Результат интеллектуальной деятельности: ВОДОСБРОСНОЙ КАНАЛ ПОЛИГОНАЛЬНОГО ПРОФИЛЯ С ГИБКИМ КРЕПЛЕНИЕМ

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к каналам, используемым в составе гидроузлов и магистральной оросительной сети в качестве открытых водосбросных сооружений.

Известен гидротехнический канал [1], содержащий полигональное сечение с двумя парами симметричных откосов и треугольным основанием, проходящий в нескальных грунтах и в железобетонной облицовке. Основным недостатком данного технического решения является низкая эффективность и надежность работы в условиях, когда трасса канала проходит в размываемых грунтах и с высоким уклоном и в канал поступает большое количество наносов.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы канала.

Указанная цель достигается тем, что в водосбросном канале полигонального профиля, содержащем две составные части с симметричными парами откосов и треугольным основанием, по вершине треугольного основания в один продольный ряд устроены железобетонные анкерные балки, слева и справа к этой балке прикреплены габионные тюфяки, уложенные поперек русла по линии донных откосов m₂, при этом габионные тюфяки выполнены из послойно уложенных в металлическую сетку легких фашин и перфорированных труб, а по линии боковых откосов m₁ плотными рядами уложены гибкие тюфяки, выполненные из легких фашин, завернутых в геосетку трубчатой формы, габионные и гибкие тюфяки связаны между собой с помощью металлической проволоки и местами прикреплены к откосам канала при помощи арматурных стержней.

На фиг.1 изображено поперечное сечение канала полигонального профиля; на фиг.2 - участок канала в плане; на фиг.3 - сечение по продольной оси канала; на фиг.4 - габионный тюфяк, на фиг.5 - гибкий тюфяк из легких фашин.

Канал полигонального профиля состоит из железобетонных балок 1, устроенных по линии вершины треугольного основания, габионных тюфяков 2, уложенных по линии донных откосов m₂ и прикрепленных к железобетонным балкам 1, гибких тюфяков 3, уложенных по линии боковых откосов m₁. Габионные тюфяки 2 и гибкие тюфяки 3 прикреплены местами к откосам с помощью арматурных стержней 4.

Водосбросной канал полигонального профиля строится следующим образом.

Вначале намечается трасса канала с привязкой к местности, разрабатывается выемка полигонального сечения с двумя симметричными парами откосов m₁ и m₂, затем планируются эти откосы. Одновременно ведутся работы по изготовлению железобетонных балок 1, габионных 2 и гибких 3 тюфяков из заранее заготовленных материалов по их размерам. Легкие фашины изготавливают из сухого камыша, а из легких фашин - габионные и гибкие тюфяки с использованием гофрированных труб, габионных и полимерных (геосетки) сеток. Габионные тюфяки 2 выполняют из чередующих рядов легких фашин и перфорированных труб, завернутых в габионную сетку (длиной 2-2,5 м, шириной 0,4-0,6 м и толщиной 0,3-0,4 м). Гибкие тюфяки 3 выполняют из 4-5 рядов легких фашин, завернутых в геосетку (длиной 2-2,5 м и диаметром 20-25 см). А легкие фашины изготавливают из пучка сухого камыша, перевязанного в трех местах металлической проволокой (2,2,5 м и диаметром 10-15 см). Железобетонные балки 1 могут быть изготовлены на месте из монолитного бетона или в заводских условиях в виде сборных балок. В первом случае, на месте в основании по линии треугольной вершины по участкам и размерам устанавливают опалубки с арматурными каркасами и заливают бетоном. После набора первичной прочности бетоном разбирают опалубки, затем к этим балкам 1 с двух сторон прикрепляют габионные тюфяки 2 и укладывают их по линии донных откосов. Во втором случае сборные балки 1 монтируют по участкам и к ним также прикрепляют габионные тюфяки 2, укладываемые по линии донных откосов. Размеры железобетонных балок принимаются в зависимости от конкретных условий прохождения канала, в т.ч. и гидравлических (20×20 см, 25×25 см, 30×20 см, 30×30 см, 30×40 см и др.) После чего по линии боковых откосов укладывают гибкие тюфяки 3 с плотным соединением с габионными тюфяками 2. При этом сверху габионных и гибких тюфяков местами забивают арматурные стержни (А 3, о 8-10 мм, I=30-50 см).

Канал полигонального профиля работает следующим образом.

При прохождении потока воды по каналу основные гидродинамические нагрузки его сосредотачиваются по центру русла по линии треугольного основания. Также и размывающие силы потока направлены вдоль донных и боковых откосов, при этом из-за гибкости и водопроницаемости тюфяков 2 и 3 эти силы рассредоточиваются и перераспределяются относительно равномерно по всем откосам полигонального сечения. Габионные 2 и гибкие 3 тюфяки одновременно работают и как защитные крепления, и как дренажные системы. Через эти тюфяки 2 и 3 вода просачивается в грунты донных и боковых откосов и обратно из откосов через эти же тюфяки вода выходит в русло канала. При этом никаких деформаций в подстилающих грунтах не возникает, исключаются суффозия и контактный размыв грунта под тюфяками 2 и 3, так как легкие фашины, из чего в основном сделаны эти тюфяки, являются хорошими дренирующими и фильтрующими материалами. Вместе с тем и противофильтрационное давление под тюфяками не возникает, возможное всплытие тюфяков (особенно гибких тюфяков 3) исключается из-за того, что все эти тюфяки прочно связаны между собой и привязаны к железобетонным балкам 1, кроме того, они прибиты и к откосу с помощью арматурных стержней 4. При наличии в потоке воды абразивных и других крупных наносов они сосредотачиваются вдоль треугольного основания канала и, начиная оттуда и до верха боковых откосов, забивают крупными и мелкими своими частицами (проникая вглубь) все эти тюфяки. Таким образом, происходит утяжеление этих тюфяков 2 и 3, соответственно и повышение их защитных (противоразмывочных) функций. Канал полигонального профиля с гибкими креплениями из этих тюфяков 2 и 3 превращается в надежное водосбросное (или сопрягающее) сооружение, предназначенное для безопасного пропуска или сброса максимально возможных расходов воды.

Через определенное время откосы канала могут зарасти травой или кустарниками, при этом их корневая система, пронизывающая все крепление до глубины откосов, дает дополнительную прочность гибким и габионным тюфякам 2 и 3. При этом периодически необходимо скашивать выросшие на откосах растения для обеспечения необходимой пропускной способности канала.

Канал полигонального профиля предлагаемой конструкции наиболее эффективно может быть использован в составе низконапорных плотинных и бесплотинных гидроузлов, а также магистральной оросительной сети на предгорных и горных труднодоступных участках.

Источник информации

1. Авторское свидетельство №1640271. Гидротехнический канал. МКИ Е02В 5/00 / С.О.Курбанов, Н.В.Ханов (СССР). Бюл. №13. 1991 г.