Подпорная стенка армогрунтовой конструкции для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва Российский патент 2023 года по МПК E02B3/06 E02B3/12 E02D29/02 

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 (патент RU №2449081) включающее габионы, уложенные 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.

Близким техническим решением является устройство, представленное в «Способе возведение подпорных стен для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва» (патент RU №2645334). Подпорная стена состоит из двух послойно сложенных тяжелых фашин и 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 обладает ограниченным сроком службы. Кроме того, сетки из стеклопластиковых материалов, армирующие грунтовой массив, не создают достаточных сил сопротивлений для удержания обрушаемого массива, особенно когда массив состоит из глинистых грунтов.

Из анализа известных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость расширения арсенала средств, используемых для защиты прибрежных зон от обрушений и размыва.

Технический результат предлагаемого технического решения - обеспечение надежной защиты прибрежных зон на предгорных и равнинных участках.

Для решения технической проблемы и достижения заявленного технического результата подпорные стенки армогрунтовой конструкции для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва, содержащие ступенчато уложенные габионные тюфяки с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив элементами, расположенными друг над другом и ступенчато врезанными в обрушаемый грунтовой массив откоса по всей его высоте, с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива, в которых гибкие армирующие элементы, выполнены в виде плит, из стеклопластиковой сетки и объемных георешеток, прикреплены к основанию ступенчато уложенных габионных тюфяков, при этом габионные тюфяки выполнены из чередующихся рядов геомат и перфорированных дренажных труб, проходящих посередине в две линии, с уложенной поверх них габионной сеткой, обеспечивающей придание им призматической формы, при этом гибкая плита первого ряда габионных тюфяков расположена с наружной стороны вдоль русловой части водоема в виде фартука, а остальные кроме второго и третьего ряда, ступенчато врезаны в обрушаемый грунтовой массив откоса по всей его высоте.

Устройство представлено на чертежах:

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 стенки армогрунтовой конструкции 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 нагруженного сверху гравием и галькой.

Подпорные стенки армогрунтовой конструкции из гибких тюфяков и плит возводят следующим образом.

Строительство ведется по участкам и количество участков возведения подпорных стен могут быть один, два и более. Вначале возводят первый участок прибрежной зоны, для этого планируется площадка вдоль русла реки. И все элементы креплений подпорных стен изготавливаются в основном на месте укладки с использованием механических приспособлений и строительной техники. Сначала 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, разрабатывают и 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 габионных тюфяков 1 (кроме 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 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 подпорные стенки и на остальных участках прибрежной зоны, возводят 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>l,5h_p, где h_p - максимальная глубина возможного размыва русла реки ниже основания фартука.

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

Подпорные стенки армогрунтовой конструкции 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, предусмотренный 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 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.

Подпорные стенки из гибких тюфяков и плит 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.

Таким образом, предлагаемые подпорные стенки армогрунтовой конструкции, по сравнению с прототипом, 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.

Подпорная стенка армогрунтовой конструкции для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва относится к гидротехническому и природоохранному строительству. Подпорная стенка содержит ступенчато уложенные габионные тюфяки 1 с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовый массив элементами, расположенными друг над другом и ступенчато врезанными в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте, с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива, согласно изобретению гибкие армирующие элементы выполнены в виде плит 5, состоящих из стеклопластиковой сетки и объемных георешеток, и прикреплены к основанию ступенчато уложенных габионных тюфяков 1, а габионные тюфяки 1 выполнены из перфорированных дренажных труб, геомат и габионной сетки, обеспечивающей придание им призматической формы. Гибкая плита 5 первого ряда 8 габионных тюфяков 1 расположена с наружной стороны вдоль русловой части водоема в виде фартука 9. Остальные плиты 5, начиная с четвертого ряда габионных тюфяков 1, ступенчато врезаны в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте. Габионные тюфяки 1 второго и третьего ряда выполнены без армирующих плит 5. Техническое решение обеспечит надежную защиту прибрежных зон на предгорных и равнинных участках. 5 ил.

Подпорная стенка армогрунтовой конструкции для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва, содержащая ступенчато уложенные габионные тюфяки с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовый массив элементами, расположенными друг над другом и ступенчато врезанными в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте, с прохождением дальше линии возможного обрушения земляного массива, отличающаяся тем, что гибкие армирующие элементы выполнены в виде плит, состоящих из стеклопластиковой сетки и объемных георешеток, и прикреплены к основанию ступенчато уложенных габионных тюфяков, причем габионные тюфяки выполнены из перфорированных дренажных труб, геомат и габионной сетки, обеспечивающей придание им призматической формы, при этом гибкая плита первого ряда габионных тюфяков расположена с наружной стороны вдоль русловой части водоема в виде фартука, а остальные плиты, начиная с четвертого ряда габионных тюфяков, ступенчато врезаны в обрушаемый грунтовый массив откоса по всей его высоте, габионные тюфяки второго и третьего ряда выполнены без армирующих плит.