КОНСТРУКЦИЯ БЕРЕГОЗАЩИТНОГО СООРУЖЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПОЛИМЕРНЫХ ВЯЖУЩИХ

Полезная модель относится к гидротехническим сооружениям, а именно к берегозащитным сооружениям, предназначенным для защиты береговой линии от воздействия волновых процессов и размыва течением. Конструкция представляет собой железобетонные рамы с различным размером ячеек и высотой, заполненные минеральным наполнителем пропитанным полимерным вяжущим.
Из предшествующего уровня сооружений известны следующие конструкции.
В источнике «Российский государственный концерн «РОСАВТОДОР», Центральное бюро научно-технической информации автомобильные дороги, Защита откосов автомобильных дорог от размыва, Москва 1992» приведены несколько вариантов укрепления откосов представленные ниже.
Укрепление откоса камнем в плетневых клетках. Клетки выполняются квадратными размером 1×1 м из плетня высотой 20-30 см и устанавливаются над поверхностью откоса. Дно клеток выстилают сухой травой или соломой, затем отмащивают или засыпают бутовым камнем или половинками кирпича. В двух пересекающихся направлениях клетки укрепляются деревянными кольями, расположенными косыми рядами. Такая конструкция не эффективна при укреплении пойменной насыпи.
Укрепление откоса каменной неброской применяют при высоких откосах для защиты их от размыва различными поверхностными водами и волнового воздействия. При оползании низового откоса его укрепляют камнями разного размера с укладкой крупных камней снаружи. При всех положительных качествах данной конструкции, таких как, низкая стоимость и трудоемкость, простой ремонт и восстановление имеет и недостатки, основной из которых ограничение применения данной конструкции при значительных воздействиях волны и течения.
Укрепление откоса каменной наброской в железобетонных ящиках. Железобетонные ящики выполняются квадратными без дна с размером стороны 1,2-1,5 м и высотой 0,4-0,5 м. После укладки они заполнятся мелкими камнями.
В источниках RU 2032022, SU 1821512, RU 2212495 описано укрепление откосов железобетонной рамой (решетчатые конструкции), защитное покрытие откосов дорог из коробчатых железобетонных плит. Конструкция крепится с помощью металлических анкеров, забиваемых в узлы стыков, конструкция крепится к поверхности откоса, при этом обеспечиваются ее жесткость и устойчивость. Ячейки такой конструкции могут быть заполнены растительным грунтом с посевом трав, грунтом, обработанным вяжущим или монолитным бетоном, и т.д. Это дает возможность при минимальном расходе материалов на изготовление самих элементов (по сравнению со сборными плитами) применять разнообразные местные материалы для заполнения ячеек.
Решетчатые укрепления состоят из сборных железобетонных или армированных элементов, которые после объединения в стыках образуют на поверхности откоса решетку с ячейками заданного размера. Конструкция присоединяется к поверхностным слоям грунта откоса металлическими штырями или железобетонными сваями, забиваемыми в узлах стыков. Сборные элементы могут иметь диагональное или прямоугольное расположение в конструкции укрепления. В нижней части, возле подошвы земляного полотна, расположен упор, который воспринимает сдвигающее усилие от собственной массы решетчатой конструкции.
Рамные и решетчатые конструкции заполненные камнем более эффективны по сравнению с засыпкой камнем в свободном состоянии, однако при значительных скоростях течения воды так же происходит вымыванию камня их ячеек.
В качестве прототипа рассмотрен патент RU 2032022 на устройство для укрепления земляного полотна или склонов.
Устройство для укрепления земляного полотна или склонов включает в себя выполненную из отдельных соединенных друг с другом, заполненных наполнителем квадратных рам решетчатой конструкции для укладки по откосу земляного полотна и анкеры для заделки в грунт откоса, жестко соединенные с рамами в местах их сопряжения друг с другом. Рамы решетчатой конструкции выполнены с прямоугольными клиновидными торцевыми гранями в местах их сопряжения друг с другом, соединенными перекрестными схватками, или набраны из квадратных железнодорожных шпальных рамок, анкеры выполнены в виде треугольных или трапецеидальных рамок, соединенных с элементами квадратных рам решетчатой конструкции одной гранью треугольной рамки или большим основанием трапецеидальной рамки, при этом анкерные рамки сориентированы в плоскости поперечного сечения откоса и размещены с интервалом друг от друга, причем элементы рам решетчатой конструкции и анкерных рамок выполнены из средней части деревянных отработанных в пути железнодорожных шпал.
К недостатком данной конструкции относится, тот факт, что заполнитель может вымываться из ячеек конструкции, тем самым сократить срок службы конструкции.
Цель изобретения - повышение надежности, расширение функциональных возможностей и продление срока службы конструкции.
Цель достигается тем, что заполнитель, уложенный в ячейки бетонной конструкции, дополнительно связывается полиуретановыми клеями.
Особенностью предлагаемой полезной модели является:
- снижение затрат на строительство за счет использования заполнителя имеющего больший диапазон фракций (от мелкого до крупного, в зависимости от имеющего в близь лежащих карьерах);
- повышенная устойчивость к воздействиям от течения и волн, за счет связи между камнями заполнителя;
- использование пористых структур позволяют уменьшить скорости течения реки вблизи покрытий в 2-3 раза по сравнению с плитным покрытием;
- возможность комплексирования с другими защитными конструкциями;
- конструкции из рам и связанного заполнителя легко выправляется и восстанавливается после повреждения отдельных участков;
- такое защитное покрытие, как элемент ландшафтного дизайна может иметь различные цветовые оттенки за счет цвета заполнителя и добавления пигментов в связующий состав.
Технология предусматривает два варианта заполнения ячеек. Первый вариант предусматривает заполнение ячеек заранее подготовленной смесью минерального наполнителя в виде щебней различной фракции, галечных материалов или песчаных грунтов и полимерного вяжущего состоящего из одна или двух компонентных полиуретановых клеев. Второй вариант заключается в поэтапном заполнении ячеек, на первом этапе ячейки заполняются минеральным наполнителем, на втором этапе происходит пропитка полимерным связующим. При втором способе требование к качеству минерального наполнителя ниже и позволяет заполнять ячейки любыми, даже очень засоренными смесями, которые после естественной промывки атмосферными осадками пропитывается связующим составом.
Результаты математического моделирования позволяют сделать вывод о том, что использование пористых структур позволяют уменьшить скорости течения реки вблизи покрытий в 2-3 раза по сравнению с плитным покрытием, что снизит степень подмыва насыпей, а также может позволить избежать всплытия берегоукрепительных пористых плит.
На фиг. 1 изображена конструкция откосной одежды из железобетонных рам, образующих решетку с ячейками 1,0×1,0 м и высотой 0,3 метра заполненную полимерным вяжущим с минеральным наполнителем.