полузапруда комбинированной конструкции

Формула изобретения

1. Полузапруда комбинированной конструкции, содержащая габионные тюфяки, отличающаяся тем, что габионные тюфяки выполнены из мешков с местным грунтом, соединенных между собой с помощью металлической проволоки, и уложены послойно плотными рядами доверху внутри клеток прямоугольного призматического каркаса, состоящего из элементов деревянных решетчатых ряжей, внутри которого по намеченным клеткам растянуты габионные сетки, соединенные между собой и прикрепленные к элементам деревянных решетчатых ряжей, а в основании и по бокам клеток каркаса уложены легкие фашины с образованием плотных однослойных рядов, причем в основании фашины уложены горизонтально по направлению полузапруды, а по бокам - вертикально с прикреплением их к габионной сетке.

2. Полузапруда по п.1, отличающаяся тем, что вокруг оголовка полузапруды забиты деревянные сваи, которые соединены между собой и с габионными тюфяками арматурной проволокой, прикрепленной к анкерам, устроенным в береговом откосе выше его крепления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве руслорегулировочных и берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек.

Известна полузапруда [1] комбинированной конструкции, состоящей из ступенчатого лотка и гибкой головной части. Лоток выполнен из железобетонных Г-образных блоков, расположенных в ряд попарно друг против друга. При этом наиболее высокие блоки установлены в корневой части, врезанной в берег, а относительно низкие - спереди. Снаружи и сбоку рядом стоящие блоки жестко соединены между собой, а сверху поперек лотка установлены ребра жесткости. Лоток спереди закрыт арматурной решеткой, внутри заполнен гравием и галькой. Гибкая головная часть полузапруды выполнена из сборных бетонных кубов, шарнирно соединенных между собой и арматруным поясом лотка. Основным недостатком данного технического решения является, то, что для его реализации требуется большое количество железобетонных и бетонных блоков.

Наиболее близким аналогом является полузапруда [2], содержащая габионные тюфяки. Недостатком данного технического решения является, то что она при скоростях потока более 2 м/с быстро разрушается. Под ударным воздействием крупных наносов в период паводков разрываются клетки габионной сетки, в результате рассыпается каменный заполнитель и разваливается весь габионный тюфяк. Кроме того, для строительства полузапруд требуется большое количество каменного материала.

Цель изобретения - снижения материальных затрат на строительство сооружения, повышение эффективности и биопозитивности его конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в полузапруде комбинированной конструкции, содержащей габионные тюфяки, габионные тюфяки выполнены из мешков с местным грунтом, соединенных между собой с помощью металлической проволоки, и уложены послойно плотными рядами до верху внутри клеток прямоугольного призматического каркаса, состоящего из элементов деревянных решетчатых ряжей. Внутри каркаса по намеченным клеткам растянуты габионные сетки, соединенные между собой и прикрепленные к элементам деревянных решетчатых ряжей. А в основании и по бокам клеток каркаса уложены легкие фашины с образованием плотных однослойных рядов, причем в основании фашины уложены горизонтально по направлению полузапруды, а по бокам - вертикально с прикреплением их к габионной сетке. При этом вокруг оголовка полузапруды забиты деревянные сваи, которые соединены между собой и с габионными тюфяками арматурной проволокой, прикрепленной к анкерам, устроенным в береговом откосе выше его крепления.

На фиг.1 показано сечение по продольной оси полузапруды; на фиг.2 - то же самое в плане; на фиг.3 показано поперечное сечение полузапруды; на фиг.4 показана легкая фашина.

Полузапруда комбинированной конструкции состоит из деревянных решетчатых ряж 1, образующих призматическую и ячеистую конструкцию сооружения, внутри которой устроены габионные тюфяки 2, выполненные из мешков 3 с местным грунтом, послойно уложенных в гибкую оболочку из легких фашин 4 и габионной сетки 5, растянутой внутри клеток деревянных решетчатых ряж полузапруды. В одной полузапруде устраиваются не менее трех клеток, соответственно с тремя и более габионными тюфяками 2, прочно соединенных между собой с помощью металлической проволоки. Вокруг оголовка полузапруды забиваются деревянные сваи 6, прочно соединенные между собой и габионными тюфяками 2 с помощью арматурной проволоки 7, прикрепленной к анкерам 8, устроенным в береговом откосе выше крепления. Полузапруды располагаются на определенном расстоянии друг от друга. Береговой откос за полузапрудами и между ними укрепляется габионными тюфяками 9, заполнителями которых являются только легкие фашины 4.

Полузапруда комбинированной конструкции строится следующим образом.

Разрабатывается траншея под полузапруду с уклоном и направлением против течения от берега в сторону русла реки. Монтируются заранее изготовленные элементы деревянных решетчатых ряж 1 в виде прямоугольного призматического каркаса, внутри которого по намеченным клеткам растягиваются габионные сетки 5 с соединением между собой и прикреплением их к элементам ряж 1 так, чтобы верхняя часть каркаса оставалась открытой. Далее, внутри каркаса полузапруды по клеткам в основание и по бокам укладываются легкие фашины 4 с образованием плотных однослойных рядов. При этом в основание укладываются фашины 4 горизонтально по направлению сооружения, а по бокам - вертикально с прикреплением их к габионной сетке 5. Внутренняя часть каркаса по клеткам в фашинных оболочках заполняются мешками 3 из местного грунта, укладываемыми послойно плотными рядами до верху. Сверху мешков укладывается еще один ряд легких фашин 4 так, чтобы они плотно перекрывали весь верхний ряд мешков 3. А сверху фашинного слоя плотно по всей длине полузапруды растягивается габионная сетка 5 с прикреплением ее к боковым участкам сетки и к элементам ряж 1. Вокруг головной части (оголовка) полузапруды на определенном расстоянии друг от друга забиваются деревянные сваи 6 так, чтобы они вплотную прилегали к ряжевым стенкам сооружения. Деревянные сваи 6 прочно соединяются между собой и габионными тюфяками 2 с помощью арматурной проволоки 7, которая с натяжением прикрепляется к анкерам 8, устроенным в береговом откосе. Участки берегового откоса между полузапрудами и за ними укрепляются габионными тюфяками 9, заполнителями которых являются только легкие фашины 4.

Для заполнения мешков 3 может быть использован любой местный грунт 1 и 2 группы. При этом самый верхний ряд мешков 3 должен быть из плодородного растительного грунта с целью обеспечения быстрого зарастания растительностью сооружения. Материалом для мешков рекомендуется использовать геотекстиль.

Длина полузапруд, расстояние между ними, их ширина и высота, количество свай определяются из условия обеспечения устойчивости и прочности сооружения с учетом гидродинамических и гидрологических условий реки.

Полузапруда комбинированной конструкции работает следующем образом.

Основную нагрузку паводкового потока воспринимают полузапруды и обеспечивают гашение и рассредоточение ее на большую площадь. Расположение их с уклоном и направлением против течения способствует отклонению поверхностного (прибрежного) слоя воды от берега в сторону русла реки. Полузапруды работают, и как водосливы, и как дренажные устройства. Деревянные сваи 6 и ряжи 1 обеспечивают устойчивость против сдвигающих гидродинамических сил паводкового потока. Гибкость конструкции предотвращает сосредоточение этих сил в узких местах, тем самым прочность сооружения повышается. В промежутках между полузапрудами возникают зоны завихрения, где происходит завлечение и заиления наносов. При размыве русла у оголовок сооружений под головных частей полузапруд будут образовываться ямы размыва. Ямы размыва периодически будут заилятся, размываться и со временем промежутки между сваями забьются хворостом и плавником. После чего ямы размыва полностью заилятся и зарастут растительностью. В случае максимально возможных размывов русла до основания свай 6 полузапруды будут работать надежно. В образовавшиеся глубокие ямы размыва будут опускаться головные части полузапруд и будут лежать по линии естественного откоса. При этом произойдет натяжение арматурной (анкерной) проволоки 7, тем самым возникающие нагрузки на габионные сетки 5 уменьшаются и прочность тюфяков 4 возрастает, хотя деревянные элементы ряжевых конструкций 1 будут частично разрушены при этом. Основными несущими элементами сооружений являются габионные сетки 5 и арматурные проволоки 7. А деревянные ряжевые конструкции 1 в большей части являются монтажными конструкциями, чем несущими. И так они через 3-4 года разрушаться. К этому времени полузапруды и промежутки между ними зарастут травой и кустарниками. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле полузапруд и берегового откоса, прочность и устойчивость сооружений будет повышаться. В результате эти сооружения будут сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны. Вместе с тем создаются и благоприятные условия для размножения рыб, на участках русла реки между полузапрудами образуются застойные и заросшие растительностью зоны. Как известно, мальки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.

Таким образом, береговое крепление с полузапрудами предлагаемой комбинированной конструкции будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.

Полузапруды комбинированной конструкции наиболее эффективно могут быть использованы на равнинных участках рек и частично на предгорных участках с уклонами I<0,0015. Эти конструкции наиболее полно отвечают современным требованиям природоохранного законодательства и закона о безопасности гидротехнических сооружений, обеспечивают одновременно и противопаводковую защиту и восстановление прибрежной водоохранной зоны.

Источники информации

1. Полузапруда и способ ее строительства. SU 2076168, МПК Е02В 3/06. 1997. /Курбанов C.O., Тутаев А.А./

2. Алтунин С.Т. Регулирование русел. Сельхозиздат. М., 1956, с.92-94.