СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛАВИНОЗАЩИТНОЙ ДАМБЫ БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD TO ERECT AVALANCHE BAFFLE DAM OF BIOPOSITIVE DESIGN

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству, а именно к лавинозащитным сооружениям, используемым на лавиноопасных участках дорог, населенных пунктов и других объектов горной инфраструктуры.
Наиболее близким техническим решением является способ возведения лавинозащитной дамбы, включающий укладку местного грунта и камня в насыпь трапецеидальной формы [1]. Основными недостатками данного технического решения являются низкая эффективность и надежность работы, а также слабая зарастаемость и биопозитивность конструкции.
Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы сооружения и биопозитивность конструкции.
Указанная цель достигается тем, что в лавинозащитной дамбе, включающей укладку камня и грунта в насыпь, на гребне дамбы устанавливают на расстоянии друг от друга гибкие решетчатые конструкции, которые выполняют из металлических профилей разных типов, швеллеров и других, и жестко соединяют между собой с образованием прямоугольных ячеек, при этом вертикальные стойки решеток и их контрфорсные балки прочно прикрепляют к анкерам, установленным в железобетонном креплении верхового откоса и гребня дамбы, а поверху металлических решеток через отверстия, сделанные в вертикальных стойках, пропускают натянутый металлический трос со свободным ходом в обе стороны, затем трос в двух местах в начале дамбы и на вершине угла поворота в обеих левой и правой сторонах дамбы прикрепляют к анкерам с регулирующими натяжными устройствами, расположенными напротив напорной стороны дамбы, каждая сторона дамбы имеет свою отдельную систему натяжения троса. Трасса дамбы в плане выполняют с углом поворота напротив господствующего направления лавины, гребень дамбы от вершины угла поворота в обе стороны выполняют с разными уклонами, а на низовом откосе дамбы предусматривают укладку плодородного растительного грунта, параллельными полосами и с залужением в тело дамбы, определенной шириной, где сажают рядами деревья и кустарники с развитой корневой системой.
На фиг.1 показан план лавинозащитной дамбы; на фиг.2 показано анкерное крепление с регулирующим натяжным устройством троса; на фиг.3 изображено сечение лавинозащитной дамбы с металлическими решетчатыми конструкциями на гребне в аксонометрии.
Лавинозащитная дамба биопозитивной конструкции состоит из каменно-грунтовой насыпи 1 трапецеидальной формы, железобетонного крепления верхового откоса и гребня 2, металлических решетчатых конструкций 3, устроенных на гребне дамбы. Металлические решетчатые конструкции 3 изготовлены из стальных прокатов разных типов (швеллеров, двутавров и др.), жестко соединенных между собой взаимно перпендикулярно с образованием прямоугольных ячеек. При этом вертикальные стойки 4 решеток изготовлены из более мощных швеллеров и прочно прикреплены к анкерам 5, устроенным в железобетонном креплении верхового откоса и гребня 2 дамбы. За вертикальными стойками 4 устроены контрфорсные балки 6, жестко прикрепленные к анкерам 5 и стойкам 4. Поверху решетчатых конструкций 3 через отверстия, сделанные в вертикальных стойках 4, свободно проходит натянутый металлический трос 7, шарнирно прикрепленный к анкерам 8 с регулирующими натяжными устройствами 9. Каждая сторона дамбы (левая и правая) имеет свою систему натяжения троса 7. Металлические решетчатые конструкции 3 могут быть изготовлены и из разных типов металлических профилей. В любом случае вертикальные стойки 4 должны быть выполнены из более мощных (больших размеров) профилей, а продольные элементы решеток из относительно слабых (меньших размеров) профилей. На низовом откосе дамбы предусмотрены полосы 10 из плодородного растительного грунта, располагаемые параллельными рядами и с залужением в тело дамбы.
Способ возведения лавинозащитной дамбы биопозитивной конструкции осуществляется и работает следующим образом.
р
р
По предлагаемому способу заранее намечается трасса дамбы и местоположение угла поворота дамбы с учетом господствующего направления схода лавин. Угол поворота дамбы может быть принят в больших пределах от 110° до 150° в зависимости от природных условий и характеристик лавин. Далее отсыпается дамба из местного грунта и камня, по проектным размерам и отметкам (с уменьшением высоты дамбы от угла поворота в обе ее стороны) с послойным уплотнением грунта, планируются откосы и гребень дамбы. При этом уклоны гребня дамбы от угла поворота в обе стороны принимаются, примерно, соответствующими уклонам поверхности земли по трассам их прохождения. Эти уклоны могут быть разными и изменяться в больших пределах от 0,02 до 0,2 и более. Затем заготавливается крепление верхового откоса и гребня 2 дамбы из монолитного железобетона с установкой анкеров 5 в соответствующих местах. После набора прочности бетона в креплении 2 к анкерам 5 прочно прикрепляются заранее изготовленные металлические решетчатые конструкции 3, т.е. вертикальные стойки 4 и контрфорсные балки 6 решеток жестко привариваются к анкерным устройствам 5. Металлические решетчатые конструкции 3 на гребне дамбы монтируются через определенное расстояние друг от друга по всей ее длине. Расстояние между решетчатыми конструкциями на гребне дамбы l устанавливается в зависимости от ширины фронта расчетной лавины В (примерно, l=(1/12-1/8)В). При этом длина решетчатых конструкций и расстояние между ними l рекомендуется принять равными из условия обеспечения эффективности технологии строительства и монтажа конструкции. На верху вертикальных стоек 4 решетчатых конструкций заранее предусматриваются отверстия для свободного пропуска металлического троса 7. Трос 7 пропускается по всей длине одной стороны дамбы (левой или правой) поверху решетчатых конструкций 3 и шарнирно прикрепляется к анкерам 8, затем с помощью регулирующих натяжных устройств 9 трос 7 натягивается. После чего таким же образом, пропускается трос 7 через отверстия вертикальных стоек 4 решетчатых конструкций другой стороны дамбы (правой или левой) и прикрепляется с натяжением к анкерам 8. При этом анкера 8 устанавливаются заранее напротив напорной стороны дамбы, одновременно с устройством креплении верхового откоса и гребня 2 дамбы из монолитного железобетона. Для обеспечения надежности работ гибкой системы перераспределения нагрузок, с помощью натянутого троса 7, в отверстиях вертикальных стоек 4 предусматриваются специальные полимерные пробки-кольца, обеспечивающие смазывающее воздействие на троса 7. Уклоны гребня дамбы от вершины угла поворота в обе стороны могут изменяться в широких пределах от 0,02 до 0,2 в зависимости от уклона поверхности земли по трассе дамбы. На низовом откосе дамбы параллельными рядами разрабатываются борозды, глубиной 20-30 см. Сверху борозд полосами 10 укладывают плодородный растительный грунт толщиной 20-25 см. Ширину полос 10 принимают 3-5 м, а расстояние между полосами - 5-10 м. И в каждую полосу растительного грунта сажают по два ряда деревьев и кустарников с развитой корневой системой и приспособленные к местным условиям. После чего периодически их поливают водой пока не прорастут и укрепится корневая система посаженных деревьев и кустарников, с целью природоохранного обустройства и озеленения защитного сооружения.
Типы и размеры используемых металлических профилей, анкерных устройств и троса, при изготовлении и монтаже решетчатых конструкций 3, определяют в зависимости от динамических и кинематических характеристик возможных наиболее мощных лавин.
В процессе эксплуатации в зимний период при сходе мощных лавин основную гидродинамическую нагрузку потока воспринимает центральный участок дамбы с металлическими решетчатыми конструкциями 3 в районе угла поворота. При этом часть лавины задерживается перед дамбой, часть проходит между промежутками и через решетчатые конструкции 3. Вследствие чего сильно натягивается трос 7 и нагрузка от этого натяжения передается на все решетчатые конструкции 3 дамбы и на анкера 5 и 8. Кроме того, фронтальное расположение угла поворота и наличие уклонов гребня дамбы в обе стороны от угла поворота способствуют разделению потока лавины на две части (на правобережную и левобережную). Каждая часть лавины растекается по соответствующей стороне дамбы (правой или левой), этому способствует и гибкая система решетчатых конструкций 3 с натяжным тросом 7. Вместе с тем, воздушные подушки с высоким давлением, которые образовались перед головной частью лавины, быстро просачиваются через решетчатые конструкции 3 и рассеиваются с распылением и возникновением снежных облаков. Вследствие чего происходит активное взаимодействие гибких решетчатых конструкций 3 и троса 7 с потоком лавины, возникает сильное натяжение троса 7 и через него происходит перераспределения динамических нагрузок обеих частей лавины на все металлические решетчатые конструкции 3, крепление 2 откоса и гребня дамбы и на анкера 8. Таким образом, в результате всего этого происходит разрушение структуры лавины и рассредоточения ее мощности на большую площадь. Мощная лавина, проходя через такую комбинированную конструкцию дамбы, теряет свою ударную силу десятикратно и более, ширина фронта лавины увеличивается на порядок и более. За дамбой в нижнем бьефе исключается сосредоточенное динамическое движение лавины, там происходит простое отложение снежной массы сходящих лавин. А на низовом откосе дамбы отложенная снежная масса между деревьями и кустарниками долго задерживается и не тает в весенний период, тем самым способствует быстрому росту насаждений и озеленению сооружения. Образуется густая масса зеленых листьев, которые способствуют сохранению влаги в теле дамбы в течение длительного времени, что создает хорошие условия для прорастания растений и между рядами зеленых полос 10 (по всей площади низового откоса). Со временем через несколько лет весь низовой откос дамбы превратится в сплошную дерновку, проросшую деревьями, кустарниками и травой.
Озеленение низового откоса дамбы с посадкой деревьев и кустарников способствует восстановлению природной среды, превращает лавинозащитную дамбу в природоохранное инженерное сооружение.
Таким образом, лавинозащитная дамба, возведенная предлагаемым способом, превращается в биопозитивное сооружение, которое не вносит помех в круговорот веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему данной территории, воспринимается природой как родственный ей элемент.
Способ возведения лавинозащитной дамбы биопозитивной конструкции предназначен для инженерной и природоохранной защиты от схода снежних лавин на горных участках туристических и рекреационных зон.
Источник информации
1. Современные инженерные системы защиты от снежных лавин в мире. Анализ различных технологий. Горные и всесоюзные курорты «под ключ». // От проекта - до ввода в эксплуатацию. / www.gorimpex.ru. (Дополнительный источник MND Engineering www.groupemnd.com)