Патент на изобретение №2398930

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ОТКОСНОГО КРЕПЛЕНИЯ ИЗ ФАШИН БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидротехническому строительству природоохранных берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов. Способ возведения откосного крепления биопозитивной конструкции включает послойную укладку на основание вдоль берегов русла рядов легких и тяжелых фашин. Вначале в основании сплошными рядами вдоль линии откоса укладывают легкие фашины, сверху которых натягивают металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки. Сверху сетки и легких фашин нормально к их рядам по линии уклона откоса располагают плотными рядами тяжелые фашины. Сверху слоя тяжелых фашин натягивают вторую крупноячеистую металлическую сетку и прикрепляют ее к металлическим проволокам в основании. Легкие и тяжелые фашины заготавливают заранее. Легкие фашины – из сухого созревшего камыша диаметром 0,15-0,2 м и длиной 1,7-2,5 м. Тяжелые фашины изготавливают диаметром 0,3-0,7 м и длиной 2-2,5 м из грунтового заполнителя и гибкой оболочки. Заполнитель выполняют из мешков, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой. Оболочку тяжелых фашин выполняют из плотных слоев сухого камыша и гибкой габионной сетки, обтянутой вокруг слоев камыша. Крупноячеистые сетки в основании и на верху связывают между собой и прикрепляют к анкерам, которые устраивают в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга. Изобретение позволяет повысить эффективность работы сооружения, биопозитивность его конструкции, а также увеличить срок его службы. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве природоохранных, берегоукрепительных сооружений в размываемых руслах рек и каналов.

Известен способ возведения габионного крепления [1], включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов призматической формы. Перед укладкой габионов на основание пористое пространство между камнями заполняют плодородным грунтом с высевом семян влаголюбивых растений с развитой корневой системой. После чего выдерживают их в водяной или влажной среде до полного прорастания и армирования корневой системой, при этом сам габион выполняют с наклонным призматическим каркасом, содержащим в центре шарнир, который соединяет растяжки с шарнирами в вершинах габиона. Габионы укладывают слоями со сдвигом поперечных швов в поперечном сечении русла, а между слоями выполняют швы плодородного грунта. Основными недостатками данного технического решения являются:

– сложность конструкции и способа возведения;

– потребность большого количества каменного материала;

– растительный грунт между габионами и их камнями, а также в основании будет размываться при гидродинамическом воздействии паводкового потока, потребуются дополнительные затраты на дренажные и противофильтрационные мероприятия.

Относительно близким техническим решением является способ крепления прибрежных откосов из тяжелых фашин [2], состоящих из грунтового крупнозернистого заполнителя и хворостяной оболочки, выполненных цилиндрической формы диаметром 0,6-1,0 м и перевязанных мягкой проволокой в нескольких местах. Основными недостатками данного технического решения являются:

– ненадежность и короткий срок службы;

– сложность и трудоемкость изготовления и монтажа:

– невозможность их использования при больших скоростях потока (более 1,5-2 м/с);

– слабая зарастаемость и биопозитивность конструкции.

Цель изобретения – повышение эффективности и биопозитивности конструкции, а также срока службы крепления.

Указанная цель достигается тем, что в способе возведения откосного крепления биопозитивной конструкции, включающем укладку вдоль берегов русла на основание фашин. Откосное крепление выполняют из послойно уложенных рядов легких и тяжелых фашин, причем вначале в основании сплошными рядами вдоль линии откоса укладывают легкие фашины, сверху которых натягивают металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки, а сверху сетки и легких фашин нормально к их рядам по линии уклона откоса располагают плотными рядами тяжелые фашины, после чего сверху слоя тяжелых фашин натягивают вторую крупноячеистую металлическую сетку и прикрепляют ее к металлическим проволокам в основании. Легкие и тяжелые фашины заготавливают заранее, легкие фашины – из сухого созревшего камыша диаметром 0,15-0,2 м и длиной 1,7-2,5 м, а тяжелые фашины изготавливают диаметром 0,3-0,7 м и длиной 2-2,5 м из грунтового заполнителя и гибкой оболочки, при этом заполнитель выполняют из мешков, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой, а оболочка тяжелых фашин – из плотных слоев сухого камыша и гибкой габионной сетки, обтянутой вокруг слоев камыша, причем крупноячеистые сетки в основании и на верху связывают между собой и прикрепляют к анкерам, которые устраивают в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга.

На фиг.1 показано поперечное сечение берегозащитного сооружения с откосным креплением биопозитивной конструкции из послойно уложенных фашин; на фиг.2 – то же самое, в плане, на фиг.3 – легкая фашина из камыша, на фиг.4 – тяжелая фашина.

Откосное крепление биопозитивной конструкции состоит из легких фашин 1, гибко соединенных между собой, металлических проволок 2, растянутых сверху легких фашин 1 с образованием крупноячеистой сетки, тяжелых фашин 3, уложенных сверху легких фашин 1 и состоящих из заполнителя и гибкой оболочки; заполнитель выполнен полностью из соединенных между собой мешков 4, заполненных плодородным растительным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников; а оболочка – из сухого камыша 5 и гибкой габионной сетки 6. В местах перевязки тяжелых фашин 3 предусмотрены монтажные петли 7, а сверху них растянута вторая крупноячеистая сетка 8 из металлической проволоки, между собой крупноячеистые сетки (верхняя и нижняя) соединены и прикреплены к анкерам 9, устроенных в откосе выше крепления.

Способ возведения откосного крепления биопозитивной конструкции из фашин осуществляется и работает следующим образом.

По предлагаемому способу заранее заготавливаются легкие фашины 1 из сухого камыша и тяжелые фашины 3 из грунтового заполнителя и гибкой сетчатой оболочки 6. После планируется откос, намечаются места устройства анкеров 9 чуть выше верхней линии крепления, разрабатываются ямы глубиной 0,5-0,7 м, устраиваются опалубки с установкой анкеров, заливается бетон (М-100). После набора прочности бетона заравнивается откос и разбивается на карты укладки фашинного крепления длиной по 10 м вдоль откоса. Далее сплошными рядами вдоль откоса по всей длине карты укладывают легкие фашины 1 до верхней линии крепления, сверху рядов легких фашин растягивают металлические проволоки 2 (0 3-4 мм) с образованием крупноячеистой сетки и прикреплением к анкерам 9. После чего по верху крупноячеистой сетки и легких фашин перпендикулярно к ним монтируют плотными рядами тяжелые фашины 3, сверху которых растягивают вторую крупноячеистую сетку 8 из металлических оцинкованных проволок, проходящих через монтажные петли 7 и с прикреплением к нижнему слою сетки 2 и к анкерам 9. Затем по такой же технологии монтируют следующий участок карты крепления.

После завершения монтажа тяжелых фашин желательно их поливать водой, особенно места расположения мешков с растительным грунтом, чтобы быстрее заросли семена растений и развилась их корневая система.

В процессе эксплуатации гидродинамические нагрузки паводкового потока будут рассредоточиваться и частично гаситься из-за гибкости и мягкой волнообразной формы предлагаемого крепления. При этом часть струи прибрежного потока проходит через фашины в тело откоса и обратно из откоса в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций под креплением и в грунтах откоса. Расположение легких фашин 1 нормально (перпендикулярно) к направлению обратного фильтрационного потока предотвращает возможные фильтрационные деформации подстилающих грунтов (механическую суффозию, контактный размыв и др.). Сухой камыш, из чего сделаны легкие фашины, является хорошим дренирующим материалом. Волнообразное расположение тяжелых фашин 3 по линии уклона откоса и под большим углом (близким к 90°) к направлению потока реки обеспечивают частичное гашение избыточной энергии потока, а также равномерное распределение гидродинамических нагрузок потока вдоль крепления. Фашинное крепление работает и как защитное крепление, и как дренаж. При размыве русла ниже низа крепления нижняя часть фашинного крепления будет опускаться под действием собственной силы тяжести в образовавшуюся воронку размыва и произойдет натяжение металлических проволок 2 и 8. В случае максимально возможного размыва русла она примет вертикальное висячее положение, и при этом сползание крепления не будет происходить, только сильнее будут натянуты соединительные проволоки 2 и 8 и крепежные проволоки анкеров 9. И в вертикальном положении данное крепление сохраняет свою форму из-за конструкции фашин и наличия крепежных металлических проволок 2 и 8. Вместе с тем легкие и тяжелые фашины в воде создают дополнительную подъемную силу, которая уменьшает нагрузки на проволоки 2 и 8. Одновременно в плодородном грунте и в влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через фашинное крепление будут расти и трава, и кустарники. С каждым годом по мере зарастания и развития корневой системы трав и кустарников в теле креплений и откоса (берега или дамбы) устойчивость и прочность сооружений 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 сухого камыша в легких и тяжелых фашинах обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле креплений в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания растений и из плодородного грунта в мешках 4. Со временем все крепление из фашин полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет все фашинное крепление превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.

Таким образом, гибкое откосное крепление, возведенное с предлагаемым способом, 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.

Способ возведения гибкого откосного крепления биопозитивной конструкции предназначен 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 использован этот способ на равнинных и труднодоступных участках рек.

Источник информации.

1. Патент 2200790 РФ, МКИ Е02В 3/12, Е02D 17/20. Способ возведения габионного крепления. / Ламердонов З.Г., Курбанов С.О., Дышеков А.Х.. М.: 2003.

2. Алтунин С.Т. Регулирование русел. – М.: «Сельхозиздат», 1962, 352 с.

Формула изобретения

1. Способ возведения откосного крепления из фашин биопозитивной конструкции, включающий укладку вдоль берегов русла на основание фашин, отличающийся тем, что откосное крепление выполняют из послойно уложенных рядов легких и тяжелых фашин, причем вначале в основании сплошными рядами вдоль линии откоса укладывают легкие фашины, сверху которых натягивают металлические проволоки с образованием крупноячеистой сетки, а сверху сетки и легких фашин нормально к их рядам по линии уклона откоса располагают плотными рядами тяжелые фашины, после чего поверху слоя тяжелых фашин натягивают вторую крупноячеистую металлическую сетку и прикрепляют ее к металлическим проволокам в основании.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что легкие и тяжелые фашины заготавливают заранее, легкие фашины – из сухого созревшего камыша, диаметром 0,15-0,2 м и длиной 1,7-2,5 м, а тяжелые фашины изготавливают диаметром 0,3-0,7 м и длиной 2-2,5 м из грунтового заполнителя и гибких оболочек, при этом заполнитель выполняют из мешков, заполненных плодородным грунтом с добавлением семян многолетних трав и кустарников с развитой корневой системой, а оболочку тяжелых фашин – из плотных слоев сухого камыша и гибкой габионной сетки, обтянутой вокруг слоев камыша, причем крупноячеистые сетки в основании и наверху связывают между собой и прикрепляют к анкерам, которые устраивают в откосе выше крепления и на расстоянии друг от друга.

РИСУНКИ