ЛАВИНОЗАЩИТНАЯ ДАМБА КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
AVALANCHE-PROTECTIVE DAM OF COMBINED DESIGN

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, а именно к лавинозащитным сооружениям, используемым на лавиноопасных участках дорог, населенных пунктов и других объектов горной инфраструктуры.
Известна лавинозащитная дамба, выполненная из камня и местного грунта, используемая для защиты народно-хозяйственных объектов [1]. Основными недостатками данного технического решения являются низкая эффективность работы и короткий срок службы при условиях схода мощных лавин 3 и 4 размера.
Цель изобретения - повышение эффективности работы и срока службы сооружения.
Указанная цель достигается тем, что в лавинозащитной дамбе на гребне устроены на расстоянии друг от друга гибкие решетчатые конструкции, выполненные из металлических профилей разных типов, швеллеров и других, жестко соединенных между собой с образованием прямоугольных ячеек, при этом вертикальные стойки решеток и их контрфорсные балки прочно прикреплены к анкерам, установленным в железобетонном креплении верхового откоса и гребня дамбы, а поверху металлических решеток через отверстия, сделанные в вертикальных стойках, пропущен натянутый металлический трос со свободным ходом в обе стороны, трос в двух местах в начале дамбы и на вершине угла поворота в обеих левой и правой сторонах дамбы прикреплен к анкерам с регулирующими натяжными устройствами, расположенными напротив напорной стороны дамбы, каждая сторона дамбы имеет свою отдельную систему натяжения троса. Трасса дамбы в плане проходит с углом поворота напротив господствующего направления лавины, а гребень дамбы от вершины угла поворота в обе стороны имеет определенные уклоны.
На фиг.1 показан план лавинозащитной дамбы; на фиг.2 показано анкерное крепление с регулирующим натяжным устройством троса; на фиг.3 изображено сечение лавинозащитной дамбы с металлическими решетчатыми конструкциями на гребне в аксонометрии.
Лавинозащитная дамба комбинированной конструкции состоит из каменно-грунтовой насыпи 1 трапецеидальной формы, железобетонного крепления верхового откоса и гребня 2, металлических решетчатых конструкций 3, устроенных на гребне дамбы. Металлические решетчатые конструкции 3 изготовлены из стальных прокатов разных типов (швеллеров, двутавров и др.), жестко соединенных между собой взаимно перпендикулярно с образованием прямоугольных ячеек. При этом вертикальные стойки 4 решеток изготовлены из более мощных швеллеров и прочно прикреплены к анкерам 5, устроенным в железобетонном креплении верхового откоса и гребня 2 дамбы. За вертикальными стойками 4 устроены контрфорсные балки 6, жестко прикрепленные к анкерам 5 и стойкам 4. Поверху решетчатых конструкций 3 через отверстия, сделанные в вертикальных стойках 4, свободно проходит натянутый металлический трос 7, шарнирно прикрепленный к анкерам 8 с регулирующими натяжными устройствами 9. Каждая сторона дамбы (левая и правая) имеет свою систему натяжения троса 7. Металлические решетчатые конструкции 3 могут быть изготовлены и из разных типов металлических профилей. В любом случае вертикальные стойки 4 должны быть выполнены из более мощных (больших размеров) профилей, а продольные элементы решеток - из относительно слабых (меньших размеров) профилей. Типы и размеры используемых металлических профилей, анкерных устройств и троса при изготовлении и монтаже решетчатых конструкций 3 определяют в зависимости от динамических и кинематических характеристик возможных наиболее мощных лавин.
Лавинозащитная дамба комбинированной конструкции строится следующим образом.
р
р
Вначале намечается трасса дамбы и местоположение угла поворота дамбы с учетом господствующего направления схода лавин. Угол поворота дамбы может быть принят в больших пределах от 110° до 150° в зависимости от природных условий и характеристик лавин. Далее отсыпается дамба из местного грунта и камня, по проектным размерам и отметкам (с уменьшением высоты дамбы от угла поворота в обе ее стороны) с послойным уплотнением грунта планируются откосы и гребень дамбы. При этом уклоны гребня дамбы от угла поворота в обе стороны принимаются примерно равными соответствующим уклонам поверхности земли по трассам их прохождения. Эти уклоны могут быть разными и изменяться в больших пределах от 0,02 до 0,2 и более. Изготавливается крепление верхового откоса и гребня 2 дамбы из монолитного железобетона с установкой анкеров 5 в соответствующих местах. После набора прочности бетона в креплении 2 к анкерам 5 прочно прикрепляются заранее изготовленные металлические решетчатые конструкции 3, т.е. вертикальные стойки 4 и контрфорсные балки 6 решеток жестко привариваются к анкерным устройствам 5. Металлические решетчатые конструкции 3 на гребне дамбы монтируются через определенное расстояние друг от друга по всей ее длине. Расстояние между решетчатыми конструкциями на гребне дамбы l устанавливается в зависимости от ширины фронта расчетной лавины В (примерно l=(1/12-1/8)В). При этом длину решетчатых конструкций и расстояние между ними l рекомендуется принять равными из условия обеспечения эффективности технологии строительства и монтажа конструкции. На верху вертикальных стоек 4 решетчатых конструкций заранее предусматриваются отверстия для свободного пропуска металлического троса 7. Трос 7 пропускается по всей длине одной стороны дамбы (левой или правой) поверху решетчатых конструкций 3 и шарнирно прикрепляется к анкерам 8, затем с помощью регулирующих натяжных устройств 9 трос 7 натягивается. После этого таким же образом пропускается трос 7 через отверстия вертикальных стоек 4 решетчатых конструкций другой стороны дамбы (правой или левой) и прикрепляется с натяжением к анкерам 8. При этом анкеры 8 устанавливаются заранее напротив напорной стороны дамбы одновременно с устройством крепления верхового откоса и гребня 2 дамбы из монолитного железобетона. Для обеспечения надежности работ гибкой системы перераспределения нагрузок с помощью натянутого троса 7 в отверстиях вертикальных стоек 4 предусматриваются специальные полимерные пробки-кольца, обеспечивающие смазывающее воздействие на трос 7. На низовом откосе дамбы рекомендуется посадить кустарники, деревья и многолетние травы (по ярусам и полосам) с целью природоохранного обустройства и озеленения защитного сооружения.
Лавинозащитная дамба комбинированной конструкции работает следующим образом.
При сходе мощных лавин основную гидродинамическую нагрузку потока воспринимает центральный участок дамбы с металлическими решетчатыми конструкциями 3 в районе угла поворота. При этом часть лавины задерживается перед дамбой, часть проходит между промежутками и через решетчатые конструкции 3. Вследствие этого сильно натягивается трос 7, и нагрузка от этого натяжения передается на все решетчатые конструкции 3 дамбы и на анкеры 5 и 8. Кроме того, фронтальное расположение угла поворота и наличие уклонов гребня дамбы в обе стороны от угла поворота способствуют разделению потока лавины на две части (на правобережную и левобережную). Каждая часть лавины растекается по соответствующей стороне дамбы (правой или левой), этому способствует и гибкая система решетчатых конструкций 3 с натяжным тросом 7. Вместе с тем, воздушные подушки с высоким давлением, которые образовались перед головной частью лавины, быстро просачиваются через решетчатые конструкции 3 и рассеиваются с распылением и возникновением снежных облаков. Вследствие этого происходит активное взаимодействие гибких решетчатых конструкций 3 и троса 7 с потоком лавины, возникает сильное натяжение троса 7 и через него происходит перераспределение динамических нагрузок обеих частей лавины на все металлические решетчатые конструкции 3, крепление 2 откоса и гребня дамбы и на анкеры 8. Таким образом, в результате всего этого происходит разрушение структуры лавины и рассредоточение ее мощности на большую площадь. Мощная лавина, проходя через такую комбинированную конструкцию дамбы, теряет свою ударную силу десятикратно и более, ширина фронта лавины увеличивается на порядок и более. За дамбой в нижнем бьефе исключается сосредоточенное динамическое движение лавины, там происходит простое отложение снежной массы сходящих лавин.
Длина дамбы, максимальная и минимальная высоты дамбы, высота металлических решетчатых конструкций должны быть приняты из условия обеспечения надежности работы сооружений при сходе максимально возможных количеств мощных лавин в течение зимнего периода. При самых неблагоприятных обстоятельствах (сходах большого количества лавин) отметки гребня дамбы по всей ее длине должны быть не ниже отметок верха снежной массы, отложенной за дамбой в НБ.
Озеленение низового откоса дамбы с посадкой деревьев и кустарников способствует восстановлению природной среды, превращает лавинозащитную дамбу в природоохранное инженерное сооружение.
Предлагаемая конструкция лавинозащитной дамбы может быть эффективно использована на участках территорий горных и туристических инфраструктур, находящихся в наиболее опасных зонах ударного воздействия мощных лавин.
Источник информации
1. Современные инженерные системы защиты от снежных лавин в мире. Анализ различных технологий. Горные и всесоюзные курорты «под ключ» // От проекта до ввода в эксплуатацию / www.gorimpex.ru (дополнительный источник MND Engineering www.groupemnd.com).