СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ЗАЩИТНОЙ ДАМБЫ НА ПОБЕРЕЖЬЕ АРКТИЧЕСКОГО МОРЯ
METHOD TO ERECT DIKE DAM ON ARCTIC SEA SHORE

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для защиты от затопления прибрежных территорий и сооружений, разрушения волнами, подводными течениями, подвижками ледяных полей береговых линий (террас, откосов) в арктических морях.
Известен способ защиты береговых откосов от разрушения (Патент РФ №2075570), предусматривающий повышение их устойчивости. Он предусматривает заглубление в грунты приурезовой зоны водоемов оснований откосов с армирующими элементами, укладки в них почвы и посадочного материала. К недостаткам способа следует отнести отсутствие защиты средней и верхней частей береговых откосов (склонов) от водной эрозии. Способ не учитывает краткосрочных и долгосрочных изменений гидрологических и гидрогеологических уровней вод в водоемах и береговых откосах, низкий уровень устойчивости береговых склонов, развитие оползневых процессов. Этот способ применим только для пологих грунтовых склонов.
Известен способ защиты береговых откосов от изменений в них уровня грунтовых вод (УГВ), включающий использование дренажных систем (рис.6.12, Г.В.Железняков, Ю.А.Ибад-заде, П.Л.Иванов и др. Гидротехнические сооружения / Под общ. ред. В.П.Недриги. - М.: Стройиздат, 1983, 543 с.). К недостаткам способа следует отнести применение для откосов дорогостоящих водоотводящих труб, трудоемкость укладки дренажных элементов в тело дамбы (грунтового откоса), извлечение воды из дренажных труб, колодцев с применением насосных станций.
Известен раздельный способ строительства грунтовой дамбы с противофильтрационной диафрагмой (Временные рекомендации по технологии строительства противофильтрационных диафрагм. Киев. НИИСП Госстроя УССР, 1969, с.10-23). Он включает строительство тела дамбы, устройство в ней траншеи, заполнение их глинистым раствором и другими противофильтрационными материалами. Недостатками указанного способа являются: сложность выполняемых строительных операций, стоимость капитальных затрат при сооружении противофильтрационных завес, необходимых для защиты от размыва в периоды шторма откосов дамб водой.
Известен способ строительства в северных регионах России защитных дамб, дорог (дорожных конструкций), других земляных сооружений, предусматривающий выполнение трех этапов работ (Патент РФ №2312181), этот способ принят за прототип. В начале строительства отсыпают песчаное основание под дамбу толщиной 0,2-0,3 м. На нем из щебня (грунта, отвержденного «тяжелой» нефтью) возводят дренирующий слой высотой 0,3-0,4 м. Затем на поверхности дренирующего слоя укладывают теплогидроизолированные плиты толщиной 0,18-0,2 м заводского изготовления. Швы между плитами заливают глинистым раствором, покрывают смесью нефтяных отходов и создают нижнюю часть теплогидроизолирующей обоймы с уклонами от оснований откосов к оси земляного полотна и зазором для стока воды из земляного полотна. На втором этапе выполнения работ производят послойную с уплотнением отсыпку дамбы до проектных отметок и укладку на ее откосах плит с заливкой раствором швов, изоляцией швов смесью нефтяных отходов. На поверхности дамбы из плит создают верхнюю часть гидроизолирующей обоймы, которую одновременно используют как упрочненный подстилающий слой для рабочего покрытия (рабочей одежды) дамбы. В случаях применения для защиты от затопления территорий, исключения разрушений береговых откосов грунтового (земляного) сооружения подводными течениями, подвижками льда в арктических морях прототип характеризуется следующими недостатками: низкая надежность герметизации швов между плитами обоймы, резкое снижение прочностных, деформационных свойств тела дамбы, поступление в нижнюю часть обоймы дамбы потоков воды в случаях колебаний УГВ как в береговом откосе, так и в водоеме; неудовлетворительные прочностные показатели восприятия дамбой штормовых и ледовых нагрузок.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрочнение тела дамбы обоймой, позволяющее при внешних воздействиях на сооружение обеспечить надежность эксплуатации дамбы на побережьях арктических морей; поддержание в теле грунтовой насыпи дамбы постоянного влажностного режима, ее высоких прочностных и деформационных свойств; возможность одновременно использовать дамбу в качестве защитного гидротехнического сооружения и дороги в условиях штормовых и ледовых воздействий.
Это достигается тем, что упрочненную «тяжелой» нефтью, сетчатой арматурой обойму возводят одновременно с отсыпкой тела грунтовой дамбы, при этом в нижнюю часть дамбы устанавливают водоприемный коллектор, водосточные трубы, а грунты дамбы упрочняют стержневой арматурой, анкерными пластинами.
К преимуществам заявляемого технического решения относятся следующие:
- возможность круглогодичного строительства и эксплуатации на Севере защитных гидротехнических сооружении, дорог, технологических площадок при резких колебаниях уровня вод в береговых откосах и водоемах;
- изготовление основных элементов гидротехнического сооружения производится непосредственно в осваиваемом районе, позволяя исключить затраты на изготовление плит для изоляционной обоймы в заводских условиях и доставку их в район строительства;
- обеспечение возведения сооружений из местных пылеватых, увлажненных и засоленых грунтов непосредственно на побережье арктических морей;
- исключение применения дорогостоящих дорожно-строительных материалов, а также снижение на 30-40% объемов земляных, транспортных работ, площадей землеотводов при строительстве гидротехнических сооружений;
- упрочнение тела дамбы обоймой из отверждаемой грунтовой смеси сетками, «жесткой» стержневой арматурой позволяет при штормовых, ледовых воздействиях на сооружение обеспечить надежность эксплуатации дамбы на побережьях арктических морей.
Таким образом, заявляемое техническое решение, имеющее вышеприведенную совокупность отличительных признаков и преимуществ, соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «изобретательский уровень».
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 показан поперечный разрез гидротехнической дамбы.
Гидротехническая дамба, строительство которой осуществляют заявляемым способом, включает песчаное основание 1, слой щебня 2, обойму 3, армированную стальными сетками 4 и включающую в нижней части водоприемный коллектор 5 и водосточные трубы 6, отсыпку тела грунтовой дамбы 7, на поверхности которой уложена рабочая дорожная одежда 8, оснащенная бордюрами 9, слой фильтрующей синтетической ткани 10 и местного грунта 11. Тело дамбы пространственно упрочняют «жесткой» стержневой арматурой 12 и анкерными пластинами 13.
Предлагаемый способ (фиг.1) реализуется следующим образом. После отсыпки песчаного основания 1 толщиной 0,2-0,3 м укладывают слой щебня 2 на высоту 0,3-0,4 м. Затем на поверхность слоя 2 с уклонами i=2…3% от вертикальной оси дамбы из заранее приготовленной смеси «тяжелой» нефти с грунтом возводят нижнюю часть обоймы 3. Обойму 3 в средней части армируют стальными сетками 4. Для сброса воды в нижней части обоймы 3 укладывают водоприемный коллектор 5 и водосточные трубы 6. При этом трубы 6 укладывают в направлении приурезового откоса дамбы. Затем послойно одновременно с уплотнением производят отсыпку тела гоунтовой дамбы 7 до проектных отметок, закрепляют ее откосы, верхнюю поверхность упрочненной, изолирующей обоймой 3, армированной стальными сетками 4. В целом тело дамбы пространственно упрочняют «жесткой» стержневой арматурой 12 и анкерными пластинами 13. На поверхности обоймы 3 укладывают слой щебня 2 и рабочую дорожную одежду 8. Дорожную одежду 8 оснащают бордюрами 9 с отверстиями для пропуска атмосферных и морских вод. На заключительном этапе строительства сооружения на поверхности берегового откоса дополнительно размещают дренирующий слой щебня 2 мощностью 0,3-0,9 м с одновременным размещением фильтрующей синтетической ткани 10, а потом засыпают полость между береговым откосом и тканью 10 местным грунтом 11. В зоне контакта нижней части приурезового откоса с естественным основанием отсыпают слой щебня толщиной 0,3-0,4 м и защищают его поверхность от заиливания, размыва прибрежными водами обоймой 3. Нижнюю часть приурезового откоса для защиты от подвижек ледяных полей дополнительно закрепляют к донным отложениям анкерами из упрочненного «тяжелой» нефтью грунта.
Эксплуатация дамбы позволяет защитить прибрежные территории, сооружения, береговые откосы от затопления, разрушения в случаях воздействия на них экстремальных штормовых и ледовых нагрузок. В летние штормовые периоды морская вода, достигая верхней точки приурезового откоса, проходя через дренирующие слои щебня, размещенного в верхней части, основании дамбы, резко теряя свою разрушительную энергию, сбрасывается обратно в море. При весенних подвижках ледяных полей на дамбу обеспечивается их разрушение, перемещение льдин по пологому склону приурезового откоса, верхней части сооружения и аккумуляция льда на верхних террасах побережья, а в начале летнего периода происходит таяние льда и сброс по дренам воды в море.
При строительстве дамб на береговых откосах арктических морей предлагаемый способ позволяет защитить прилегающие к ним территории, сооружения от затопления и разрушения, обеспечить промышленно-экологическую безопасность осваиваемых районов. Способ при оптимальных затратах наряду с защитой сооружений, береговой черты шельфа включает применение дамб в качестве дорог и аэродромных полос.