СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДПОРНЫХ СТЕН ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРИБРЕЖНЫХ ЗОН РЕК ОТ ОБРУШЕНИЯ И РАЗМЫВА
METHOD OF ERECTING RETAINING WALLS FOR PROTECTION OF ZONES OF RIVER BANKS FROM CAVING AND EROSION

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 [1], включающее изготовление и укладку габионов 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.
Относительно близким техническим решением является «Способ возведение подпорных стен биопозитивной конструкции» [2], включающий изготовление и укладку тяжелых фашин и габионных тюфяков из местных материалов. Основным недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность его работы при наличии деформационных и оползневых процессов в прибрежных грунтовых массивах, приводящих к обрушению откосов.
Цель изобретения - повышение эффективности работы в условиях предгорных и равнинных участков малых рек.
Указанная цель достигается тем, что в способе возведения подпорных стен, включающем прибрежное крепление, содержащее два вида подпорных стен, расположенных друг над другом, первый вид из двух ступеней, послойно сложенных из тяжелых фашин и габионных тюфяков, при этом тяжелые фашины выполнены диаметром 0,5-0,7 м и длиной 2-2,5 м из мешков с грунтовым заполнителем и гибких оболочек из плотных слоев сухого камыша и габионной сетки, а габионные тюфяки выполнены из легких фашин и перфорированных труб, выше второй ступени предусматривают второй вид подпорных стен, состоящий из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов, габионные тюфяки выполняют длиной 2-2,5 м, шириной 1,0-1,5 м и высотой 0,5-0,7 м из легких фашин и перфорированных труб, уложенных чередующими рядами и завернутых в габионную сетку, к которой по основанию тюфяков и по всей их длине прикрепляют гибкие армирующие сетки из стеклопластиковых материалов, шириной, в два и более раз большей ширины тюфяков, при этом гибкие армирующие сетки габионных тюфяков ступенчато врезают в обрушаемый и размываемый грунтовой массив откоса по всей его высоте так, чтобы глубина врезов доходила до устойчивых грунтов за пределы линии возможного обрушения земляного массива откоса. При этом подпорные стенки из двух ступенчато уложенных тяжелых фашин и много ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов образуют армогрунтовую конструкцию, обеспечивающую повышение устойчивости обрушаемого земляного массива откоса.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение прибрежного крепления из тяжелых фашин и габионных тюфяков; на фиг. 2 - план участка прибрежного крепления; на фиг. 3 - тяжелая фашина в аксонометрии с разрезом; на фиг. 4 - габионный тюфяк с гибкой армирующей грунтовой массив сеткой; на фиг. 5 показана легкая фашина из сухого камыша.
Подпорные стенки для защиты прибрежных зон рек от обрушения и размыва содержит два вида подпорных стенок: первый вид из двух ступенчато уложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков, второй вид из многоступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов. Подпорные стенки первого вида состоят из двух ступеней: первая ступень 1 и вторая ступень 2 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 плодородным растительным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников; а оболочка - из сухого камыша 6 и гибкой габионной сетки 7. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 8. Габионные тюфяки 4 состоят из легких фашин 9, перфорированных труб 10 и габионной сетки 11. Второй вид подпорных стен состоит из многоступенчато уложенных габионных тюфяков 4, по основанию которых прикреплены гибкие сетки 12, шириной, в два и более раз большей ширины тюфяков, из стеклопластиковых материалов, при этом гибкие армирующие сетки 12 габионных тюфяков 4 ступенчато врезаны в обрушаемый грунтовой массив откоса по всей его высоте так, чтобы глубина врезов доходила до устойчивых грунтов за пределы линии возможного обрушения земляного массива откоса.
Подпорные стенки для защиты прибрежных зон рек от обрушения и размыва осуществляются и работают следующим образом.
Все элементы креплений подпорных стен обеих видов изготавливаются в основном на месте укладки с использованием механических приспособлений и строительной техники. Вначале заготавливают необходимое количество тяжелых фашин 3, легких фашин 9, габионных тюфяков 4 и гибких сеток 12. Для изготовления тяжелых фашин 3 используют сухой созревший камыш 6 в необходимом объеме и мешки 5 из геосетки (размеры мешков в поперечном сечении могут иметь следующие 20×20 см, 25×25 см, 35×35 см и другие, а длина 40 см, 45 см и 50 см). Затем заполняют мешки 5 плодородным грунтом с добавлением семян растений, приспособленных к местным условиям. Далее отрезают и заготавливают габионные сетки 7 и сухой камыш 6 по размерам фашин. После чего из этих материалов и изделий изготавливают тяжелые фашины 3 в необходимом количестве. Полученные фашины (длиной 2-2,5 м) дополнительно перевязывают в нескольких (2-3) местах оцинкованной проволокой и в местах перевязки с двух сторон фашин предусматривают ручки-петли 8 для их монтажа. Затем изготавливают легкие фашины 9 в необходимом количестве. А габионные тюфяки 4 выполняют из чередующих рядов легких фашин 9 и перфорированных труб 10, завернутых в габионную сетку 11 (длиной 2-2,5 м, шириной 1,0-1,5 м и толщиной 0,5-0,7 м). Диаметр перфорированных полимерных труб 10 принимают 40-60 см. А гибкие армирующие сетки 12 выполняют с ячейками размерами с 10×10 см до 20×20 см из высокопрочных стеклопластиковых материалов (или геосетки). Изготовленные таким образом тяжелые фашины 3 и габионные тюфяки 4 с гибкими сетками 12 складывают вдоль прибрежного крепления недалеко от мест их монтажа. После чего разрабатывается траншея вдоль берега по ширине подпорных стенок, траншея разбивается на участки и монтаж осуществляется по участкам. И по длине первого участка раскладываются в длину два ряда тяжелых фашин 3 и соединяются они между собой металлической проволокой. Затем выше рядов тяжелых фашин 3 разрабатывают грунт и планируют до коренных устойчивых грунтов, и сверху рядов этих фашин продольно к ним укладывают в один ряд габионные тюфяки 4 с гибкими сетками 12 (армирующими грунтовой массив), и прикрепляют их к тяжелым фашинам 3 в основании. Далее сверху гибких сеток 12 укладывают местный грунт с уплотнением до уровня верха габионных тюфяков 4. Затем отступив на ширину первой ступени 1, сверху габионных тюфяков 4 и вдоль берега укладывают в один ряд тяжелые фашины 3 и прикрепляют их к сетке 11 габионных тюфяков 4 на площадке первой ступени 1. А сверху ряда тяжелых фашин 3 продольно к ним укладывают в один плотный ряд габионные тюфяки 4 с гибкими сетками 12, армирующими грунтовый массив. Сверху гибких сеток 12 также укладывают местный грунт до уровня верха габионных тюфяков 4 (которые образуют площадку второй ступени 2). Выше 2 ступени разрабатывают грунт до устойчивых грунтов и укладывают ступенчато габионные тюфяки 4 с армирующими грунт гибкими сетками 12. При этом первый слой габонных тюфяков 4 укладывают на уровне площадки 2 ступени, отступив на ширину ступени (пол ширины габионных тюфяков 4), с врезкой армирующих гибких сеток 12 до устойчивых грунтов и сверху них насыпают разработанный грунт с уплотнением и разравниванием до отметки верха тюфяков. Второй слой тюфяков 4 укладывают с образованием ступени, т.е. с перемещением в сторону грунтового массива до половины ширины тюфяков первого слоя, затем также насыпают и уплотняют грунт сверху армирующих гибких сеток 12 до уровня верха тюфяков 4 второго слоя. Таким образом, строят все остальные слои (ступени) прибрежного крепления до верха обрушаемого грунтового массива (до отметок не менее на 1 м выше уровня высоких вод). При этом гибкие армирующие сетки 12 должны быть врезаны в откос горизонтально или с небольшим уклоном, не превышающим 0,0001. Размеры и толщина гибких армирующих сеток 12 (в т.ч. и размеры ячеек) и прочность их конструкции принимают в зависимости от возможных максимальных растягивающих сил, возникающих при сдвиге земляных масс.
Подпорные стенки для защиты прибрежных зон рек от обрушения и размыва обладают высокой степени гибкости и водопроницаемости, работают таким образом. Основные гидродинамические нагрузки грунтового массива и фильтрационного потока воды воспринимают габионные тюфяки 4 с армирующими элементами 12, ступенчато уложенные на откосе, а также двухступенчатые стенки из тяжелых фашин 3 и габионных тюфяков 4, устроенные у подошвы откоса.
В сооружении из-за того, что габионные тюфяки 4 выполнены гибкой конструкции с дренажными устройствами и армирующими грунт гибкими сетками 12, 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 сеток 12 образуются необходимые силы сцепления и трения грунтов, надежно удерживающие грунтовой массив от возможного сползания или обрушения. Кроме того, предусмотренная у подошвы сооружения двухступенчатая стенка предотвращает размыв и сдвиг откосного крепления с грунтовым массивом, обеспечивает полный перехват и безопасный отвод грунтового фильтрационного потока, в т.ч. и поверхностного стока, стекаемого с прибрежного склона. Здесь габионные тюфяки 4 с армирующими сетками 12 и тяжелые фашины в основании 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 камыша в легких фашинах и 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. Со временем все сооружение из тяжелых фашин и габионных тюфяков полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет оно превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.
Таким образом, подпорные стенки, возведенные предлагаемым способом, обеспечивают надежную защиту прибрежным зонам на их предгорных и равнинных участках, где возможны размывы русла и обрушения грунтовых массивов, при этом они будут превращаться в природоохранные конструкции, которое помогает развитию природы и включаются в экосистему территории.
Подпорные стенки, возведенные предлагаемым способом, 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 10-14 метров.
Источник информации
1. Патент РФ №2336389, кл. E02B 3/12, 2008. Способ возведения подпорной стенки из габионов./Курбанов С.О. и др. Бюл. №29 от 20.10.2008.
2. Патент РФ №2449081, кл. E02B 3/12. Способ возведения подпорной стенки биопозитивной конструкции / Курбанов С.О. и др., Бюл. №12 от 27.04.2012.