ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ ПЕРЕПАД КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к гидротехническому и мелиоративному строительству, и может быть использована в качестве сопрягающего сооружения для регулирования участков малых рек и каналов в земляных руслах на горных и предгорных их участках.
Известно аналогичное решение, содержащее одноступенчатый перепад, выполненный из ж.б. или каменных конструкций, используемый в качестве противоэрозионного сооружения [1. П.М. Степанов, И.Х. Овчаренко, П.С. Захаров ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ. - М.: Колос, 1980, с. 73-75.]. Основными недостатками данного технического решения являются низкая эффективность работы, а также большая материалоемкость конструкции.
Ближайшим аналогом является железобетонныей одноступенчатый перепад, устраиваемый на каналах как сопрягающее сооружение [2. Бахтин Б.М., Корюкин С.Н. Гидротехнические сооружения. - М.: Агропромиздат, 1991, с. 62-65.]
Недостатком ближайшего аналога является высокая материалоемкость и низкая эффективность его работы в условиях малых рек и каналов в земляных руслах с высокими уклонами.
Технический результат выражается в повышении эффективности конструкции.
Сущность одноступенчатого перепада характеризуется совокупностью общих с ближайшим аналогом признаков, содержащей, входную водосливную стенку и водобойный колодец из ж.б. элементов, и отличающимися от ближайшего аналога признаками, а именно: в основании водобойного колодца-ступени по всей площади уложен габионный тюфяк толщиной 0,3-0,4 м, а сверху габионного тюфяка устроена ячеистая прямоугольная коробчатая конструкция из железобетонных балок квадратного сечения, причем количество ячеек в коробчатой конструкции может быть два или четыре, при этом в конце колодца-ступени высота поперечной балки наращена до 1,5 м для ее работы в качестве водобойной стенки, ячейки в коробчатой конструкции над габионным тюфяком заполнены крупнообломочным каменным материалом толщиной 0,5-1,0 м. Вместе с тем, в колодце ж.б. балки коробчатой конструкции жестко связаны между собой и с водосливной стенкой, и разграничены с боковыми ограждающими стенками деформационными швами.
Сущность одноступенчатого перепада поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано продольное сечение перепада комбинированной конструкции по оси движения потока воды. На фиг. 2 - сооружение в плане. На фиг. 3 - поперечное сечение перепада.
Одноступенчатый перепад состоит из входной водосливной стенки 1, водобойного колодца - ступени 2 (гасителя энергии), габионного тюфяка 3 в основании, коробчатой конструкции ступени, состоящий из продольных 4 и поперечных 5 балок, совмещенных с водобойной стенкой 6 колодца 2, каменной загрузки 7, береговых ограждающих стен 8, разграниченных с помощью деформационных швов 9 с водосливной стенкой 1 и продольными балками 4.
Проектирование и расчет элементов одноступенчатого перепада осуществляется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с учетом фактических условий (топографических, гидрологических геологических и гидрогеологических) на рассматриваемом участке, где возводятся каналы и зарегулированные участки малых рек.
Все элементы одноступенчатого перепада возводятся на месте строительства сооружения. Вначале заготавливаются опалубочные щиты и арматурные каркасы по размерам монолитных конструкций перепада (водосливной стенки, ж.б. балок коробчатой конструкции и водобойной стенки), а также арматурные каркасы и гибионные сетки по размерам ограждающих стен. Затем осуществляется планировка строительной площадки и разрабатывают котлован под входной порог (водосливную стенку 1) и водобойный колодец-ступень 2, а также береговые ограждающие стенки 8. После, строительство начинают с водобойного колодца-ступени 2. Для этого планируют основание и монтируют габионный тюфяк 3 по всей площади основания ступени. Далее подготавливают основание под входную водосливную стенку 1, устанавливают опалубки с арматурными каркасами и заливают бетоном с уплотнением, таким образом возводят стенку. После чего над габионным тюфяком 3 возводят коробчатую конструкцию из монолитных ж.б. балок, сечение балок принимают квадратными с размерами 0,75×0,75 м или 1,0×1,0 м. На водобойной ступени количество ячеек в коробчатой конструкции принимают два или четыре, так как другое количество ячеек не дает необходимого эффекта. Затем возводят до необходимой высоты береговые подпорные стенки 8 перепада из армированных габионов, для этого подготавливают основание, устанавливают арматурные каркасы, внутри которых по ячейкам к решеткам каркаса прикрепляют габионные сеткии заполняют их каменным заполнителем. (Береговые ограждающие подпорные стенки могут быть выполнены и из монолитного железобетона). При этом между собой и водосливной стенкой железобетонные (продольные и поперечные) балки 4 соединяются жестко. А поперечные ж.б. балки 5 в конце ступени наращивают по высоте до 1,5 м (может быть и более), для использование их в качестве водобойных стенок 6 с целью эффективного гашения избыточной энергии потоков воды. При этом водосливная (входная) стенка 1 и продольные ж.б. балки 4, плотно прилегаемые к ограждающим стенам 8, разграничивают с ними деформационными швами 9. После набора необходимой прочности бетоном опалубки водосливной стенки и ж.б. балок, разбирают и увозят в место складирования. Все ячейки (промежутки) между ж.б. балками коробчатой конструкциина водобойной ступени загружают крупнообломочным каменным материалом 7(каменная загрузка) толщиной 0,5-1,0 м.
Одноступенчатый перепад комбинированной конструкции особенно эффективно в условиях предгорных и горных зон земляных каналов и регулируемых участков малых рек, где интенсивно развиваются глубинные эрозионные процессы. В период эксплуатации перепада при прохождении водных потоков с максимальными расходами через сооружение в колодце ступени образуется затопленный гидравлический прыжок, способствующий гашению избыточной энергии потока. Вместе с тем, из-за гибкости и водопроницаемости конструкции часть потока воды проходит через габионный тюфяк основания и каменные загрузки колодца. В результате происходит рассредоточения и относительно равномерное распределение, действующих гидродинамических нагрузок потоков воды по всемуколодцу, стенкам и балкам коробчатой конструкции. При этом под основанием колодца (габионного тюфяка) и береговых примыканий не возникают опасные фильтрационные противодавления и деформации грунтов. Наличие габионного тюфяка под основанием и коробчатой конструкции с каменными загрузками на водобойной ступени повышают эффективность работы перепада. Таким образом, перепад, предлагаемой комбинированной конструкции, обеспечивает эффективное гашение избыточной энергии водных потоков и надежность работы всего сооружения.