13. Для этого вначале раскладывают габионную сетку 15, сверху которой укладывают объемные георешетки 14 и заполняют их гравием и галькой. Затем вокруг георешеток, заполненных гравием и галькой обтягивают габионную сетку с соединением донных и верхних слоев сетки и прикреплением к сеткам 7 тяжелых фашин 3 первой ступени 1.

Точно также возводят подпорную стенку комбинированной конструкции и на остальных участках прибрежной зоны. Возводят все основные ступени прибрежного крепления до верха размываемого грунтового массива (до отметок не менее на 1 м выше уровня высоких вод). При этом габионные тюфяки 4 должны быть врезаны в откос горизонтально или с небольшим уклоном, не превышающим 0,0001. Размеры и толщина габионных и гибких тюфяков и прочность их сетчатых оболочек принимают в зависимости от действующих (возможных) максимальных гидродинамических нагрузок паводковых потоков расчетной обеспеченности. Таким же образом принимают размеры гибкой плиты устроенной как фартук 13, и используемые при этом типы георешеток, высота и размеры их ячеек, а также габионную сетку 15. Длина фартука 13 в сторону русла реки L должна быть, L>1,5h_p, где h_p - максимальная глубина возможного размыва русла реки ниже основания фартука.

Подпорная стенка комбинированной конструкции работает следующим образом.

Подпорная стенка обладает высокой степени гибкостью и водопроницаемостью, работает как подпорная защитная стенка и как дренаж. Основные гидродинамические нагрузки паводковых потоков воспринимают тяжелые фашины 3, габионные и гибкие тюфяки 4, 12, и противоразмывочные плиты фартука 13, обеспечивают устойчивость прибрежным откосам. В сооружении из-за того, что габионные тюфяки 4 выполнены гибкой конструкции с дренажными устройствами и врезаны в грунтовой откос, обеспечивается их совместная работа на удержание грунтового массива. Также обеспечивается полный перехват и безопасный отвод грунтового фильтрационного потока дренажными устройствами тюфяков 4 (в т.ч. и поверхностного стока, стекаемого с прибрежного склона). Кроме того, предусмотренный у подошвы сооружения гибкий фартук 13, загруженный снутри (георешеток) гравием и галькой предотвращает подмыв русла у подошвы сооружения и сдвиг прибрежного крепления из подпорных стен с грунтовыми массивами. Наиболее эффективными с точки зрения технологии возведения и надежности работы подпорных стен являются: тяжелые фашин длиной 2,0-2,4 м и диаметром 0,4-0,6 м, а габионные тюфяки - длиной 2,5-3,0 м и толщиной 0,3-0,4 м. Таким же образом, принимают и размеры гибкой плиты устроенной как фартук 13, и используемые при этом типы георешеток, высота и размеры их ячеек, а также габионную сетку 15. Длина фартука 13 в сторону русла реки L должна быть, L>1,5h_p, где h_p - максимальная глубина возможного размыва русла реки ниже основания фартука. При максимально возможном размыве русла фартук будет лежать по линии естественного откоса, и предотвращать дальнейшее распространение размыва в сторону подпорных стен. Тем самым обеспечивается устойчивость и надежность работы подпорных стен.

Использование геоматов и биоматов в габионных и гибких 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. Биоматы и геоматы являются экологически безопасными искусственными материалами, которые не создают помех в природной среде. Подпорная стенка одновременно выполняет функции защитного сооружения и дренажных устройств, обеспечивая надежную защиту прибрежному откосу от обрушения, и безопасный отвод грунтовых и поверхностных вод.

Таким образом, предлагаемая подпорная стенка комбинированной конструкции обеспечивает 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.

Подпорная стенка комбинированной конструкции наиболее эффективно может быть использована для инженерной защиты прибрежных зон от возможного размыва и обрушения на равнинных и предгорных, труднодоступных участках малых рек.

Источник информации

1. Патент РФ №2204649, кл. Е02В 3/12, 2003. Берегозащитное сооружение. / Авт. Курбанов C.O., Дышеков А.Х., Бюл. №14 от 20.05.2003.

2. Патент РФ №2399717, кл. Е02В 3/12, 2006. Подпорные стенки биопозитивной конструкции. / Авт. Курбанов C.O., Курбанов К.С. Бюл. №26 от 20.03.20-10.

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано в размываемых руслах рек и каналов для защиты прибрежных зон от обрушений и размыва. В подпорной стенке, содержащей ступени комбинированной конструкции из тяжелых фашин 3 и габионных тюфяков 4, сложенных послойно, тяжелые фашины 3, уложенные в первой 1 и второй 2 ступенях, выполнены из мешков, заполненных местным грунтом, завернутых в оболочку из двух слоев геоматов 6, перевязанных в трех местах. Длина фашин принята 2,0-2,4 м, а диаметр фашин 0,4-0,6 м. Габионные тюфяки 4 выполнены из слоев биоматов 9 и перфорированных дренажных труб 10, проходящих в две линии посередине слоев биоматов 9, которые вокруг обернуты в габионную сетку. Габионные тюфяки 4 с дренажными трубами 10 изготовлены длиной 2,5-3,0 м и уложены поперек ступеней 1, 2 с врезкой в откос. Сверху второй ступени 2 на откосе предусмотрено крепление из гибких тюфяков 12, заполнитель которых выполнен из слоев геоматов 6, уложенных по уклону откоса. Вдоль основания первой ступени 1 и русла реки устроен гибкий тюфяк в виде фартука 13, выполненный из георешеток 14, ячейки которых заполнены гравием и галькой и вокруг обернуты в габионную сетку. Подпорная стенка одновременно выполняет функции защитного сооружения и дренажных устройств, обеспечивая надежную защиту прибрежному откосу от обрушения и безопасный отвод грунтовых и поверхностных вод. Подпорная стенка комбинированной конструкции наиболее эффективно может быть использована для инженерной защиты прибрежных зон от возможного размыва и обрушения на равнинных и предгорных, труднодоступных участках малых рек. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Подпорная стенка, содержащая ступенчато уложенные тяжелые фашины и габионные тюфяки, расположенные друг над другом, отличающаяся тем, что подпорная стенка состоит из двух ступеней комбинированной конструкции, выполненных из тяжелых фашин и габионных тюфяков, при этом тяжелые фашины, уложенные в первой и второй ступенях, выполнены из мешков, заполненных местным грунтом, завернутых в оболочку из двух слоев геоматов, перевязанных в трех местах, вместе с тем длина фашин принята 2,0-2,4 м с диаметром 0,4-0,6 м, а габионные тюфяки выполнены из слоев биоматов и перфорированных дренажных труб, проходящих в две линии посередине слоев биоматов, обернутых в габионную сетку с приданием призматической формы габионным тюфякам, при этом габионные тюфяки с дренажными трубами изготовлены длиной 2,5-3,0 м и уложены поперек ступеней с врезкой в откос, а сверху второй ступени на откосе предусмотрено крепление из гибких тюфяков, заполнитель которых выполнен из слоев геоматов, уложенных по уклону откоса, вдоль основания первой ступени и русла реки устроен гибкий тюфяк в виде фартука, выполненный из георешеток, ячейки которых заполнены гравием и галькой и вокруг обернуты в габионную сетку.