Способ возведения подпорной стенки комбинированной конструкции для защиты прибрежных зон от размыва 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 размыва. Известным техническим решением является

«Способ возведения подпорных стенок из габионов» (Патент RU №2336389) включает изготовление и укладку габионов в виде ступеней вдоль берега реки. Габионы размещают в решетчатых арматурных каркасах ступеней. Основным недостатком данного технического решения является потребность большого количества каменного материала и арматуры, повышающие материалоемкость и трудоемкость конструкции.

Наиболее близким техническим решением является «Способ возведение подпорных стен для защиты прибрежных зон от обрушения и размыва» (Патент RU №2645334), 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, отсутствие противоразмывочного устройства у подошвы сооружения при возможном глубоком размыве русла может привести к обрушению подпорных стен.

Из анализа известных технических решений выявлено, что технической проблемой в данной области является необходимость создания эффективных способов, 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 в способе возведения подпорных стен для защиты прибрежных зон от размыва комбинированной конструкции, включающем создание ступеней из послойно сложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков с дренажными устройствами, при этом тяжелые фашины изготавливают из мешков с грунтовым наполнителем и гибких оболочек, отличающийся тем, что ступени устраивают комбинированной конструкции, для возведения первой и второй ступени используют тяжелые фашины из мешков с грунтовым наполнителем и гибкой оболочкой, при этом в качестве гибкой оболочки используют геомат, уложенный в 2-3 слоя и перевязанный в трех местах, а габионные тюфяки выполняют из чередующих рядов биомат и перфорированных дренажных труб, которые размещают посередине в две линии, поверх которых укладывают габионную сетку, обеспечивая придание им призматической формы, при этом сверху второй ступени, на откосе предусматривают крепление из гибких тюфяков, заполнитель которых выполняют из плотных слоев геомат, уложенных по уклону откоса, а у подошвы первой ступени, вдоль наружного ряда тяжелых фашин и русла водоема монтируют гибкие плиты в виде фартука, которые выполняют из объемных георешеток, заполняют их гравием и галькой и оборачивают вокруг габионной сеткой.

Возведенные подпорные стенки одновременно выполняют функции защитного сооружения и дренажных устройств, обеспечивая надежную защиту прибрежному откосу от обрушения, и безопасный отвод грунтовых и поверхностных вод.

Изобретение проиллюстрировано на чертежах.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение прибрежного крепления из двухступенчатых подпорных стен;

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.

Подпорные стенки комбинированной конструкции состоят 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 геомат 6 и гибкой габионной сетки 7. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 8. Габионные тюфяки 4 состоят из слоев биомат 9, дренажных перфорированных труб 10 (уложенных в две линии посредине слоев биомат 9) 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.

Пример выполнения способа.

Подпорные стены комбинированной конструкции осуществляются и работают следующим образом.

Строительство ведется по участкам и количество участков возведения подпорных стен могут быть один, два и более. Вначале строится 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, биомат, габионных сеток, геосеток и георешеток. Нарезают их по размерам тяжелых фашин 3, габионных тюфяков 4, гибких тюфяков 12 и длины гибких плит (фартука 13). Далее изготавливают нужное количество мешков 5 заполненных местным (желательно растительным) грунтом, и на их основе тяжелых фашин 3, габионных тюфяков 4, гибких тюфяков 12 и фартука 13 из гибких плит. Изготовленные таким образом строительные изделия складывают вдоль прибрежного крепления недалеко от мест их монтажа. После чего разрабатывается и планируется площадка вдоль берега по ширине подпорных стен 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 на откосе монтируют 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 галкой обтягивают габионную сетку с соединением донных и верхних слоев сетки и прикреплением к сеткам 7 тяжелых фашин 3 первой ступени 1.

Точно также возводят подпорные стенки 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 тяжелых фашин, габионных и гибких тюфяков и прочность их сетчатых оболочек принимают в зависимости от действующих (возможных) максимальных гидродинамических нагрузок паводковых потоков расчетной обеспеченности. Наиболее эффективными с точки зрения технологии возведения и надежности работы подпорных стен являются: тяжелые фашины 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.

Подпорные стенки обладают высокой степени гибкости и водопроницаемости, работают как подпорные защитные стенки и как дренажи. Основные гидродинамические нагрузки паводковых потоков воспринимают 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, предусмотренная у подошвы сооружения гибкий фартук 13, загруженный снутри (георешеток) гравием и галькой предотвращает подмыв русла у подошвы сооружения и сдвиг прибрежного крепления с грунтовым массивом.

Использование геомат и биомат 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.

Таким образом, подпорные стенки комбинированной конструкции, 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.

Предлагаемый способ возведения подпорных стен комбинированной конструкции наиболее эффективно может быть использован для инженерной защиты прибрежных зон от возможного размыва и обрушения на равнинных и предгорных, труднодоступных участках малых рек.

Способ возведения подпорных стен комбинированной конструкции для защиты прибрежных зон от размыва относится к гидротехническому и природоохранному строительству. В способе, включающем создание ступеней из послойно сложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков с дренажными устройствами, согласно изобретению ступени устраивают комбинированной конструкции, причем для возведения первой ступени 1 и второй ступени 2 используют тяжелые фашины 3 из мешков с грунтовым наполнителем и гибкой оболочкой, в качестве которой используют геомат, уложенный в 2-3 слоя и перевязанный в трех местах, а габионные тюфяки 4 выполняют из слоев биомат 9 и перфорированных дренажных труб 10, уложенных в две линии посередине слоев биомат, поверх которых укладывают габионную сетку 11, обеспечивая придание габионным тюфякам 4 призматической формы. Сверху второй ступени 2, на откосе предусматривают крепление из гибких тюфяков 12, заполнитель которых выполняют из плотных слоев геомат 6, уложенных по уклону откоса. У подошвы первой ступени 1 вдоль наружного ряда тяжелых фашин 3 и русла водоема монтируют гибкие плиты в виде фартука 13, которые выполняют из объемных георешеток 14, заполняют их гравием и галькой и оборачивают вокруг габионной сеткой. Техническое решение обеспечит надежную защиту прибрежных зон на предгорных и равнинных участках. 7 ил.

Способ возведения подпорной стенки комбинированной конструкции для защиты прибрежных зон от размыва, включающий создание ступеней из послойно сложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков с дренажными устройствами, при этом тяжелые фашины изготавливают из мешков с грунтовым наполнителем и гибких оболочек, отличающийся тем, что ступени устраивают комбинированной конструкции, для возведения первой и второй ступени используют тяжелые фашины из мешков с грунтовым наполнителем и гибкой оболочкой, при этом в качестве гибкой оболочки используют геомат, уложенный в 2-3 слоя и перевязанный в трех местах, а габионные тюфяки выполняют из слоев биомат, дренажных перфорированных труб, уложенных в две линии посередине слоев биомат, и габионной сетки, уложенной сверху, обеспечивая придание габионным тюфякам призматической формы, при этом сверху второй ступени, на откосе предусматривают крепление из гибких тюфяков, заполнитель которых выполняют из плотных слоев геомат, уложенных по уклону откоса, у подошвы первой ступени и вдоль наружного ряда тяжелых фашин и русла водоема монтируют гибкие плиты в виде фартука, которые выполняют из объемных георешеток, заполняют их гравием и галькой и оборачивают вокруг габионной сеткой.