ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ПЕРЕПАД КОМБИНИРОВАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
TWO-STEPPED DIFFERENCE COMBINED CONSTRUCTION

Изобретение относится к гидротехническому строительству, и может быть использовано в качестве сопрягающего сооружения для регулирования участков малых рек и каналов в земляных руслах на равнинных и предгорных их участках.
Известны железобетонные перепады, возводимые на каналах и руслах малых рек как сопрягающие сооружения [1]. Основными недостатками данных технических решений являются низкая эффективность их работы в условиях малых рек и каналов в земляных руслах, а также большая материалоемкость конструкции.
Ближайшим аналогом является двухступенчатый перепад комбинированной конструкции, содержащий входную водосливную стенку и водобойные колодцы-гасители из габионных тюфяков и ж.б. элементов, и ограждающие стенки [2]. Недостатком ближайшего аналога является высокая материалоемкость и низкая эффективность его работы в условиях малых рек и каналов в земляных руслах на равнинных и предгорных их участках.
Цель изобретения - снижение материалоемкости и повышение эффективности конструкции в условиях равнинных и предгорных участков русел рек и каналов.
Указанная цель достигается тем, что двухступенчатый перепад содержащий, входную водосливную железобетонную стенку, водобойные колодцы первой и второй ступени из габионных тюфяков, железобетонную водобойную стенку между ступенями и боковые ограждающие стенки, отличающийся тем, что в основании колодцев каждой ступени габионный тюфяк выполнен из натянутой по всей площади арматурной сетки с ячейками не более 1,0×1,0 м, сверху которой разложена и прикреплена геосетка, на которой плотными рядами уложены мешки с местным грунтом, а поверх мешков и промежутки между ними засыпаны гравием, сплошным слоем, сверху которого обтянута габионная сетка, прикрепленная к арматурной сетке в основании. А в колодцах первой и второй ступеней сверху габионных тюфяков и между ограждающими стенками устроены арматурные решетчатые каркасы, трапецеидальной формы с возрастающей высотой от начала колодца до его концевой части, при этом решетчатые каркасы прикреплены к арматурным сеткам в основании.
На фиг. 1. изображено продольное сечение двухступенчатого перепада по оси движения потока; на фиг. 2 - то же самое в плане; на фиг. 3 поперечный разрез первой ступени с видом на входную часть; на фиг. 4 показан поперечный разрез второй ступени с видом на выходную часть; на фиг. 5 - арматурный решетчатый каркас.
Двухступенчатый перепад состоит из входной водосливной стенки 1, ограждающих стен 2; первой ступени-гасителя энергии 3, второй ступени-гасителя энергии 4, железобетонной водобойной стенки 5 между ступенями. В основании колодца первой ступени 3 и второй ступени 4 устроен одинаковой конструкции габионный тюфяк 6, под которым уложена крупноячеистая арматурная сетка 7, сверху которой разложена и прикреплена геосетка 8 на которой плотными рядами уложены мешки 9 с местным грунтом. Поверх мешков 9 и промежутки между ними засыпаны слоем из гравия 10, сверху которого обтянута габионная сетка 11, прикрепленная к ограждающим стенкам 2 и арматурной сетке 7 в основании. В водобойных колодцах ступеней-гасителей 3 и 4 сверху габионных тюфяков 6 и между ограждающими стенками 2 устроены арматурные решетчатые каркасы 12, трапецеидальной формы с возрастающей высотой от начала колодца до концевой части. Ограждающие стенки 2 выполнены из монолитного железобетона.
Двухступенчатый перепад комбинированной конструкции строится следующим образом.
Все элементы двухступенчатого перепада возводятся на месте строительства сооружения. Вначале заготавливаются опалубочные щиты и арматурные каркасы по размерам железобетонных стенок (водосливной 1, водобойной 5 и ограждающих 2) перепада, арматурные сетки 7 и решетчатые каркасы 12 и гибионные сетки 11 по размерам колодцев ступеней 3 и 4 и габионных тюфяков 6, а также мешки с местным грунтом. Затем осуществляется планировка строительной площадки и разрабатывают котлованы под входной порог, первой и второй ступени-гасители 3 и 4 и под береговые ограждающие стенки 2. Вначале строят железобетонные ограждающие стенки 2, правобережную и левобережную, по размерам стенок 2, устанавливают и закрепляют опалубки, внутри устанавливают арматурные каркасы и заливают их бетоном с уплотнением. В ограждающих стенках 2 предусматривают деформационные швы в необходимых местах. После набора прочности бетоном разбирают опалубки и увозят в место их складирования. Затем строят водобойный колодец второй ступени 4, планируют основание и монтируют габионный тюфяк 6 по всей площади основания ступени. Для этого вначале в основании устраивают арматурную сетку 5 (А240, ∅ 10-12 мм) с ячейками 0,8×0,8 м или 1,0×1,0 м (при увеличении размеров сетки прочность конструкции тюфяка снижается). Сверху сетки 7 натягивают геосетку 8 и укладывают мешки 9 с местным грунтом, плотными рядами и соединяя между собой крепкими веревками. Поверху мешков 9 и между ними насыпают слой из гравия 10, а сверху них обтягивают габионную сетку 11 и прикрепляют ее к арматурной сетке 7 в основании. Толщина габионного тюфяка 6 при этом составляет 0,5-0,7 м. Далее подготавливают основание под водобойную стенку 5, первую ступень 3 и входную водосливную стенку 1, устанавливают опалубки по размерам стенок 1 и 5 с арматурными каркасами и заливают бетоном с уплотнением, таким образом возводят стенку 1 и стенку 5. После чего по вышеприведенной технологии возводят габионный тюфяк 6 первой ступени 3. Над габионными тюфяками 6 первой 3 и второй 4 ступеней устраивают арматурные решетчатые каркасы 12 (из А240 ∅ 12-14 мм) трапецеидальной формы с ячейками не более 1,0×1,0 м, и с возрастающей высотой от начала колодца до его концевой части. Ширина решетки равна ширине колодцев 3 и 4, а высота может изменятся (вначале с 0,2 до 0,3 м, в концевой части с 0,5 до 1,5 м).
Двухступенчатый перепад комбинированной конструкции работает следующим образом.
В период эксплуатации перепада при прохождении водных потоков с максимальными расходами через сооружение в колодцах ступеней образуются затопленные гидравлические прыжки, способствующие гашению избыточной энергии потока. Вместе с тем, из-за гибкости и водопроницаемости конструкции часть потока воды проходит через решетчатые каркасы 12 и габионные тюфяки 6 оснований ступеней, в результате происходит рассредоточения и относительно равномерное распределение, действующих гидродинамических нагрузок потоков воды по всему сооружению. При этом в колодцах из-за наличия арматурных решетчатых каркасов происходит задержание хвороста и влекомых наносов, т.е. решетки забиваются плавником и наносами. Таким образом происходит частичное гашение избыточной энегии потока и уменьшение его размывающей способности. А под основаниями колодцев (габионных тюфяков) не возникают опасные фильтрационные противодавления и деформации грунтов. Наличие габионных тюфяков под основаниями колодцев-гасителей и решетчатых конструкций на ступенях повышают гибкость и эффективность работы перепада. В целом двухступенчатый перепад, предлагаемой конструкции, обеспечивает эффективное гашение избыточной энергии водных потоков и надежность работы всего сооружения в условиях равнинных и предгорных участков каналов и русел малых рек.
Двухступенчатый перепад комбинированной конструкции предназначен для гашения избыточной энергии водных потоков в условиях равнинных и предгорных участков земляных каналов и регулируемых участков малых рек, в местах сосредоточенного падения русла (до 3-3,5 м), где развиваются русловые эрозионные и аккумулятивные процессы.
Источники информации
1. Бахтин Б.М., Корюкин С.Н. Гидротехнические сооружения. - М.: Агропромиздат, 1991, с. 62-65.
2. Патент на изобретение №2633788 Двухступенчатый перепад комбинированной конструкции. Опубл. 18.10.2017, Бюл. №29. /Курбанов C.O., Созаев А.А., Ульбашева С.А.