ГИБКОЕ БЕТОННОЕ ПОКРЫТИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ БЕРЕГОВОГО ОТКОСА ИЛИ СКЛОНА
FLEXIBLE CONCRETE COVER TO PROTECT COASTAL SLOPE OR BANK

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к гибкому бетонному покрытию для защиты берегового откоса или склона, которое предназначено для укладки его на грунтовом береговом откосе или склоне, подверженном размыву.
В результате проведенных патентно-информационных исследований в гидротехническом строительстве и других смежных областях техники найдены универсальные бетонные маты, используемые в качестве защитных покрытий подводных поверхностей трубопроводов, откосов берегов и дамб, пешеходных дорог, в которых бетонные блоки использованы в форме двухсторонних усеченных пирамид. Однако сцепление гибких бетонных матов с грунтовыми откосами или склонами разной крутизны (пологости) в известных аналогах невысокое, что в ряде случаев приводит к сползанию с берегового обрыва, откоса или склона и его размыву. Известно также, что гибкие бетонные защитные покрытия (маты) закрепляются на откосах с помощью анкеров, что затрудняет процесс их монтажа. Таким образом, создание защитных бетонных покрытий и их монтаж до настоящего времени является нерешенной проблемой.
Известен универсальный гибкий защитный бетонный мат по патенту №2325474, кл. E02B 3/12, опубл. 27.05.2008 г., который содержит бетонные блоки, связанные между собой порядно и в рядах гибкими тросами, при этом в верхней части блоки выполнены в виде прямоугольных параллелепипедов, в нижней части - в виде усеченных пирамид с углом наклона грани 20-45°, сторона основания усеченных пирамид меньше стороны прямоугольных параллелепипедов на величину минимального диаметра кольца сгиба троса, а высота усеченных пирамид меньше или равна высоте прямоугольных параллелепипедов, при этом размеры бетонных блоков составляют 400×400×300 мм.
Однако известный гибкий бетонный мат по своему техническому содержанию предназначен для защиты пешеходных дорог и не может быть использован для защиты береговых откосов или склонов.
2
Известно универсальное гибкое бетонное покрытие по патенту №2352714, кл. E02B 3/12, опубл. 10.12.2008 г., которое содержит бетонные блоки, выполненные в виде двусторонних усеченных пирамид с вогнутыми нижними основаниями постоянной кривизны, сошнурованными между собой в рядах и порядно с помощью гибких связей, например тросов или капроновых канатов; расстояние между соседними блоками составляет 18-25 мм, внутренний угол наклона граней составляет 40°, в периферийных блоках или между блоками установлены монтажные петли из троса или каната; длина универсального гибкого покрытия равна 3,6 м, ширина - 1,80 м, площадь равна 6,48 м.
Однако известный аналог имеет невысокую устойчивость бетонного покрытия в связи с низким механическим сцеплением его с грунтом и со слабым анкерным креплением его с грунтом при укладке на крутые береговые откосы или склоны.
Наиболее близким аналогом является универсальное гибкое защитное бетонное покрытие по патенту №2364678, кл. E02B 3/12, опубл. 20.08.2009 г., в котором бетонные блоки с замоноличенным канатом выполнены в виде двухсторонних усеченных пирамид с общим большим прямоугольным основанием и с меньшими вершинами, при этом они ассиметричны относительно плоскости общего прямоугольного основания пирамид.
Сходным признаком с заявляемым изобретением является наличие бетонных блоков, соединенных между собой посредством гибких связей и выполненных в виде двухсторонних усеченных пирамид с общим основанием.
Недостатком известного покрытия является невысокая устойчивость его положения на крутых склонах из-за слабого механического сцепления его с грунтом, кроме того, необходимость его дополнительного механического крепления на откосе требует дополнительных крепежных устройств, например, анкеров.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение устойчивости положения гибкого бетонного мата на грунтовом береговом откосе или склоне разной крутизны (пологости) за счет повышения прочности его механического сцепления с грунтом без дополнительных крепежных устройств.
Для решения технической задачи в гибком бетонном покрытии, включающем бетонные блоки, соединенные между собой и порядно посредством гибких связей и имеющие форму двухсторонних усеченных пирамид с общим основанием (признаки, схожие с ближайшим аналогом), нижняя часть каждого бетонного блока выполнена в виде косо-усеченной пирамиды с меньшей и большей торцевыми сторонами и с образованием остроугольного выступа-зуба между большей торцевой стороной и нижним основанием-подошвой каждого бетонного блока, при этом высота меньшей торцевой стороны и высота большей торцевой стороны каждого бетонного блока заданы в соотношении 1:2-1:7 соответственно с возможностью образования между большей торцевой стороной и нижним основанием-подошвой каждого бетонного блока острого угла, образующего остроугольный выступ-зуб, причем бетонные блоки выполнены одинаковыми по выбранной форме поверхности их нижнего основания-подошвы и однообразно ориентированными относительно торцевых сторон гибкого бетонного покрытия, имеющего зубчатое нижнее основание, причем меньшие торцевые стороны каждого бетонного блока, каждого ряда, кроме крайнего ряда, установленного в верхней части откоса или склона, соединены посредством гибких связей с большими торцевыми сторонами каждого вышележащего в соседнем ряду бетонного блока. Острому углу остроугольного выступа-зуба каждого бетонного блока задают размер 30-60 градусов. Меньшая сторона каждого бетонного блока выполнена высотой не менее двух диаметров гибкой связи. Форма поверхности нижнего основания-подошвы каждого бетонного блока может быть выполнена разной конфигурации.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг.1 показано гибкое бетонное покрытие на береговом откосе или склоне, общий вид, вид в аксонометрии;
на фиг.2 показано покрытие, в разрезе;
на фиг.3 изображен отдельный блок гибкого бетонного покрытия в общем виде, вид в аксонометрии;
на фиг.4 показаны варианты выполнения нижнего основания - подошвы каждого бетонного блока.
Покрытие включает бетонные блоки 1, соединенные между собой и попарно посредством гибких связей 2 и имеющие форму двухсторонних усеченных пирамид с верхней частью 3 и нижней частью 4, с общим основанием 5.
Нижняя часть 4 каждого бетонного блока 1 выполнена в виде косо-усеченной пирамиды с двумя торцевыми сторонами: меньшей торцевой стороной 6 и большей торцевой стороной 7, при этом торцевые стороны 6 и 7 выполнены разной высоты, так, высота меньшей торцевой стороны 6 и высота большей торцевой стороны 7 каждого бетонного блока 1 заданы в соотношении 1:2-1:7 с возможностью образования между большей торцевой стороной 7 и нижним основанием-подошвой 8 каждого бетонного блока 1 острого угла размером 30-60 градусов (на фиг.3 обозначен знаком ω), образующего остроугольный выступ-зуб 9. Бетонные блоки 1 выполнены одинаковыми по выбранной форме поверхности их нижнего основания-подошвы 8 и однообразно ориентированными в гибком бетонном покрытии, которое имеет зубчатое нижнее основание.
Выбранное соотношение высот меньшей торцевой стороны 6 к большей торцевой стороне 7 в интервале 1:2-1:7 обеспечивает возможность образования острого угла с оптимальным его размером 30-60 градусов, позволяющим создать остроугольный выступ-зуб 9, форма которого обеспечивает самопогружение его в грунт без повреждений (слома). При выполнении острого угла размером менее 30 градусов остроугольный выступ-зуб 9 может сломаться, а при выполнении острого угла более 60 градусов остроугольный выступ-зуб 9 не погрузится в грунт на необходимую глубину.
Выполнение остроугольного выступа-зуба 9 в каждом бетонном блоке 1 расширяет технологические возможности гибкого бетонного покрытия, так как обеспечивается возможность выполнения в нем нижнего основания-подошвы 8 различной формы, исходя из задач и условий проектируемых гибких бетонных покрытий (матов), например криволинейно-вогнутой, либо в виде одной наклонной относительно верхней грани плоскости, либо в виде двух и более пересекающихся наклонных относительно верхней грани плоскостей, образующих ломанную поверхность нижнего основания. Причем различной форме выполнения нижнего основания-подошвы каждого бетонного блока могут быть заданы параметры ее кривизны, как постоянные, так и переменные, а также могут быть заданы углы наклона, например, для плоского или ломаного нижнего основания каждого бетонного блока.
Меньшая торцевая сторона 6 каждого бетонного блока выполнена высотой не менее двух диаметров гибкой связи 2 для обеспечения сохранности бетона в месте сопряжения гибкой связи 2 с меньшей торцевой стороной 6 бетонного блока 1.
В зависимости от технологической необходимости нижнее основание-подошва 8 каждого бетонного блока 1 может быть выполнено (показаны на фиг.4) в виде наклонной плоской поверхности, ломаной поверхности в виде двух или более пересекающихся плоскостей, а также криволинейно-вогнутой поверхности, которая может быть не только постоянной, но и переменной кривизны.
Гибкое бетонное покрытие (бетонный мат) изготавливают в заводских условиях или на полигонах методом заливки литой бетонной смеси или методом виброформования в металлических формах, предварительно разместив в них гибкие связи 2 в виде канатов или тросов. При этом бетонные блоки 1 изготавливаются одинаковыми и должны быть однообразно ориентированы относительно сторон гибкого бетонного покрытия.
Собранный бетонный мат транспортируют в зону его укладки, например на береговой откос из легкоразмываемых грунтов, например лессовидных суглинков, при этом располагают его на склоне или обрыве так, чтобы меньшие торцевые стороны 6 каждого бетонного блока, каждого ряда, кроме крайнего ряда, установленного в верхней части откоса или склона, были соединены посредством гибких связей 2 с большими торцевыми сторонами 9 каждого вышележащего в соседнем ряду бетонного блока.
При этом большая торцевая сторона 7 располагается ориентировочно (примерно) перпендикулярно поверхности берегового откоса или склона для того, чтобы остроугольные выступы-зубья 9, выполненные на нижнем основании-подошве 8 каждого бетонного блока 1, самопогружались в грунт, на 1/3-2/3 высоты большей торцевой стороны 7 бетонного блока 1 под воздействием собственной массы и прочно сцеплялись с грунтом берегового склона или откоса, независимо от его крутизны.
Количественные параметры гибкого бетонного покрытия могут быть различными. Так, количество рядов в гибком бетонном покрытии и количество блоков в ряду может быть от 2 до 8. В плане бетонные блоки могут быть квадратными или прямоугольными с размером сторон в плане от 20 до 60 см.
3
Глубина погружения остроугольного выступа-зуба 9 в грунт берегового склона или откоса для нескольких вариантов выполнения формы нижнего основания-подошвы 8 каждого бетонного блока зависит от характеристик грунта. Так, например, для размокаемого грунта из легких пылеватых лессовидных суглинков с числом пластичности - 9%, с содержанием песчаных частиц - 28%, плотностью - 1,85 т/м3 при влажности - 12%, с углом внутреннего трения - 12°, удельным сцеплением 5 кПа следует применять гибкое бетонное покрытие, состоящее из бетонных блоков с основанием-подошвой 8 в виде одной наклонной плоскости. Для неразмокаемого глинистого грунта с числом пластичности - 5%, с содержанием песчаных частиц <20%, плотностью - 1,8 т/м при влажности 15%, с углом внутреннего трения 25°, удельным сцеплением - 15 кПа следует применять гибкое бетонное покрытие, состоящее из бетонных блоков с основанием-подошвой 8 в виде криволинейной поверхности или ломаной поверхности. При этом остроугольный зуб 9 приобретает более острый угол, что обеспечивает его полное погружение в грунт при более тяжелых грунтовых условиях, характерных для второго грунта.
Таким образом, предлагаемое к патентованию гибкое бетонное покрытие (бетонный мат) с зубчатым нижним основанием по сравнению с известными в науке и технике аналогами, в том числе и с ближайшим аналогом, имеет ряд преимуществ:
- обеспечивается самопогружение в грунт гибкого бетонного мата, при этом происходит прочное сцепление его с грунтом, тем самым обеспечивается повышенная устойчивость гибкого бетонного покрытия на грунтовом береговом откосе или склоне разной крутизны (пологости).
- исключается необходимость выполнения дополнительных работ по анкерованию гибкого бетонного покрытия на откосе, что упрощает и облегчает его установку на откосе или склоне.