СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОТКОСНОГО КРЕПЛЕНИЯ ИЗ ФАШИН БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD FOR ERECTION OF SLOPE SUPPORT FROM FASCINES OF BIOPOSITIVE DESIGN

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве природоохранных, берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.
Известен 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.
Относительно близким техническим решением является способ крепления прибрежных откосов из тяжелых фашин [2], состоящих из грунтового крупнозернистого заполнителя и хворостяной оболочки, выполненных цилиндрической формы диаметром 0,6-1,0 м и перевязанных мягкой проволокой в нескольких местах. Основными недостатками данного технического решения являются:
- ненадежность и короткий срок службы;
- сложность и трудоемкость изготовления и монтажа:
- невозможность их использования при больших скоростях потока (более 1,5-2 м/с);
- слабая зарастаемость и биопозитивность конструкции.
Цель изобретения - повышение эффективности и биопозитивности конструкции, а также срока службы крепления.
Указанная цель достигается тем, что в способе возведения откосного крепления биопозитивной конструкции, включающем укладку вдоль берегов русла на основание фашин. Откосное крепление выполняют из послойно уложенных рядов легких и тяжелых фашин, причем вначале в основании сплошными рядами вдоль линии откоса укладывают легкие фашины, сверху которых натягивают металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки, а сверху сетки и легких фашин нормально к их рядам по линии уклона откоса располагают плотными рядами тяжелые фашины, после чего сверху слоя тяжелых фашин натягивают вторую крупноячеистую металлическую сетку и прикрепляют ее к металлическим проволокам в основании. Легкие и тяжелые фашины заготавливают заранее, легкие фашины - из сухого созревшего камыша диаметром 0,15-0,2 м и длиной 1,7-2,5 м, а тяжелые фашины изготавливают диаметром 0,3-0,7 м и длиной 2-2,5 м из грунтового заполнителя и гибкой оболочки, при этом заполнитель выполняют из мешков, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой, а оболочка тяжелых фашин - из плотных слоев сухого камыша и гибкой габионной сетки, обтянутой вокруг слоев камыша, причем крупноячеистые сетки в основании и на верху связывают между собой и прикрепляют к анкерам, которые устраивают в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга.
На фиг.1 показано поперечное сечение берегозащитного сооружения с откосным креплением биопозитивной конструкции из послойно уложенных фашин; на фиг.2 - то же самое, в плане, на фиг.3 - легкая фашина из камыша, на фиг.4 - тяжелая фашина.
Откосное крепление биопозитивной конструкции состоит из легких фашин 1, гибко соединенных между собой, металлических проволок 2, растянутых сверху легких фашин 1 с образованием крупноячеистой сетки, тяжелых фашин 3, уложенных сверху легких фашин 1 и состоящих из заполнителя и гибкой оболочки; заполнитель выполнен полностью из соединенных между собой мешков 4, заполненных плодородным растительным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников; а оболочка - из сухого камыша 5 и гибкой габионной сетки 6. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 7, а сверху них растянута вторая крупноячеистая сетка 8 из металлической проволоки, между собой крупноячеистые сетки (верхняя и нижняя) соединены и прикреплены к анкерам 9, устроенных в откосе выше крепления.
Способ возведения откосного крепления биопозитивной конструкции из фашин осуществляется и работает следующим образом.
По предлагаемому способу заранее заготавливаются легкие фашины 1 из сухого камыша и тяжелые фашины 3 из грунтового заполнителя и гибкой сетчатой оболочки 6. После планируется откос, намечаются места устройства анкеров 9 чуть выше верхней линии крепления, разрабатываются ямы глубиной 0,5-0,7 м, устраиваются опалубки с установкой анкеров, заливается бетон (М-100). После набора прочности бетона заравнивается откос и разбивается на карты укладки фашинного крепления длиной по 10 м вдоль откоса. Далее сплошными рядами вдоль откоса по всей длине карты укладывают легкие фашины 1 до верхней линии крепления, сверху рядов легких фашин растягивают металлические проволоки 2 (0 3-4 мм) с образованием крупноячеистой сетки и прикреплением к анкерам 9. После чего по верху крупноячеистой сетки и легких фашин перпендикулярно к ним монтируют плотными рядами тяжелые фашины 3, сверху которых растягивают вторую крупноячеистую сетку 8 из металлических оцинкованных проволок, проходящих через монтажные петли 7 и с прикреплением к нижнему слою сетки 2 и к анкерам 9. Затем по такой же технологии монтируют следующий участок карты крепления.
После завершения монтажа тяжелых фашин желательно их поливать водой, особенно места расположения мешков 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 фашины в тело откоса и обратно из откоса в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций под креплением и в грунтах откоса. Расположение легких фашин 1 нормально (перпендикулярно) к направлению обратного фильтрационного потока предотвращает возможные фильтрационные деформации подстилающих грунтов (механическую суффозию, контактный размыв и др.). Сухой камыш, из чего сделаны легкие фашины, является хорошим дренирующим материалом. Волнообразное расположение тяжелых фашин 3 по линии уклона откоса и под большим углом (близким к 90°) к направлению потока реки обеспечивают частичное гашение избыточной энергии потока, а также равномерное распределение гидродинамических нагрузок потока вдоль крепления. Фашинное крепление работает и как защитное крепление, и как дренаж. При размыве русла ниже низа крепления нижняя часть фашинного крепления будет опускаться под действием собственной силы тяжести в образовавшуюся воронку размыва и произойдет натяжение металлических проволок 2 и 8. В случае максимально возможного размыва русла она примет вертикальное висячее положение, и при этом сползание крепления не будет происходить, только сильнее будут натянуты соединительные проволоки 2 и 8 и крепежные проволоки анкеров 9. И в вертикальном положении данное крепление сохраняет свою форму из-за конструкции фашин и наличия крепежных металлических проволок 2 и 8. Вместе с тем легкие и тяжелые фашины в воде создают дополнительную подъемную силу, которая уменьшает нагрузки на проволоки 2 и 8. Одновременно в плодородном грунте и в влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через фашинное крепление будут расти и трава, и кустарники. С каждым годом по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле креплений 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, мальки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.
Использование сухого камыша в легких и тяжелых фашинах обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле креплений в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания растений и из плодородного грунта в мешках 4. Со временем все крепление из фашин полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет все фашинное 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 равнинных и труднодоступных участках рек.
Источник информации.
1. Патент №2200790 РФ, МКИ Е02В 3/12, Е02D 17/20. Способ возведения габионного крепления. / Ламердонов З.Г., Курбанов С.О., Дышеков А.Х.. М.: 2003.
2. Алтунин С.Т. Регулирование русел. - М.: «Сельхозиздат», 1962, 352 с.