СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОТКОСНОГО КРЕПЛЕНИЯ БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD FOR ERECTION OF SLOPE FIXATION OF BIOPOSITIVE STRUCTURE

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве природоохранных, берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.
Относительно близким техническим решением является способ возведения габионного крепления [1], включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов призматической формы. Перед укладкой габионов на основание пористое пространство между камнями заполняют плодородным грунтом с высевом семян влаголюбивых растений с развитой корневой системой. После чего выдерживают их в водяной или влажной среде до полного прорастания и армирования корневой системой, при этом сам габион выполняют с наклонным призматическим каркасом, содержащим в центре шарнир, который соединяет растяжки с шарнирами в вершинах габиона. Габионы укладывают слоями со сдвигом поперечных швов в поперечном сечении русла, а между слоями выполняют швы плодородного грунта. Основными недостатками данного технического решения являются:
- сложность конструкции и способа возведения;
- потребность большого количества каменного материала;
- растительный грунт между габионами и их камнями, а также в основании будет размываться при гидродинамическом воздействии паводкового потока, потребуются дополнительные затраты на дренажные и противофильтрационные мероприятия.
Цель изобретения - повышение эффективности и биопозитивности конструкции и снижения материальных затрат на строительство.
Указанная цель достигается тем, что в способе возведения гибкого откосного крепления биопозитивной конструкции, выполненного в виде гибких тюфяков, состоящих из сетчатых оболочек, заполнителя из грунта и легких фашин. Перед укладкой тюфяков в начале в основании натягивают металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки, сверху которой прикрепляют геосетку с карманами, расположенными параллельными рядами на расстоянии друг от друга, затем карманы заполняют плодородным грунтом с высевом семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой, в промежутках между рядами карман укладывают местный или каменный грунт до уровня верха выпуклости карман, а сверху слоев грунта и карманов плотными рядами укладывают легкие фашины, после чего сверху слоя фашин натягивают габионную сетку и прикрепляют ее к металлическим проволокам основании. При этом крупноячеистую сетку в основании выполняют из оцинкованной проволоки диаметром 4-6 мм и прикрепляют к анкерам, которые устраивают в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга, а легкие фашины диаметром 10-15 см изготавливают из сухого камыша, длиной 1,7-2,2 м.
На фиг.1 показано поперечное сечение берегозащитного сооружения с гибким откосным креплением биопозитивной конструкции; на фиг.2 - то же самое в плане, на фиг.3 - легкая фашина из камыша.
Гибкое откосное крепление биопозитивной конструкции состоит из тюфяков 1, гибко соединенных между собой, металлических проволок 2, растянутых в основании с образованием крупноячеистой сетки, геосетки 3 с карманами, расположенными параллельными рядами и заполненными плодородным растительным грунтом 4, местного (каменного) грунта 5, уложенного между рядами карманов, легких фашин 6 из сухого камыша, уложенных плотными рядами по всей площади тюфяков 1 сверху слоев местного грунта 5, и карманов с растительным грунтом 4, габионной сетки 7, натянутой сверху слоя фашин 6 и прикрепленной к металлическим проволокам 2 основания. А металлические проволоки 2, в свою очередь, прикреплены к бетонным анкерам 8, устроенным в откосе выше крепления.
Способ возведения гибкого откосного крепления биопозитивной конструкции осуществляется и работает следующим образом.
По предлагаемому способу заранее заготавливаются плодородный растительный грунт 4 и легкие фашины 6 из сухого камыша. После планируется откос, намечаются места устройства анкеров 8, разрабатываются ямы глубиной 0,5-0,7 м, устраиваются опалубки с установкой анкеров, заливается бетон (М-100). После набора прочности бетона заравнивается откос и устраивается песчаная подготовка толщиной 10-15 см, по всей длине откосного крепления и по размерам тюфяков 1 растягивают металлические оцинкованные проволоки 2 (⌀3-4 мм) с образованием крупноячеистой сетки (с ячейками 1×1 м или 1,5×1,5 м) и прикрепляют их к анкерным проволокам (⌀8-10 мм). Затем сверху по размеру нижнего тюфяка 1 раскладывают геосетку 3 с карманами для растительного грунта 4 и прикрепляют ее к проволокам 2. Далее карманы плотно заполняют плодородным грунтом 4 с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой. Между рядами кармана укладывают слой местного грунта 5 и разравнивают его до верха выпуклости кармана. Сверху слоя грунта 5 и кармана по всей площади тюфяка 1 плотно укладывают легкие фашины 6. Одновременно сверху слоя фашин 6 натягивают габионную сетку 7 и прикрепляют ее к металлическим проволокам 2 основания по границам тюфяка 1. Далее по такой же технологии возводят следующий (второй и, в случае необходимости, третий) тюфяк по длине укрепляемого откоса. Таким образом, по участкам и по очереди снизу вверх монтируют гибкие тюфяки 1 по всей длине защищаемого берега. При этом рекомендуется принимать длину тюфяков 8-10 м, ширину 3-5 м, а количество тюфяков - не менее 2 штук по длине откоса. Тюфяки 1 между собой соединяются гибко с помощью металлических проволок 2 и габионной сетки 7. После завершения монтажа тюфяков 1 желательно их поливать водой, особенно места расположения кармана с растительным грунтом, чтобы быстрее заросли семена растений и развилась их корневая система.
В процессе эксплуатации гидродинамические нагрузки паводкового потока будут рассредоточиваться и частично гаситься из-за гибкости и мягкой волнообразной формы предлагаемого крепления. При этом часть струи прибрежного потока проходит через тюфяки в тело откоса и обратно из откоса в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций под креплением и в грунтах откоса. Гибкие тюфяки работают и как защитное крепление, и как дренажи. При размыве русла ниже низа крепления нижний ряд тюфяков 1 будет опускаться под действием собственной силы тяжести в образовавшуюся воронку размыва и произойдет натяжение металлических проволок 2. В случае максимально возможного размыва русла, нижний ряд тюфяков 1 примет вертикальное висячее положение, и при этом сползание крепления не будет происходить, только сильнее будут натянуты соединительные проволоки 2 и крепежные проволоки анкеров 8. И в вертикальном положении тюфяки 1 сохраняют свою форму, из-за устройства кармана с растительным грунтом 4, расположенным параллельными рядами в нижней сетчатой оболочке тюфяков 1, и использования легких фашин 6 с габионной сеткой 7, прикрепленной к крепежным проволокам. Вместе с тем фашины 1 в воде создают дополнительную подъемную силу, которая уменьшает нагрузки на проволоки 2. Одновременно в плодородном грунте и во влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через тюфячное крепление будут расти и трава, и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников, в теле крепления и откоса (берега или дамбы), устойчивость и прочность сооружений будут повышаться. В результате крепление еще сильнее будет укрепляться и сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны. При этом создаются и благоприятные условия для миграции и размножения рыб на участках рек вдоль прибрежного крепления, где густые заросли растений создают застойные зоны воды. Как известно, малки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.
Использование легких фашин из камыша обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле крепления в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания растений и из плодородного грунта (в карманах), и из местного грунта в промежутках между карманами. Со временем между заросшими рядами карманов происходит накопление ила с семенами рядом выросших растений и местной флоры (попадающих с плавником), которые также будут зарастать. Через несколько лет все тюфячное крепление превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.
Таким образом, гибкое откосное крепление, возведенное с предлагаемым способом, превращается в биопозитивное крепление, которое не вносит помех в круговорот веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.
Способ возведения гибкого откосного крепления биопозитивной конструкции предназначен для инженерной и природоохранной защиты прибрежных зон рек на их предгорных и равнинных участках, где средние скорости паводковых потоков не превышают 3,0 м/с. Наиболее эффективно может быть использован этот способ на трудно доступных участках рек, где тяжелую строительную технику нельзя использовать.
Источники информации
1. Патент РФ №2200790, МКИ Е02В 3/12, E02D 17/20. Способ возведения габионного крепления. / Ламердонов З.Г., Курбанов С.О., Дышеков А.Х. М., 2003.