Берегозащитное грунтоармированное сооружение в условиях слабых грунтов на наполняемом основании и способ его возведения
BANK-PROTECTED SOIL-REINFORCED STRUCTURE IN CONDITIONS OF WEAK SOILS ON THE FILLED BASE AND METHOD OF ITS ERECTION

Изобретение относится к водохозяйственному проектированию и может быть использовано при строительстве комплекса сооружений инженерной защиты.
Известна конструкция заанкерованной тонкой стенки (Патент RU 2474644 С1. Заанкерованная тонкая стенка. МПК Е02В 3/06, E02D 29/02. Опуб. 10.02.2013), из металлического шпунта или деревянного бруса, допускающая частичное погружение стенкообразующих элементов, удерживаемая акерными тягами из гибких полимерных лент со стальной проволокой, структурированными с одной стороны поперечными ребрами. Лицевая стенка имеет возможность сцепления с армирующими элементами. Недостатком является необходимость использования дополнительного строительного материала и устройства площадки складирования донных отложений.
Известна конструкция берегозащитного сооружения (Патент RU 2475592 С2. Шпунтовая стенка с металлическим уплотняющим элементом. МПК Е02В 3/06, Е0205/08. Опубл. 27.09.2009 бюл. №4), с замковым соединением элементов лицевой стенки из элементов шпунтового типа, соединенных при помощи закрепленных на них продольных замковых соединений, обеспечивающих грунтонепроницаемость замковых соединений. Недостатком является необходимость значительного заглубления шпунтовой стенки, сложность замкового соединения и отсутствие устройств, устраняющих контактную фильтрацию.
Известна композитная структурная панель(Патент US 6110567 A Composite structural panel having a face sheet reinforced with a channel stiffener grid. МПК US 6110567 A. Дата публикации: 29.08.2000), сформированная из единого композитного лицевого листа с полой решеткой жесткости, прикрепленной к одной стороне лицевого листа армированного волокнами крышки, которая может быть применена для конструкции лицевой стенки. Недостатком является отсутствие устойчивого к абразивному воздействию слоя и замковых соединений обеспечивающих крепление листов между собой, а также отсутствие крепления армирующих лент.
Наиболее близким, взятым за прототип является устройство, описанное в Патенте RU 2444589 Грунтоармированное сооружение и способ его возведения Е02В 3/06 (2006.01) МПК Е02В 3/06. Опубликован: 10.03.2012. Грунтоармированное сооружение, включающее лицевую стенку, горизонтальные и наклонные армоленты, грунтонаполняемые анкера-оболочки. Лицевая стенка состоит из композитных лицевых элементов с горизонтальным и вертикальным расположением участки лицевого элемента, полученные в результате разреза лицевых элементов или прикрепленные горизонтально к нему, армоленты нижние, верхние, боковые, прямолинейные и наклонные, армоленты перфорированы в шахматном порядке, вводимые в грунтовый массив, армоленты удерживающие верхний и нижний многооболочечные анкера, многооболочечные анкера содержат сорбент для очистки собранной воды и отвода поступающих поверхностных и фунтовых вод, верхние части грунтоармированного сооружения покрываются полимерным материалом с семенами, материал с семенами обеспечивает защиту от разрушения грунтового массива.
Недостатком является отсутствие устойчивости к абразивному воздействию композитных лицевых элементов, значительный вес и недостаточная устойчивость конструкции лицевой стенки в условиях слабых грунтов.
Известен способ возведения подпорно-регулирующего сооружения на грунтонаполняемом флютбете и способ его возведения (Патент RU 2441113 Подпорно-регулирующее сооружение на грунтонаполняемом флютбете и способ его возведения. МПК: Е02В 7/02 27.01.2012), русловые анкера которого выполнены из грунтонаполняемых или иных многооболочковых элементов, обеспечивающих устойчивость водоподпорной оболочки и флютбета. Недостатком является необходимость обеспечения материалов для заполнения грунтонаполняемых элементов и не обеспечивает устойчивости в случае значительных грунтовых отложений.
Известен способ возведения грунтоармированного подпорного сооружения (Патент RU 2352713. Способ создания грунтоармированного подпорного сооружения и устройство для его осуществления. Опуб. 20.04.2009), включает лицевую стенку, насыпной грунт, гибкие армоленты и анкерные блоки. Лицевую стенку укладывают на подготовленное основание и закрепляют анкерным блоком. Затем производят отсыпку грунта, его увлажнение, уплотнение и с применением передвижной опалубки возводят лицевую стенку прикрепляя наклонные, плоские или гофрированные армоленты, затем оболочку-дрену, после чего раскладывают горизонтальные армоленты-оболочки, заполняемые по мере деформации и осадки сооружения частично и поочередно. После отсыпки грунта процесс вновь повторяют. Изобретение позволяет использовать грунты с низкой несущей способностью в качестве оснований зданий и сооружений.
Недостатком является недостаточная устойчивость лицевой стенки к абразивному воздействию и необходимость использования дополнительного резерва грунта при возведении.
Наиболее близким, взятым за прототип является способ, описанный в Патенте RU 2444589 Грунтоармированное сооружение и способ его возведения Е02В 3/06 (2006.01) МПК Е02В 3/06. Опубликован: 10.03.2012, заключающийся в возведении грунтоармированного сооружения, включающего возведение лицевой стенки состоит из композитных лицевых элементов с горизонтальным и вертикальным расположением участки лицевого элемента, полученные в результате разреза лицевых элементов или прикрепленные горизонтально к нему, армоленты нижние, верхние, боковые, прямолинейные и наклонные, армоленты перфорированы в шахматном порядке, вводимые в грунтовый массив, армоленты удерживающие верхний и нижний многооболочечные анкера, многооболочечные анкера содержат сорбент для очистки собранной воды и отвода поступающих поверхностных и грунтовых вод, верхние части грунтоармированного сооружения покрываются полимерным материалом с семенами, материал с семенами обеспечивает защиту от разрушения грунтового массива.
Недостатком является необходимость дополнительной подготовки основания и использования насыпного материала.
Задачей изобретения является осуществление мероприятий по предотвращению противооползневых и эрозионных воздействий в береговой зоне водного объекта в условиях слабых грунтов, обеспечивающих наименьшее негативное воздействие на окружающую среду. Снижение стоимости строительства берегозащитного сооружения.
Технический результат изобретения является максимальное использование донных отложений в качестве строительного материала при проведении берегоукрепительных работ, что исключает их складирование и их дальнейшую утилизацию, возведение устойчивой и надежной грунтонаполняемой оболочки основания, упрощение монтажа лицевой стенки, повышение устойчивости к абразивному воздействию лицевых элементов, уменьшение их веса и повышение устойчивости берегозащитного грунтоармированного сооружения условиях слабых грунтов.
Достигается технический результат в части устройства тем, что устройство берегозащитного грунтоармированного сооружения в условиях слабых грунтов на наполняемом основании, включает лицевую стенку, состоящую из лицевых элементов, защитное покрытие, горизонтальные армирующие ленты, дренажную систему, причем дополнительно содержит систему шпунтовых стенок, образующую секции и включающую вдольбереговую шпунтовую стенку, расположенную вдоль оси лицевой стенки, и перпендикулярно установленные к ней две и более поперечные шпунтовые стенки, лицевые элементы выполнены из абразивно-устойчивого многослойного материала, по периметру каждого лицевого элемента выполнено усиление из высокопрочного материала с расположенными на нем замковыми соединениями, установленными с возможностью соединения лицевых элементов между собой, по горизонтальной оси каждого лицевого элемента выполнены два и более узлов крепления горизонтально армирующих лент, лицевые элементы в нижней части лицевой стенки сопряжены с грунтонаполняемой оболочкой основанием, выполненной в виде замкнутой водопроницаемой мембраны с фиксацией к лицевой стенке и вдольбереговой шпунтовой стенке через узел крепления, система шпунтовых стенок, установлена с возможностью защиты от затопления, заглублена в коренной грунт русла, а дренажная система содержит трубчатый дренаж и дренажный мат, с закрепленными под ним анкерами и уложенный по периметру над грунтонаполняемой оболочкой основанием и береговым примыканием, на стыке которых расположен трубчатый дренаж, а береговое примыкание и дренажный мат соединены береговыми анкерами, под замкнутой водопроницаемой мембраной расположен слой полимерного материала, с возможностью улучшения сцепления грунтонаполняемой оболочки основания с коренным грунтом русла, над дренажным матом и частью примыкающего к нему защитного покрытия расположена защита берегового примыкание.
Достигается технический результат в части способа, тем, что способ возведения берегозащитного грунтоармированного сооружения в условиях слабых грунтов на наполняемом основании, включает возведение лицевой стенки из лицевых элементов, укладку защитного покрытия, раскладку горизонтальных армирующих лент и устройство дренажной системы, причем дополнительно устанавливают систему шпунтовых стенок, образующую секции включающие вдольбереговую шпунтовую стенку, которую размещают вдоль оси лицевой стенки и перпендикулярно к ней устанавливают две и более поперечные шпунтовые стенки, систему шпунтовых стенок заглубляют в коренной грунт русла с возможностью защиты от затопления, выкачивают из секции находящейся выше по течению пульпу во временный контейнер, находящийся на берегу, производят установку и закрепление к коренному грунту русла начала грунтонаполняемой оболочки основания свернутой в рулон, и производят ее наполнение из временного контейнера с давлением достаточным для уплотнения пульпы и возведения устойчивой и надежной грунтонаполняемой оболочки основания, после опорожнения последующей по течению секции, снимают перпендикулярную шпунтовую стенку с дальнейшей укладкой на ее дно грунтонаполняемой оболочки основания, количество операций по заполнению грунтонаполняемой оболочки основания определяют протяженностью участка берегоукрепительных работ и характеристиками грунта, при установке новой грунтонаполняемой оболочки основания производят подвод ее начала под предыдущую оболочку и производят ее крепление к коренному грунту русла, пазухи, образованные в процессе заполнения грунтонаполняемых оболочек оснований заполняют связанным грунтом, на заполненные грунтонаполняемые оболочки основания устанавливают узел крепления, одновременно закрепляя анкерами ее к коренному грунту русла, верхнюю часть вдольбереговой шпунтовой стенки соединяют узлом крепления с нижней частью лицевой стенки, трубчатый дренаж укладывают в месте сопряжения грунтонаполняемой оболочки основания и берегового примыкания, сверху узла крепления, грунтонаполняемой оболочки основания и берегового примыкания укладывают дренажный мат, который присоединяют к защите берегового примыкания с помощью береговых анкеров.
На фиг. 1 представлен поперечный разрез берегозащитного сооружения грунтоармированного сооружения в условиях слабых грунтов.
На фиг. 2 представлен лицевой элемент.
Устройство, берегозащитного грунтоармированного сооружения в условиях слабых грунтов на наполняемом основании, включает лицевую стенку 11, состоящую из лицевых элементов 17, защитное покрытие 6, горизонтальные армирующие ленты 12, дренажную систему. Устройство дополнительно содержит систему шпунтовых стенок 1, образующую секции 22 и включающую вдольбереговую шпунтовую стенку 19, расположенную вдоль оси лицевой стенки 11, и перпендикулярно установленные к ней две и более поперечные шпунтовые стенки 20, лицевые элементы 17 выполнены из абразивно-устойчивого многослойного материала 14, в качестве которого используют полипропилен, полиуретан и другие полимерные материалы, обладающие данным свойством. По периметру каждого лицевого элемента 17 выполнено усиление 18 из высокопрочного материала - полиамидными или поликарбонатными волокнами, либо покрыты устойчивым к коррозии металлом, с расположенными на нем замковыми соединениями 16, установленными с возможностью соединения лицевых элементов 17 между собой, что позволяет упростить монтаж лицевой стенки 11, и уменьшить ее вес. По горизонтальной оси каждого лицевого элемента 17 выполнены два и более узлов крепления 15 горизонтально армирующих лент 12, лицевые элементы 17 в нижней части лицевой стенки 11 сопряжены с грунтонаполняемой оболочкой основанием 2, выполненной в виде замкнутой водопроницаемой мембраны с фиксацией к лицевой стенке 11 и вдольбереговой шпунтовой стенке 19 через узел крепления 15, система шпунтовых стенок 1, установлена с возможностью защиты от затопления, заглублена в коренной грунт русла 21, а дренажная система содержит трубчатый дренаж 10 и дренажный мат 5, с закрепленными под ним анкерами 4 и уложенный по периметру над грунтонаполняемой оболочкой основанием 2 и береговым примыканием 9, на стыке которых расположен трубчатый дренаж 10, а береговое примыкание 9 и дренажный мат 5 соединены береговыми анкерами 8, под грунтонаполняемой оболочкой основанием 2 в виде замкнутой водопроницаемой мембраны расположен слой полимерного материала 13, с возможностью улучшения сцепления грунтонаполняемой оболочки основания 2 с коренным грунтом русла 21, над дренажным матом 5 и частью примыкающего к нему защитного покрытия 6 расположена защита берегового примыкания 7.
Рассмотрим работу берегозащитного грунтоармированного сооружения. Данное сооружение устанавливается для предотвращения противооползневых и эрозионных воздействий в береговой зоне водного объекта. Работает сооружение следующим образом Вдольбереговая шпунтовая стенка 1 совместно с полимерным материалом 13 и анкерами 3 обеспечивают устойчивость грунтонаполняемой оболочки основания 2, которую защищает от поступления грунтовых вод дренажный мат и трубчатый дренаж и на которую устанавливается лицевая стенка 11, закрепление которой обеспечивается узлом крепления 3 и горизонтальными армирующими лентами 12, уложенными в армируемый грунт, обеспечивающая защиту береговой зоны от волновых и абразивных процессов, причем защиту ее и берегового примыкания от атмосферных осадков обеспечивает защитное покрытие 6 и защита берегового примыкания 7.
Способ возведения берегозащитного грунтоармированного сооружения в условиях слабых грунтов на наполняемом основании, осуществляется следующим образом возводят лицевую стенку 11 из лицевых элементов 17, укладывают защитное покрытие 6, раскладывают горизонтально армирующие ленты 12 и устройство дренажной системы, дополнительно устанавливают систему шпунтовых стенок 1, образующую секции 22, включающие вдольбереговую шпунтовую стенку 19, которую размещают вдоль оси лицевой стенки 11 и перпендикулярно к ней устанавливают две и более поперечные шпунтовые стенки 20, систему шпунтовых стенок 1 заглубляют в коренной грунт русла 21 с возможностью защиты от затопления, выкачивают из секции 22 находящейся выше по течению пульпу, образованную при разуплотнении донных отложений под воздействием гидромонитора или иного устройства подающего затем ее во временный контейнер (на фиг. поз не обозначен), находящийся на берегу, производят установку и закрепление к коренному грунту русла 21 начало грунтонаполняемой оболочки основания 2 свернутой в рулон, и производят ее наполнение из временного контейнера донными отложениями в виде пульпы, с давлением достаточным для ее уплотнения для обеспечения возведения устойчивой и надежной грунтонаполняемой оболочки основания 2. После опорожнения последующей по течению секции 22, снимают поперечную шпунтовую стенку 20 с дальнейшей укладкой на дно секции 22 грунтонаполняемой оболочки основания 2, количество операций по заполнению грунтонаполняемой оболочки основания 2 определяют протяженностью участка берегоукрепительных работ и характеристиками грунта, при установке новой грунтонаполняемой оболочки основания 2 производят подвод ее начала под предыдущую грунтонаполняемую оболочку основание 2 и производят ее крепление к коренному грунту русла 21, пазухи, образованные в процессе заполнения грунтонаполняемых оболочек оснований 2 заполняют связанным грунтом. На заполненные грунтонаполняемые оболочки основания 2 устанавливают узел крепления 3, одновременно закрепляя анкерами 4 ее к коренному грунту русла 21, верхнюю часть вдольбереговой шпунтовой стенки 19 соединяют узлом крепления 3 с нижней частью лицевой стенки 11, трубчатый дренаж 10 укладывают в месте сопряжения грунтонаполняемой оболочки основания 2 и берегового примыкания 9, сверху узла крепления 3, грунтонаполняемой оболочки основания 2 и берегового примыкания 9 укладывают дренажный мат 5, который присоединяют к защите берегового примыкания 7 с помощью береговых анкеров 8. За счет применения грунтонаполняемой оболочки основания 2 и дренажной системы, включающей дренажный мат 5 и трубчатый дренаж 9 повышается устойчивость и надежность берегозащитной конструкции в целом, что способствует предотвращению противооползневых и эрозионных воздействий в береговой зоне водного объекта в условиях слабых грунтов при обеспечении наименьшего негативного воздействия на окружающую среду. Снижение стоимости берегозащитного сооружения, происходит за счет уменьшения объема строительных материалов, за счет использования донных отложений и отсутствие необходимости их утилизации.