Способ возведения подводного волнолома Советский патент 1993 года по МПК E02B3/06 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности, строительству берегоукрепительных сооружений на пляжных откосах морей и водохранилищ.

Цель изобретения - упрощение и удешевление технологии возведения, повышение эффективности и надежности подводного волнолома.

Указанная цель достигается тем, что при возведении подводного волнолома путем укладывания на песчаный откос щебня и камня в виде призмы, гребень которой формируют на том месте откоса, где глубина составляет 1,6 высоты волны, и заглубляют на половину высоты волны расчетной обеспеченности, сначала на песчаный откос отсыпают каменную массу, а затем на каменную1 призму, образовавшуюся с естественным заложением откосов, отсыпают щебень. Объем щебня берется таким же. что и в прототипе.

Предлагаемое техническое решение от прототипа отличается тем, что каменная

масса укладывается отсыпкой непосредственно на песчаный откос без устройства постели из щебня и дополнительного формирования самой призмы, а щебень отсыпают в виде слоя поверх каменной массы.

На фиг.1: 1 - каменная призма, полученная отсыпкой непосредственно на песчаный откос; 2 - слой щебня; 3 - песчаный откос; 4 - поверхность спокойной воды. Гребень призмы расположен на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, и заглублен на половину высоты волны.

Под действием волны и стекающего по откосу потока происходит некоторый размыв откоса около подошв призмы, преимущественно со стороны берега, с образованием ям размыва. Частицы щебня постепенно, начиная снизу, перемещаются в ямы размыва и в конечном счете покрывают их дно ровным и плотным слоем, который предотвращает дальнейший размыв откоса и углубление ям.

00

о

CJ

IV 00

ю

В результате переработки под действием волн и стока волнолом и прилегающая часть откоса приобретают удобообтекае- мую форму с малым гидравлическим сопротивлением. Такое утверждение согласуется со всеобщим принципом взаимодействия открытой системы с окружающей средой, каковыми являются деформируемый волнолом и волна со стоком.

Вследствие приобретения волноломом удобообтекаемой формы его гидродинамическое сопротивление стоку понижается, что способствует сохранению энергии стекающего потока, необходимой для гашения последующей волны. Таким образом волно- гасящая-эффективность волнолома, возведенного по предлагаемому способу выше, чем у прототипа.

По предлагаемому способу формирование волнолома производится волной и стоком без участия человеческого труда. Форма волнолома через некоторое время после возведения стабилизируется в состоянии наименьшего гидравлического сопротивления и в дальнейшем не изменяется, так как дно ям размыва надежно закрепля- ется щебнем, а сама каменная масса в призме является неразмываемой. При случайном нарушении сплошности крепления дна происходит последующая продвиж- ка щебня, оставшегося на откосе, и устранение случайного разрушения.

Вид окончательно сформировавшегося волнолома показан на фиг.2, где обозначены: 1 - каменная призма; 2 - щебень; 3 - песчаный откос; 4 - поверхность спокойной воды.

Способ осуществляется следующим образом. Каменную массу отсыпают непосредственно на песчаный откос с углом естественного откоса. Специальная постель не устраивается, каменная призма дополнительно не формируется. Слой щебня в количестве, необходимом по прототипу, отсыпается на оба откоса призмы слоем также углом естественного откоса. Формирование волнолома с очертаниями, оказывающими минимальное гидродинамическое сопротивление стоку, производится естественными силами без участия человеческого труда.

Предлагаемый способ возведения волнолома опробован на моделях s волновом лотке, В качестве натурного объекта приняты сооружения инженерной защиты правого берега р. Волги между городами Чебоксары и Иовочебоксарск. Исходя из располагаемых размеров лотка (длина 10, высота 0,6, ширина 0,7 м) геометрический масштаб откоса, волны и материала волнолома выбран 1:50. Таким образом глубина спокойной воды составляла 200, высота откоса 250 мм. Каменная масса моделировалась гравием размерами частиц 7-10 мм, а

щебень - 5-7 мм. Начальное заложение песчаного откоса 1:6. Крупность песка откоса - 0,3 мм. Материал модели каменной массы проверен на неразмываемость на откосе и в призме. Материал модели щебня неразмываемый на откосе, а на призме под действием волн и стока находится в предельном равновесии. Волны создавались волнопро- дуктом типа качающейся стенки с приводом от электромотора постоянного тока через

5 автоматически действующий реверсивный редуктор. Испытания проведены на высоте волн около 40 мм, длине 800 мм. Период волны поддерживался в пределах 1,4-1,6 с. Опыты проводились до полной стабилиза0 ции откоса и волнолома, продолжительность опытов составляла около 45 ч.

Для изготовления модели затрачено

крупного гравия 2660 см , мелкого - 2500

- см . Толщина постели на модели 10 мм, вы5 пуск краев 70 мм.

Призма из крупного гравия несколько деформировалась за счет округления гребня вследствие свала неустойчиво лежащих частиц. Около постели со стороны берега по

0 мере действия волн стала образовываться яма плавного очертания, куда постепенно переместился весь материал постели из выпуска и частично материал из призмы. Со стороны водохранилища яма образовалась

5 незначительной величины, постель почти не деформировалась. Следует подчеркнуть, что постель со стороны берега подверглась полностью деформации. Дно ямы размыва в непосредственной близости от призмы по0 крылось плотным слоем щебня, вдали от нее дно ямы- оказалось покрытым отдельными частицами. Это свидетельствует о том, что волнолом по прототипу ненадежен, так как при дальнейшем углублении ямы размыва

5 под действием более мощных волн возможно сваливание в него и каменной массы. Откос в прибрежной части несколько деформировался, а бровка бермы переместилась в сторону берега. Деформация откоса про0 изошла в меньшей степени, чем при отсутствии волнолома.

По мере действия волн и стока сначала с прибрежной стороны стала развиваться яма размыва с переносом песка в приурез5 Ную зону. Почти одновременно с развитием ямы мелкий гравий с откоса призмы из крупного гравия частица за частицей, начиная снизу, стал перемещаться на дно ямы. К концу опыта весь мелкий гравий с откоса переместился на дно ямы, покрыла его ровным и плотным слоем по всей поверхности. Отдельные частицы крупного гравия с гребня свалились из-за первоначальной неустойчивости. Яма размыва со стороны водохранилища образовалась небольшой величины. Перенос песка из прибрежной части откоса через волнолом не наблюдался. Откос после волнового воздействия в прибрежной части остался ровным, а бровка бермы осталась на месте.

На изготовление модели волнолома по предлагаемому способу израсходовано крупного гравия 2640 см , а мелкого - 2250 см . Суммарный объем материала волнолома оказался практически одинаковым с прототипом, меньше на 6%.

Наличие экономического эффекта предлагаемого способа подтверждается расчетами. Расчеты выполнены для волнолома длиной 1 м. Высота волны принята hn 2,0 м, заложение откоса 1:6.

Гребень волнолома расположен там, где глубина спокойной воды Н 1.6 hn 3.2 м, заглубление гребня hr 0,5 hn 1,0 м.

Данные прототипа: заложение откоса призмы со стороны берега 1:2, со стороны водохранилища 1:3: длина постели по откосу Ln 18,5 м: толщина постели дп 0,5 м: объем камня в призме Vk 8,25 объем щебня в постели ЛЦ. 9,25 м ; суммарный объем материала волнолома Vc 17,5 м : площадь постели из щебня Рщ 18,5 м ; площадь верхней поверхности каменной- призмы FK 11,7 м .

В расчетах принимается, что объемы камня и щебня по предлагаемому способу такие же, что и по прототипу.

Технология возведения волнолома по прототипу следующая:

1) равнение песчаного откоса под водой для размещения постели;

2) устройство подстилающего слоя из щебня при отсыпке плавучими кранами в воду;

3) равнение постели под водой; А) устройство каменной наброски в воду плавучими кранами:

5) формирование тела волнолома, т.е. откосов под водой.

Технология возведения волнолома по предлагаемому способу:

1) устройство каменной наброски в воду плавучими кранами;

2) устройство щебеночной отсыпки в поду плавучими кранами,

Стоимость работ и трудозатраты под- считаны по СНиП 1У-5-82, результаты помещены в таблице.

Из расчетов следует, что по прототипу для возведения 1 п,м волнолома требуется прямых затрат 175 руб., а по предлагаемому способу - 11 руб., т.е. экономия прямых затрат составляет 164 руб. на 1 п.м.

Если цену камня и щебня принять 20 руб. м3, то стоимость материала 1 п.м волнолома составляет 350 руб.

Стоимость волнолома длиной 1 м с учетом затрат на материал и оплату труда по прототипу 350+175 525 руб., а по предлагаемому способу 350 + 11 361 руб. Таким образом, стоимость волнолома, возведен- ного по предлагаемому способу, снижается на 31 %. Такой экономический эффект достигается за счет существенного упрощения технологии возведения волнолома.

Приведенные материалы доказывают

повышение волногэсящей эффективности и

надежности, и упрощение и удешевление

волнолома, построенного по предлагаемой

технологии, по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ возведения подводного волнолома, при котором на песчаный откос укладывают щебень и камень в виде призмы, гребень которой заглубляют на половину высоты волны расчетной обеспеченности и располагают на том месте откос.а, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии возведения, повышения эффективности и надежности, на песчаный откос отсыпают камень, после чего на образованную каменную призму с естественным заложением откосов отсыпают щебень.

Расчет прямых и трудовых затрат на возведение 1 п.м волнолома

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к строительству берегоукрепительных сооружений на пляжных откосах морей и водохранилищ. С целью упрощения и удешевления технологии возведения, повышения эффективности и надежности волнолома на песчаный откос укладывают щебень и камень в виде призмы, гребень которой заглублен на половину высоты волны расчетной обеспеченности и расположен на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, причем на песчаный откос сначала отсыпают каменную массу, а затем на полученную призму с естественным заложением откосов отсыпают щебень. 2 ил.

Продолжение таблицы

Фиг. г