СПОСОБ ПРОТИВОПАВОДКОВОЙ ЗАЩИТЫ
METHOD OF FLOOD PROTECTION

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к противопаводковым мероприятиям.
Известен способ защиты территорий от затопления в речных бассейнах путем аккумулирования паводка во временных водохранилищах, которые образуют с помощью дамб-запруд, при этом дамбы-запруды размещают на притоках реки, по которым ожидают поступление паводка, и располагают их последовательно одна за другой, каждую из которых выполняют в виде каменной фильтрующей насыпи с саморегулирующимся водосбросом, причем тело каменной фильтрующей насыпи располагают в крутом каньоне реки и формируют взрывом (патент РФ №2389845 С2, дата приоритета 10.01.2006, дата публикации 20.05.2010, авторы Апполонов Ю.Е., Колосов М.А. и др.).
Недостатками известного способа являются высокие трудозатраты и повышенная опасность способа формирования взрывом тела каменной фильтрующей насыпи, а также подверженность дамб-запруд активной кольматации, из-за чего пропуск ухудшается и становится возможен перелив.
Известен способ борьбы с подтоплениями от паводков, принятый к качестве прототипа, по которому вдоль берега реки собирают сборно-разборное сооружение из распорных элементов, состоящих из металлопластиковой трубы с бетонным заполнителем внутри, при этом распорные элементы собирают в треугольную призму путем их закрепления хомутами вокруг поперечной арматуры с образованием узлов, с напорной стороны на распорные элементы укладывают водонепроницаемую ткань с гидроизоляцией, а с низовой стороны устраивают водосборную канаву с насосом для сбора и отвода профильтровавшейся воды (патент РФ №2312949 С1, дата приоритета 19.06.2006 г., дата публикации 20.12.2007, автор Ламердонов З.Г., прототип).
Недостатком прототипа является низкая эффективность как способа возведения, так и возводимого защитного противопаводкового сооружения, что обусловлено следующими причинами:
- во-первых, конструктивными особенностями сборно-разборного сооружения, выполненного на всем протяжении в виде единой конструкции одной неизменяемой призмы, что приводит к необходимости возведения всего сооружения до начала паводка, не позволяет произвести рациональную установку призмы с учетом рельефа местности, а также обеспечить эффективную противофильтрационную защиту;
- во-вторых, использованием металлопластиковых труб, заполненных бетоном, который, как известно, практически не работает на растяжение, что приводит к необходимости применения композитных, высокопрочных и дорогостоящих материалов металлопластиковых труб, на которые приходятся все нагрузки;
- в-третьих, недостаточно надежной гибкой конструкцией гидроизоляции напорной грани;
- в-четвертых, отсутствием эффективного противофильтрационного устройства при монтаже конструкции на дамбе, что неминуемо приводит к протеканию, а в случае повреждения водонепроницаемой ткани - к разрушению сооружения.
Кроме того, способ по прототипу является трудоемким и высокозатратным, так как надежность возводимой конструкции обеспечивается выполнением нижних ярусов из более массивных распорных элементов, а надежность соединительного узла распорного элемента обеспечивается установленной в нем арматурой лишь после набора прочности бетоном в трубе, нормативная продолжительность которого составляет 28 суток.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа противопаводковой защиты путем обеспечения безопасных паводковых расходов через грунтовые сооружения при условии обеспечения целостности защитной противопаводковой конструкции, снижения трудозатрат при ее возведении и возможности использования на местности со сложным рельефом.
Для решения поставленной задачи в способе противопаводковой защиты, включающем возведение на пониженных и подверженных затоплению участках или на водоподпорных грунтовых сооружениях берегоукренительных защитных сооружений в виде сборно-разборной напорной конструкции против переливающегося потока с закреплением водонепроницаемых защитных средств со стороны наклонной напорной части и с возможностью демонтажа по окончании паводка, согласно изобретению возводят сборно-разборную напорную конструкцию с опорными узлами модульного типа, при этом модули собирают в виде стержневых тетраэдров быстроразъемной конструкции по схеме трехшарнирной арки либо по схеме сварной или разборной арки, устанавливают модули на расстоянии друг от друга или рядом с учетом особенностей рельефа и формы очертания напорной конструкции и закрепляют их либо в грунте с помощью опорных элементов, либо на фундаменте, уложенном на гидроизоляционном слое, в модулях устанавливают массив, обеспечивающий устойчивость от воздействия гидростатического давления, и соединяют модули между собой с помощью щитов и/или стержней, которые закрепляют в узлах модулей с помощью соединительных элементов, а с напорной стороны устанавливают гидроизоляционные защитные средства, образующие водонепроницаемую защиту в напорной зоне с жесткой и/или гибкой конструкцией напорной грани.
Согласно изобретению в качестве гидроизоляционных защитных средств используют плитные водонепроницаемые перекрытия напорной зоны или глухие сборные щиты, с помощью которых образуют жесткую конструкцию напорной грани.
Согласно изобретению водонепроницаемую защиту в напорной зоне выполняют с помощью комплекса гидроизоляционных защитных средств.
Согласно изобретению на напорную конструкцию закрепляют арматурную сетку, укладывают на нее метки с грунтом, покрывают их рулонным водонепроницаемым покрытием, которое закрепляют на конструкции, и образуют гибкую конструкцию напорной грани.
Согласно изобретению водонепроницаемую защиту выполняют в виде наружного перекрытия из водонепроницаемого материала и щита.
Согласно изобретению перед установкой сборно-разборной нанорной конструкции на водоподнорном грунтовом сооружении осуществляют гидроизоляционную подготовку основания конструкции, при этом укладывают и уплотняют водонепроницаемый грунт, на который укладывают сборные ленточные фундаментные элементы для монтажа на них напорной конструкции.
Согласно изобретению в способе могут использоваться модули заводской готовности.
На фиг.1 изображена общая схема паводкового перелива воды на пониженные участки; на фиг.2 показан поперечный разрез А-А по участку понижения на фиг.1; на фиг.3 схематично изображена сборно-разборная напорная конструкция модульного типа в плане; на фиг.4 приведены различные конструктивные решения сборки модулей и опорных элементов; на фиг.5 - варианты выполнения водонепроницаемой защиты: а) конструкция жесткой защиты с использованием водонепроницаемых плит или щитов, б) конструкция гибкой защиты с помощью комплекса гидроизоляционных защитных средств и в) - с помощью водонепроницаемой ткани; на фиг.6 изображена схема применения защитного сооружения против перелива воды через грунтовую плотину.
По заявляемому способу противопаводковой защиты осуществляют возведение берегоукрепительных защитных сооружений на пониженных и подверженных затоплению участках, в том числе со сложным рельефом местности, имеющим криволинейную конфигурацию (фиг.1), а также на водоподпорных грунтовых сооружениях (фиг.6). Защитное сооружение возводят в виде сборно-разборной напорной конструкции 1 модульного типа с опорными узлами и с наклонной напорной гранью (фиг.1, фиг.2, фиг.3). Модули 2 собирают в виде стержневых тетраэдров быстроразъемной конструкции по схеме трехшарнирной арки, позволяющей собрать конструкцию быстро и с учетом рельефа местности (фиг.4). Возможно также выполнение модульной конструкции по схеме сварной или разборной арки. При этом могут быть использованы модули заводской готовности с целью снижения трудозатрат при монтаже. Модули 2 в виде стержневых тетраэдров устанавливают на грунт на расстоянии друг от друга или рядом с учетом особенностей рельефа, формы очертания напорной конструкции, а также с учетом ориентации при формировании наклонной напорной грани. В зависимости от состояния грунта модули закрепляют с помощью, например, опорных зубьев 3 непосредственно в грунте или на фундаменте, в качестве которого используют сборные ленточные фундаментные элементы 4, уложенные на уплотненный водонепроницаемый грунт, например глину (фиг.4). Для обеспечения устойчивости от воздействия гидростатического давления в модулях дополнительно размещают или заранее устанавливают массив 5, например бетонный блок. Установленные таким образом модули тетраэдной формы являются надежными опорными узлами возводимой защитной противонаводковой конструкции, которые соединяют между собой для образования наклонной напорной грани. Для этого используют соединительные стержни 6 и щиты 7, которые закрепляют в узлах модулей с помощью известных соединительных элементов, например болтовых соединений (условно не показано). С напорной стороны на грани стержневых тетраэдров или на стержни, образующие ребра 8, устанавливают гидроизоляционные защитные средства и создают водонепроницаемую защиту в напорной зоне с жесткой или гибкой конструкцией напорной грани (фиг.5).
При этом жесткую конструкцию напорной грани образуют закреплением водонепроницаемых плит или глухих сборных щитов 7 (фиг.5а).
Как вариант, на напорную конструкцию закрепляют арматурную сетку, укладывают на нее метки с грунтом 9, покрывают их рулонным водонепроницаемым покрытием, которое закрепляют на конструкции, и образуют тем самым гибкую комбинированную конструкцию напорной грани (фиг.5б).
Как вариант, гибкую конструкцию напорном грани создают путем натяжения водонепроницаемой тканевой оболочки К) непосредственно на стержни конструкции или щиты (фиг.5в).
Монтаж сборно-разборной напорной конструкции на водоподпорном грунтовом сооружении 11 осуществляют с укрепляемой напорной стороны. При этом отпадает необходимость достраивания грунтового сооружения и снижаются трудозатраты по его укреплению. Для обеспечения гидроизоляционной защиты водоподпорного грунтового сооружения перед монтажом конструкции осуществляют гидроизоляционную подготовку основания конструкции и используют сборные фундаментные элементы 4. При этом укладывают и уплотняют водонепроницаемый грунт 12, в частности глину, укладывают сборные ленточные фундаментные элементы 4 и на них осуществляют монтаж напорной конструкции (фиг.6).
Таким образом, по заявляемому способу создают эффективную преграду в виде сборно-разборной конструкции модульного типа с надежными опорными узлами, работающими на сдвиг, которую можно демонтировать по окончании наводка.
Заявляемый способ противопаводковой защиты обладает рядом преимуществ, обусловленных конструктивными особенностями возводимой по нему защитной сборно-разборной конструкции модульного типа, и является более эффективным по сравнению с известными способами, так как обеспечивает менее трудозатратное возведение на местности со сложным рельефом защитной противопаводковой конструкции, обладающей высокой противофильтрационной и конструктивной надежностью, при этом характеризующейся мобильностью, возможностью сборки на месте из отдельных элементов с учетом всех особенностей рельефа местности и возможностью демонтажа после наводка, способностью предотвращения затопления пониженных участков и переливов через водоподпорные грунтовые сооружения с сохранением при этом целостности защитного сооружения и с существенной экономией материальных затрат.