ОСНОВАНИЕ ПОДПОРНО-РЕГУЛИРУЮЩЕГО СООРУЖЕНИЯ
FOUNDATION OF RETAINING-REGULATING STRUCTURE

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при устройстве подпорно-регулирующего сооружения (подпорно-метрологического, подпорно-аэрационного) на грунтонаполняемом основании, для подачи воды потребителям, при возведении берегозащитных конструкций, а так же как противопаводковая конструкция при различных чрезвычайных ситуациях.
Известна конструкция подпорно-регулирующего сооружения двухстороннего действия и способа его возведения (RU, Патент РФ №2246583, C2 E02B 7/02, БИ №30 от 27.10.2006). Подпорно-регулирующее сооружение двухстороннего действия включает укрепленный на основании гибкий флютбет, верховую подпорно-регулирующую стенку с удерживающей передней пластиной, гибкие боковые открылки, вертикальную стенку, обеспечивающую гашение энергии переливающегося потока, гибкий зуб-устой, жесткие и гибкие связи, низовую подпорно-регулирующую стенку с соответствующей удерживающей передней пластиной. Гибкий флютбет укреплен на основании грунтонаполняемыми анкерами, с которыми он соединен гибкими связями. Гибкий зуб-устой жесткой связью прикреплен к гибкому флютбету в его центре.
Недостатком вышеприведенной конструкции в части основания является то, что при значительных гидродинамических воздействиях передняя пластина, подпирающая основание, теряет проектное положение и смещается вместе с основанием по направлению движения потока, при этом между дном и гибким флютбетом начинают развиваться опасные фильтрационные процессы, что может привести к потере устойчивости.
Известна конструкция подпорно-аэрационного регулирующего сооружения и способ его возведения (RU, Патент РФ №2141552, E02B 7/02, БИ №3 от 20.11.1999). При возведении подпорно-аэрационного регулирующего сооружения собирают гибкий флютбет, состоящий из гибкого понура и гибкой рисбермы. В начале гибкого понура устраивают гибкий зуб с креплением, который укладывают в заранее подготовленную траншею и утрамбовывают. При монтаже элементов сооружения к жесткому узлу крепления, размещаемому на гибком понуре, монтируют центральный водослив, боковые открылки, удерживающую пластину и размещают аэратор.
Недостатком приведенной конструкции в части основания является низкая эксплуатационная надежность сооружения, так как при выходе строя гибкого зуба с креплением или креплений гибкого понура постепенно будет терять устойчивость все сооружение.
Наиболее близким техническим решением является конструкция подпорно-регулирующего сооружения на грунтонаполняемом флютбете и способ для его осуществления (RU, Патент РФ №2009125513, E02B 7/02, БИ №1 от 10.01.2011), включающая водоподпорную оболочку с водовыпускными верхними и нижними окнами, закрепленную в верхней части за счет анкерных опор, а в нижней - на грунтонаполняемом флютбете, выполненном из грунтонаполняемых оболочек, соединенных между собой гибкими связями, а русловые анкеры выполнены из грунтонаполняемых или иных многооболочковых элементов.
Недостатком конструкции в части основания является ее сложность, что требует определенных затрат времени на ее монтаж и установку.
Сущностью изобретения является создание основания подпорно-регулирующего сооружения, обладающего высокой степенью надежности, простотой в эксплуатации и возможностью быстрого возведения.
Технический результат - бесперебойная подача воды водопотребителям за счет долговечности и эксплуатационной безопасности основания подпорно-регулирующего сооружения.
Технический результат достигается за счет конструкции основания подпорно-регулирующего сооружения, которое состоит из соединенных в основание многослойных оболочек внутренними эластичными гибкими связями, представляющими собой ленты из сверхпрочного материала, закрепленные внутри оболочек по всей длине, т.е. одна лента соединяет две оболочки.
Основание подпорно-регулирующего сооружения используют преимущественно на межхозяйственных мелиоративных каналах и малых водотоках шириной до 10,0 м и глубиной от 1 до 5,0 м.
Многослойные наполняемые оболочки с внутренними гибкими эластичными связями изготавливают на заказ на предприятии (Россия, Ростовская область, г.Аксай, ул. Промышленная, 1а) из ткани «Unisol» (http://www.texclub.ru), изготавливаемой по ТУ В.2.7.-21.1-34989706-001:2007 "Материал целлюлозный волокнистый "Юнизол" ("Unisol")", толщиной 0,41÷0,78 мм.
Многослойные оболочки представляют собой контейнер для заполнителя (например, в нашем случае, сухой просеянный песок) длиной от 1,0 до 2,0 метров и диаметром 0,25÷0,5 м, а эластичные гибкие связи - ленточный эластичный сверхпрочный материал (например «Кевлар-Полиамид» по ТУ 1319-001-27480011-01 «Углеродные кластеры высокоупорядоченные. Технические условия») толщиной 0,1÷0,15 м и длиной, равной длине многослойной оболочки. Длину и диаметр многослойных оболочек подбирают в зависимости от характеристик русла. Для большей устойчивости наполняемые оболочки, примыкающие к береговым откосам (крайние), делают большего диаметра (в 1,5÷2,0 раза больше основных оболочек, уложенных по дну водотока). Свободные концы эластичных гибких связей соединяющих многослойные оболочки, делают длиной приблизительно (±5 см), равной радиусу оболочек, и служат для создания дополнительной упругости и устойчивости под нагрузкой при их деформации, создавая дополнительный упор.
Многослойные оболочки с эластичными гибкими связями монтируют в заводских условиях, там же внутрь оболочки припаивают металлополимерный трос (по ТУ 1259-002-25435667-2005 «Трос металлополимерный. Технические условия»), который выходит из оболочек, в виде монтажных петель, для удобства перемещения и установки в русло. Места вывода металлополимерного троса дополнительно гидроизолируют строительным силиконом (например, «Weicon Silicone» по DIN 50021/53167 «Corrodibility class). Монтажные петли устраивают на расстоянии 1/4 от концов оболочки. В торце оболочек делают щель длиной 0,1 м для засыпки наполнителя возле места установки.
Контейнер из многослойных оболочек подвозят автотранспортом в собранном виде к месту установки подпорно-регулирующего сооружения.
Возведение основания подпорно-регулирующего сооружения ведется в следующей последовательности.
Русло водоема подготавливают, очищают от крупного мусора и делают глиняную подготовку толщиной 10-15 см. Подготовку осуществляют экскаватором типа ЭО-4112 А навеска «Драглайн» с перфорированным ковшом.
Засыпку наполнителем многослойных оболочек выполняют в следующей последовательности: устраивают технологический приямок с уклоном (для удобства фиксации, наполнения и запайки наполненных оболочек), в который с одной стороны подают пустые многослойные оболочки, заполняют наполнителем вручную через технологическую воронку типа ВТ-10 (при малой длине основания) или средствами механизации (например, песконасос ПБ 100/31,5 или его модификации) - при большой длине основания. Щели, в которые засыпают наполнитель, запаивают ручным ультразвуковым сварочным аппаратом для склейки пленки К-100 (www.piaterka.ru/images/oborud-vesy/cas/CAS_ruk/CK-100.pdf). Конструкцию, по мере заполнения перемещают за монтажные петли автотранспортом.
Готовое основание подпорно-регулирующего сооружения устанавливают в русло с помощью механических средств - подъемников, например талевых систем типа СТ-135-25 (при ширине водотока до 5 м), или же прицепляют посредством строп к подъемному крану (например, КС-45-71 7 К-1 «Ивановец», длина стрелы 9,21 м, вылет стрелы 2,0-20,0 м, грузоподъемность 25 т, колесное шасси) на противоположном берегу места установки, и при втягивании стрелы основание устанавливают в подготовленное русло волоком (при ширине водотока от 5 до 10 м).
Основание подпорно-регулирующего сооружения сохраняет устойчивое положение за счет собственного веса, силы тяжести воды и сцепления с подготовленным дном.
Для крепления мембранно-вантовой плотины на основании подпорно-регулирующего сооружения дополнительно в русле предусматривают по два ввинчивающихся анкера (например, из стали марки ст.3 по ГОСТ 24379.1-80 «Болты фундаментные (анкерные)»).
Предлагаемое основание подпорно-регулирующего сооружения иллюстрируется чертежами на фиг.1-5. На фиг.1 представлена схема основания подпорно-регулирующего сооружения (вид сверху). На фиг.2 представлена схема основания подпорно-регулирующего сооружения (вид сбоку). На фиг.3 показан узел A. На фиг.4 схема расположения монтажных петель. На фиг.5 показано положение под нагрузкой свободных концов эластичных гибких связей.
Основание подпорно-регулирующего сооружения выполнено из многослойных наполняемых оболочек 1 (фиг.1-5), крайних многослойных оболочек большего диаметра 2, соединенных между собой эластичными гибкими связями 3 (фиг.3). Для перемещения конструкции предусмотрены монтажные петли 4 (фиг.4), представляющие собой выведенные наружу, свободные части металлополимерного троса 5, впаянного внутри вдоль многослойной оболочки. Заполнителем является песок 6, засыпка его производится через щели 7. Места вывода металлополимерного троса наружу 8 - гидроизолируют.
Основание подпорно-регулирующего сооружения работает следующим образом: при установке на основание подпорно-регулирующего сооружения происходит деформация основания подпорно-регулирующего сооружения, т.е. изменение напряженно-деформируемого состояния, при этом многослойные наполняемые оболочки 1, крайние многослойные оболочки большего диаметра 2 и эластичные гибкие связи 3 изменяют свое положение. В зависимости от усилий, возникающих в процессе работы, основание приобретает устойчивость и упругость за счет изгиба эластичных гибких связей 3 и натяжения металлополимерных тросов внутри оболочек 5, обеспечивая высокий уровень надежности и безопасности.