ОТКОСНОЕ КРЕПЛЕНИЕ БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ
SLOPE FIXTURE OF BIOPOSITIVE DESIGN

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве природоохранных, берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.
Относительно близким техническим решением является габионы, состоящие из сетчатой оболочки и каменного заполнителя, укладываемые вдоль берегов на откос [1]. Основными недостатками данного технического решения являются:
- низкая эффективность работы и биопозитивность конструкции;
- невозможность их укладки вручную без применения строительной техники;
- небольшой срок их службы.
Цель изобретения - повышение эффективности работы и биопозитивности его конструкции.
Указанная цель достигается тем, что в откосном креплении биопозитивной конструкции, состоящем из гибких тюфяков, в основании гибких тюфяков натянуты металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки, сверху которой прикреплена геосетка с карманами, расположенными параллельными рядами на расстоянии друг от друга, при этом карманы заполнены плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой, в промежутках между рядами карманов уложен местный или каменный грунт до уровня верха выпуклостей карманов, причем сверху слоев грунта и карманов плотными рядами расположены легкие фашины, а сверху слоя фашин натянута габионная сетка и прикреплена к металлическим проволокам основания. При этом крупноячеистая сетка в основании выполнена из оцинкованной проволоки диаметром 4-6 мм и прикреплена к анкерам, устроенным в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга, а легкие фашины диаметром 10-15 см изготовлены из сухого камыша длиной 1,7-2,2 м.
На фиг.1 показано поперечное сечение берегозащитного сооружения с гибким откосным креплением биопозитивной конструкции; на фиг.2 - то же самое в плане, на фиг.3 - легкая фашина из камыша.
Откосное крепление биопозитивной конструкции состоит из тюфяков 1, гибко соединенных между собой, металлических проволок 2, растянутых в основании с образованием крупноячеистой сетки, геосетки 3 с карманами, расположенными параллельными рядами и заполненными плодородным растительным грунтом 4, местного (каменного) грунта 5, уложенного между рядами карманов, легких фашин 6 из сухого камыша, уложенных плотными рядами по всей площади тюфяков 1 сверху слоев местного грунта 5 и карманов с растительным грунтом 4, габионной сетки 7, натянутой сверху слоя фашин 6 и прикрепленной к металлическим проволокам 2 в основании. А металлические проволоки 2 в свою очередь прикреплены к бетонным анкерам 8, устроенным в откосе выше крепления.
Откосное крепление биопозитивной конструкции строится следующим образом.
Плодородный растительный грунт 4 и легкие фашины 6 из сухого камыша заранее заготавливаются. После планируется откос, намечаются места устройства анкеров 8, разрабатываются ямы глубиной 0,5-0,7 м, устраиваются опалубки с установкой анкеров, заливается бетон (М-100). После набора прочности бетона заравнивается откос и устраивается песчаная подготовка толщиной 10-15 см, по всей длине откосного крепления и по размерам тюфяков 1 растягивают металлические оцинкованные проволоки 2 (диаметром 3-4 мм) с образованием крупноячеистой сетки (с ячейками 1×1 м или 1,5×1,5 м) и прикрепляют их к анкерным проволокам (диаметром 8-10 мм). Затем сверху по размеру нижнего тюфяка 1 раскладывают геосетку 3 с карманами для растительного грунта 4 и прикрепляют ее к проволокам 2. Далее карманы плотно заполняют плодородным грунтом 4 с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой. Между рядами карманов укладывают слой местного грунта 5 и разравнивают его до верха выпуклостей карманов. Сверху слоя грунта 5 и карманов по всей площади тюфяка 1 плотно укладывают легкие фашины 6. Одновременно сверху слоя фашин 6 натягивают габионную сетку 7 и прикрепляют ее к металлическим проволокам 2 основания по границам тюфяка 1. Далее по такой же технологии возводят следующий (второй и в случае необходимости и третий) тюфяк по длине укрепляемого откоса. Таким образом, по участкам и по очереди снизу вверх монтируют гибкие тюфяки 1 по всей длине защищаемого берега. При этом рекомендуется принимать длину тюфяков 8-10 м, ширину 3-5 м, а количество тюфяков - не менее 2 штук по длине откоса. Тюфяки 1 между собой соединяются гибко с помощью металлических проволок 2 и габионной сетки 7. После завершения монтажа тюфяков 1 желательно их поливать водой, особенно места расположения карманов с растительным грунтом, чтобы быстрее заросли семена растений и развилась их корневая система.
Откосное крепление биопозитивной конструкции работает следующим образом. В период паводков основные гидродинамические нагрузки паводкового потока будут восприниматься гибкими тюфяками 1, причем из-за гибкости и мягкой волнообразной их формы энергия потока будет рассредоточиваться и частично гаситься. При этом часть струи прибрежного потока будет проходить через тюфяки в тело откоса и обратно из откоса в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций под креплением и в грунтах откоса. Гибкие тюфяки работают и как защитное крепление и как дренажи. При размыве русла ниже низа крепления нижний ряд тюфяков 1 будет опускаться под действием собственной силы тяжести в образовавшуюся воронку размыва и произойдет натяжение металлических проволок 2. В случае максимально возможного размыва русла нижний ряд тюфяков 1 примет вертикальное висячее положение, и при этом сползание крепления не будет происходить, только сильнее будут натянуты соединительные проволоки 2 и крепежные проволоки анкеров 8. Ив вертикальном положении тюфяки 1 сохраняют свою форму из-за устройства карманов с растительным грунтом 4, расположенных параллельными рядами в нижней сетчатой оболочке тюфяков 1, и использования легких фашин 6 с габионной сеткой 7, прикрепленной к крепежным проволокам. Вместе с тем, фашины в воде создают дополнительную подъемную силу, которая уменьшает нагрузки на проволоки 2. Одновременно в плодородном грунте и в влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через тюфячное крепление будут расти и трава и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле крепления и откоса (берега или дамбы), устойчивость и прочность сооружения будут повышаться. В результате крепление еще сильнее будет укрепляться и сливаться с естественным ландшафтом прибрежной зоны. При этом создаются и благоприятные условия для миграции и размножения рыб на участках рек вдоль прибрежного крепления, где густые заросли растений создают застойные зоны воды. Как известно, мальки рыб питаются личинками насекомых, находящихся в зеленых растениях вдоль уреза воды.
Использование легких фашин из камыша обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле крепления в течение длительного времени, что создает хорошие условия для прорастания растений и из плодородного грунта (в карманах), и из местного грунта в промежутках между карманами. Со временем между заросшими рядами карманов происходит накопление ила с семенами рядом выросших растений и местной флоры (попадающих с плавником), которые также будут зарастать. Через несколько лет все тюфячное крепление превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.
Таким образом, гибкое откосное крепление превращается в биопозитивное крепление, которое не вносит помех в круговорот веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему реки, воспринимается природой как родственный ей элемент.
Откосное крепление биопозитивной конструкции предназначено для инженерной и природоохранной защиты прибрежных зон рек на их предгорных и равнинных участках, где средние скорости паводковых потоков не превышают 3,0 м/с. Наиболее эффективно может быть оно использовано на трудно доступных участках рек, где тяжелую строительную технику нельзя применить.
Источники информации
1. Алтунин С.Т. Регулирование русел. М.: Сельхозиздат. 1956 г., с.62-64.