ОДНОСТУПЕНЧАТЫЙ ПЕРЕПАД ГИБКОЙ КОНСТРУКЦИИ

Полезная модель относится к гидротехническому и мелиоративному строительству и может быть использована в качестве сопрягающего сооружения для регулирования участков малых рек и каналов в земляных руслах на равнинных и предгорных их участках.
Известно аналогичное решение, содержащее одноступенчатый перепад, выполненный из ж.б. или каменных конструкций, используемый в качестве противоэрозионного сооружения [1. П.М. Степанов, И.Х. Овчаренко, П.С. Захаров ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ ПРОТИВОЭРОЗИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ. - М.: Колос, 1980, с. 73-75.]. Основными недостатками данного технического решения являются низкая эффективность работы, а также большая материалоемкость конструкции.
Ближайшим аналогом является одноступенчатый перепад комбинированной конструкции, содержащий входную водосливную стенку и водобойный колодец из габионного тюфяка и ж.б. элементов /патент на полезную модель № 171642 Одноступенчатый перепад комбинированной конструкции. Опубл. 08.06.2017, Бюл. № 16/.
Недостатком ближайшего аналога является высокая материалоемкость и низкая эффективность его работы в условиях малых рек и каналов в земляных руслах на равнинных и предгорных их участках.
Технический результат выражается в повышении эффективности конструкции.
Сущность одноступенчатого перепада характеризуется совокупностью общих с ближайшим аналогом признаков, содержащей входную водосливную стенку, водобойный колодец-ступень из габионного тюфяка и боковые ограждающие стенки, отличающийся тем, что в основании габионного тюфяка по всей площади натянута арматурная сетка с ячейками не более 1,0×1,0 м, сверху которой разложена и прикреплена геосетка, на которой плотными рядами уложены мешки с местным грунтом, а поверх мешков и промежутки между ними засыпаны гравием, сплошным слоем, сверху которого обтянута габионная сетка, прикрепленная к ограждающим стенкам и арматурной сетке в основании. Вместе с тем в колодце-ступени сверху габионного тюфяка и между ограждающими стенками устроен арматурный решетчатый каркас, трапецеидальной формы с возрастающей высотой от начала колодца до его концевой части, при этом решетчатый каркас прикреплен к ограждающим стенкам и арматурной сетке в основании.
Сущность одноступенчатого перепада поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано продольное сечение перепада комбинированной конструкции по оси движения потока воды. На фиг. 2 - сооружение в плане. На фиг. 3 -поперечное сечение перепада. На фиг. 4 - арматурный решетчатый каркас.
Одноступенчатый перепад состоит из входной водосливной стенки 1, водобойного колодца-ступени 2 (гасителя энергии) и ограждающих стен 3. В основании колодца-ступени 2 устроен габионный тюфяк 4, под которым уложена крупноячеистая арматурная сетка 5, сверху которой разложена и прикреплена геосетка 6, на которой плотными рядами уложены мешки 7 с местным грунтом. Поверх мешков 7 и промежутки между ними засыпаны слоем из гравия 8, сверху которого обтянута габионная сетка 9, прикрепленная к ограждающим стенкам 3 и арматурной сетке 5 в основании. В колодце-ступени 2 сверху габионного тюфяка 4 и между ограждающими стенками 3 устроен арматурный решетчатый каркас 10 трапецеидальной формы с возрастающей высотой от начала колодца до концевой части.
Проектирование и расчет элементов одноступенчатого перепада осуществляется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами с учетом фактических условий (топографических, гидрологических геологических и гидрогеологических) на рассматриваемом участке, где возводятся каналы и зарегулированные участки малых рек.
Все элементы одноступенчатого перепада возводятся на месте строительства сооружения. Вначале заготавливаются опалубочные щиты и арматурные каркасы по размерам водосливной стенки перепада, арматурные каркасы и гибионные сетки по размерам ограждающих стен, мешки с местным грунтом, арматурные сетки и решетки по размерам габионного тюфяка и водобойного колодца. Затем осуществляется планировка строительной площадки, и разрабатывают котлован под входной порог (водосливную стенку 1) и водобойный колодец-ступень 2, а также под береговые ограждающие стенки 3. После строительство начинают с водобойного колодца-ступени 2, планируют основание и монтируют габионный тюфяк 4 по всей площади основания ступени. Для этого вначале в основании устраивают арматурную сетку 5 (А240, ∅ 10-12 мм) с ячейками 0,75×0,75 м, 1,0×1,0 м. Сверху сетки 5 натягивают геосетку 6 и укладывают мешки с местным грунтом, плотными рядами и соединяя между собой крепкими веревками. Поверху мешков 7 и между ними насыпают слой из гравия 8, а сверху них обтягивают габионную сетку 9 и прикрепляют ее к ограждающим стенкам 3 и арматурной сетке 5 в основании. Толщина габионного тюфяка при этом составляет 0,5-0,7 м. Далее подготавливают основание под входную водосливную стенку 1, устанавливают опалубки с арматурными каркасами и заливают бетоном с уплотнением, таким образом возводят стенку 1. После чего над габионным тюфяком 4 устраивают арматурный решетчатый каркас 10 (из А240 ∅ 12-14 мм) трапецеидальной формы с ячейками не более 1,0×1,0 м и с возрастающей высотой от начала колодца до его концевой части. Ширина решетки равна ширине колодца 2, а высота может изменяться (вначале с 0,2 до 0,3 м, в концевой части с 0,5 до 1,5 м). Затем возводят до необходимой высоты береговые подпорные стенки 3 перепада из армированных габионов, для этого подготавливают основание, устанавливают арматурные каркасы, внутри которых по ячейкам к решеткам каркаса прикрепляют габионные сетки и заполняют их каменным заполнителем. (Береговые ограждающие подпорные стенки могут быть выполнены и из монолитного железобетона). После набора необходимой прочности бетоном опалубки водосливной стенки разбирают и увозят в место их складирования.
Одноступенчатый перепад гибкой конструкции особенно эффективно в условиях равнинных и предгорных зон земляных каналов и регулируемых участков малых рек, где развиваются русловые эрозионные и аккумулятивные процессы. В период эксплуатации перепада при прохождении водных потоков с максимальными расходами через сооружение в колодце ступени образуется затопленный гидравлический прыжок, способствующий гашению избыточной энергии потока. Вместе с тем, из-за гибкости и водопроницаемости конструкции часть потока воды проходит через решетчатый каркас 10 и габионный тюфяк 4 основания, в результате происходит рассредоточения и относительно равномерное распределение, действующих гидродинамических нагрузок потоков воды по всему колодцу. При этом в колодце из-за наличия арматурной решетчатой конструкции происходит задержание хвороста и влекомых наносов, т.е. решетки забиваются плавником и наносами. Таким образом происходит частичное гашение избыточной энегии потока и уменьшение его размывающей способности. А под основанием колодца (габионного тюфяка) и береговых примыканий не возникают опасные фильтрационные противодавления и деформации грунтов. Наличие габионного тюфяка под основанием колодца и решетчатой конструкции на водобойной ступени повышают гибкость и эффективность работы перепада. В целом перепад, предлагаемой гибкой конструкции, обеспечивает эффективное гашение избыточной энергии водных потоков и надежность работы всего сооружения в условиях равнинных и предгорных участков каналов и русел малых рек.