УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ПРИБРЕЖНЫХ ЗОН РЕК И КАНАЛОВ ОТ РАЗМЫВА

Устройство для защиты прибрежных зон рек и каналов от размыва
Полезная модель относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон рек и каналов от размыва и обрушения откосов.
Известно аналогичное решение, включающее изготовление и укладку габионов в виде ступеней вдоль берега реки. Габионы размещают в решетчатые арматурные каркасы, которые заранее изготавливают по размерам секции ступеней (Патент РФ №2336389, Кл. Е02В 3/12, опубл. 2008). Основными недостатками данного технического решения являются трудоемкость конструкции и потребность большого количества каменного материала.
Ближайшим аналогом является подпорная стенка биопозитивной конструкции (Патент РФ №2399717, Кл. Е02В 3/12, опубл. 20.09.2010 г.). Ступени подпорной стенки выполнены из тяжелых фашин и габионных тюфяков, сложенных послойно с образованием ступеней. Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность их работы при высоких размывающих скоростях потока воды (более 3-4 м/с), и невозможность их использования на горных и предгорных участках рек с высокими уклонами.
Технический результат выражается в повышении эффективности конструкции.
Сущность устройство для защиты прибрежных зон, характеризуется совокупностью общих с ближайшим аналогом признаков, содержащей подпорные стенки, состоящие из двух и более ступеней, послойно сложенных из тяжелых фашин и габионных тюфяков, при этом тяжелые фашины выполнены диаметром 0,5-0,7 м и длиной 2-2,5 м из мешков с грунтовым заполнителем и гибких оболочек из плотных слоев сухого камыша и габионной сетки, а габионные тюфяки выполнены из легких фашин и перфорированных труб, и отличающееся от ближайшего аналога признаками, а именно: по длине подпорных стен устройства на определенном расстоянии друг от друга предусмотрены второй вид более мощных подпорных стен из армированных габионов, уложенных ступенчато в три слоя и более с заглублением ниже основания и дна русла, габионы выполнены, длиной 2-2,5 м, шириной 0,5-1,0 м и высотой 0,8-1,0 м из арматурного каркаса А1 о 10-14 мм, оцинкованной сетки и каменного заполнителя, первый и второй слои габионов уложены поперечными рядами с заглублением в дно до возможной глубины размыва русла и нормально к его продольной оси, третий слой из двух продольных рядов габионов уложен сверху и вдоль внутренней линии подпорных стен, отступив на ширину площадки первой ступени, верх габионов третьего слоя образует площадку второй ступени подпорных стен, и так далее отступив на ширину площадки предыдущей ступени, возводят последующие ступени подпорных стен по необходимости. Вместе с тем, второй вид подпорных стен из армированных габионов устроены выдвинутыми в сторону русла реки на 1-2 м, по сравнению с первым видом подпорных стен из тяжелых фашин и габионных тюфяков, при этом все подпорные стенки первого и второго вида расположены вплотную друг к другу вдоль защищаемого берега и соединены между собой гибко с помощью арматурных проволок, а сверху всех подпорных стен на откосе по всей длине берега вдоль последних ступеней устроено крепление из гибких тюфяков до уровня высоких вод.
Сущность устройства для защиты прибрежных зон поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение первого вида подпорных стен из тяжелых фашин и габионных тюфяков; на фиг. 2 - план участка подпорных стен первого и второго видов; на фиг. 3 - поперечное сечение второго вида подпорных стен из армированных габионов; на фиг. 4 - тяжелая фашина в аксонометрии с разрезом; на фиг. 5 - габионный тюфяк; на фиг. 6 - гибкий тюфяк; на фиг. 7 - показана легкая фашина из сухого камыша; на фиг. 8 - армированный габион.
Устройство для защиты прибрежных зон рек и каналов содержит два вида подпорных стен: первый вид из ступенчато уложенных тяжелых фашин и габионных тюфяков, второй вид и из армированных габионов, уложенных ступенчато. Подпорные стенки первого вида состоят из двух и более ступеней. Первая ступень 1, вторая ступень 2 и последующие ступени выполнены из тяжелых фашин 3 и габионных тюфяков 4. Тяжелые фашины 3 состоят из заполнителя и гибкой оболочки; заполнитель выполнен полностью из соединенных между собой мешков 5, заполненных плодородным растительным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников; а оболочка - из сухого камыша 6 и гибкой габионной сетки 7. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 8. Габионные тюфяки 4 состоят из легких фашин 9, перфорированных труб 10 и габионной сетки 11. Второй вид подпорных стен состоит из армированных габионов 12. выполненных из арматурного каркаса 13, оцинкованной металлической (габионной) сетки 14 и каменного заполнителя 15. Первая ступень 16 подпорных стен выполнен из двух вертикальных рядов армированных габионов 12, уложенных в поперек русла с заглублением в дно до возможной глубины размыва русла. Вторая ступень 17 выполнена из двух продольных рядов габионов, уложенных горизонтально сверху первой ступени с отступлением на ширину ее площадки. На береговом откосе выше последних ступеней подпорных стен обеих видов предусмотрено крепление из гибких тюфяков 18, заполнителем которых использованы только легкие фашины 9.
Проектирование и расчет элементов устройства для защиты прибрежных зон осуществляется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с учетом фактических природных условий (топографических, гидрологических, геологических и гидрогеологических) на рассматриваемом участке реки, где наблюдаются русловые процессы. Длина подпорных стен второго вида должна быть не менее 3-4 м, а расстояние между ними (в среднем) может быть 8-10 м и более.
Все элементы подпорных стен обеих видов изготавливаются в основном на месте укладки с использованием механических приспособлений и строительной техники (экскаватора и автокрана). Вначале заготавливают необходимое количество тяжелых фашин 3, легких фашин 9, габионных тюфяков 4 и гибких тюфяков 18. Для изготовления тяжелых фашин 3 используют сухой камыш 6 в необходимом объеме и мешки 5 из геосетки, (размеры мешков в поперечном сечении могут иметь следующие 20×20 см, 25×25 см, 35×35 см и другие, а длина 40 см, 45 и 50 см). Затем заполняют мешки 5 плодородным грунтом с добавлением семян растений, приспособленные к местным условиям. Далее, отрезают и заготавливают габионные сетки 7 и сухой камыш 6 по размерам фашин. После чего из этих материалов и изделий изготавливают тяжелые фашины 3 в необходимом количестве. Полученную фашину (длиной 2-2,5 м) дополнительно перевязывают в нескольких (2-3) местах оцинкованной проволокой, и в местах перевязки с двух сторон фашины предусматривают ручки-петли 8 для их монтажа. Затем изготавливают легкие фашины 9 в необходимом количестве. А габионные тюфяки 4 выполняют из чередующих рядов легких фашин 9 и перфорированных труб 10, завернутых в габионную сетку 11 (длиной 2-2,5 м, шириной 0,4-0,6 м и толщиной 0,3-0,4 м). Изготовленные таким образом тяжелые фашины 3 и габионные тюфяки 4 складывают вдоль подпорных стенок первого вида недалеко от мест их монтажа. Далее для подпорных стен второго вида изготавливаются армированные габионы 12 в нужном количестве. Для этого из заранее заготавленных арматурных стержни (А1 о 12-14 мм) из нержавеющей стали выполняют арматурные каркаса 13, разрезают и приготавливают металлические (габионные) сетки 14 по размерам габионов 12. Габионы 12 могут иметь следующие размеры: ширина 1-1,5 м, высота 1 м и длина 2-2,5 м. Размеры арматурного каркаса назначаются из условия обеспечение необходимой жесткости и прочности конструкции при монтаже и гидродинамических нагрузок паводковых потоков.
После чего расчищается трасса и разрабатывается траншея вдоль берега по ширине подпорных стенок, траншея разбивается на участки монтажа подпорных стен первого и второго видов. В первую очередь намечаются места монтажа подпорных стен второго вида (на расстоянии 8-10 м друг от друга), и в этих метах разрабатываются котлованы под монтаж подпорных стен из армированных габионов 12. Затем с соблюдением технологии монтируются все габионы 12 до последней (2-й и более) ступени каждого участка. Таким образом, через определенное расстояние друг от друга, монтируют все подпорные стенки второго вида с засыпкой пазух вокруг стен и планировкой территории. Далее, в промежутках между построенными подпорными стенками второго вида, участки на уровне средней отметки дна русла расчищаются с углублением в берег на 1-2 м и по длине каждого участка раскладываются в длину два или три ряда тяжелых фашин 3 и соединяются они между собой металлической проволокой. Затем сверху рядов тяжелых фашин перпендикулярно к ним укладывают в один ряд габионные тюфяки 4, и прикрепляют их к тяжелым фашинам в основании. Далее отступив на ширину первой ступени 1, сверху габионных тюфяков и вдоль берега укладывают в один или два ряда тяжелые фашины 3 и прикрепляют их к сетке 11 габионных тюфяков 4 на площадке первой ступени 1. А сверху ряда тяжелых фашин 3 перпендикулярно к ним укладывают в один плотный ряд габионные тюфяки 4, которые также прикрепляют к сетке 7 тяжелых фашин 3. (и которые образуют площадку второй ступени 2). По такой же технологии возводят 3-ю и последующие ступени подпорных стен, в случае необходимости. Таким образом по участкам возводят все подпорные стенки первого вида (вплотную к подпорным стенкам второго вида), при этом в местах границ с подпорными стенками второго вида их прочно прикрепляют к арматурным каркасам 13 с помощью арматурных проволок (A1 о 10-14 мм). На береговом откосе выше последних ступеней подпорных стен обеих видов до уровня высоких вод устраивают крепление из гибких тюфяков 18, заполнителем которых используются только легкие фашины 9.
Устройство для защиты прибрежных зон особенно эффективно в условиях предгорных и горных участков рек с уклонами i=0,002…0.015. В условиях паводковых режимов рек наибольшие гидродинамические нагрузки потоков воспринимают подпорные стенки второго вида из армированных габионов, из-за гибкости их конструкции они рассредоточивают, действующие на них максимальные нагрузки. И при глубине возможного максимального размыва русла они обеспечивают надежную защиту прибрежной зоне. При этом подпорные стенки первого вида получают небольшие деформации из-за размыва русла ниже их основания, но они не теряют свою устойчивость и прочность, так как они прочно связаны с подпорными стенками второго вида, которые мощно стоят и более эффективно работают при максимально возможных воздействиях паводковых потоков. Тяжелые фашины, гибкие и габионные тюфяки, использованные в подпорных стенках, в том числе играют и мелиоративную роль, сохраняя влагу в долгое время. Со временем сооружение зарастает травой и кустарниками и превращается в биопозитивное сооружение, которое не вносит помех в природную среду и воспринимается природой как родственный ей элемент.