Результат интеллектуальной деятельности: ПРОТИВООПОЛЗНЕВОЕ СООРУЖЕНИЕ БИОПОЗИТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты дорог, прибрежных зон и других объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов.

Известно сооружение, выполненное из габионных подпорных стенок [1], включающее изготовление и укладку габионов в виде ступеней вдоль берега реки. Габионы размещают в решетчатые арматурные каркасы, которые заранее изготавливают по размерам секции ступеней.

Недостатками данного технического решения являются сложность конструкции и потребность большого количества каменного материала.

Относительно близким техническим решением является противооползневое сооружение комбинированной конструкции [2], состоящее из грунтового массива, гибких и габионных тюфяков, прикрепленных к железобетонным анкерам, и дренажной призмы из камня, устроенной вдоль подошвы откоса.

Основным недостатком данного технического решения является низкая эффективность работы при возможном обрушении земляного откоса вместе с дорожным полотном, т.е. когда линия обрушения проходит ниже основания дороги.

Цель изобретения - повышение эффективности работы.

Указанная цель достигается тем, что в противооползневом сооружении, содержащем откосные крепления из гибких и габионных тюфяков, связанных между собой и прикрепленных к железобетонным анкерам, и дренажную призму из камня, устроенную вдоль подошвы откоса, дренажная призма выполнена из армированных габионов, уложенных ступенчато в три слоя и более с заглублением ниже подошвы откоса и линии возможного обрушения земляного массива откоса, габионы выполнены длиной 2-2,5 м, шириной 0,5-1,0 м и высотой 0,5-1,0 м из арматурного каркаса А1 диаметром 10-14 мм, оцинкованной сетки и каменного заполнителя, первый и второй слои габионов уложены с заглублением в основание ниже подошвы откоса, нормально к ее линии и оси дороги, третий слой габионов уложен сверху и посредине нижних слоев и вдоль линии подошвы откоса, а откосное крепление выше дренажной призмы выполнено из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов.

Габионные тюфяки выполнены из легких фашин и перфорированных труб, уложенных чередующими рядами и завернутых в габионную сетку, к которой по основанию тюфяков и по всей их длине прикреплены гибкие армирующие сетки из стеклопластиковых материалов, шириной в 3 и более раз большей ширины тюфяков, при этом гибкие армирующие сетки габионных тюфяков ступенчато врезаны в обрушаемый грунтовой массив откоса по всей его высоте, так чтобы глубина врезов доходила до устойчивых грунтов за пределы линии возможного обрушения земляного массива откоса. Откосное крепление из ступенчато уложенных габионных тюфяков с дренажными устройствами и гибкими армирующими грунтовой массив сетками из стеклопластиковых материалов образуют армогрунтовую конструкцию, обеспечивающую повышение устойчивости обрушаемого земляного массива откоса.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение противооползневого сооружения биопозитивной конструкции по линии возможного обрушения; на фиг. 2 - то же, в плане; на фиг. 3 - габионный тюфяк; на фиг. 4 армированный габион; на фиг. 5 - легкая фашина из камыша.

Противооползневое сооружение биопозитивной конструкции состоит из грунтового массива 1, дренажной призмы 2, выполненной из армированных габионов 3, и откосного крепления из габионных тюфяков 4. Габионы 3 выполнены из арматурного каркаса 5, металлической (оцинкованной) сетки 6 и каменного заполнителя 7. Габионные тюфяки 4 выполнены из легких фашин 8, перфорированных полимерных труб 9, габионной сетки 10 и армирующих грунтовой массив гибких сеток 11 из стеклопластиковых материалов.

Противооползневое сооружение биопозитивной конструкции строят следующим образом.

Вначале для изготовления легких фашин и габионных тюфяков заранее заготавливают в необходимом объеме сухой камыш, а также крупнообломочный каменный материал для изготовления габионов 3 и по их размерам арматурные стержни каркасов 5 (А1 диаметром 10-14 мм) и металлические сетки 6. Затем отрезают по размерам и приготавливают стеклопластиковые гибкие армирующие сетки (базальтовая сетка) 11 и перфорированные полимерные трубы 9 (диаметром 40-50 мм) по размерам габионных тюфяков 4. Габионные тюфяки могут иметь следующие размеры: 30×20×120 см, 35×25×150 см, 40×30×200 см и другие. После изготавливают необходимое количество габионных тюфяков 4 с армирующими гибкими сетками 11. Далее у подошвы обрушаемого откоса и вдоль дороги разрабатывают траншею по размерам дренажной призмы 2 из армированных габионов 3. В месте укладки устраивают арматурные каркасы 5 и по размерам монтируют габионы 3. В основании и поперек траншеи и нормально к оси дороги укладывают и монтируют два слоя армированных габионов 3 (габионы 3 могут иметь следующие размеры: 50×50×200 см; 75×75×200 см; 100×100×200 см; 100×100×250 см и др.). Сверху этих слоев габионов посредине и вдоль траншеи укладывают третий слой габионов 3 в один продольный ряд. При этом все габионы 3 связывают между собой с помощью арматурной проволоки (диаметром 10-12 мм). Выше дренажной призмы 2 разрабатывают грунт до устойчивых грунтов и укладывают ступенчато габионные тюфяки 4 с армирующими грунт гибкими сетками 11. При этом первый слой габионных тюфяков 4 укладывают на уровне верха дренажной призмы 2 с врезкой армирующих гибких сеток 11 до устойчивых грунтов и сверху них насыпают разработанный грунт с уплотнением и разравниванием до отметки верха тюфяков. Второй слой тюфяков 4 укладывают с образованием ступени, т.е. с перемещением в сторону грунтового массива 1 до половины ширины тюфяков 3 первого слоя, затем также насыпают и уплотняют грунт сверху армирующих гибких сеток 11 до уровня верха тюфяков 4 второго слоя. Таким образом строят все остальные ступени откосного крепления до верха обрушаемого грунтового массива 1. Размеры и толщина гибких армирующих сеток 11 (в т.ч. и размеры ячеек) и прочность их конструкции принимают в зависимости от возможных максимальных растягивающих сил, возникающих при сдвиге земляных масс.

Противооползневое сооружение комбинированной конструкции работает следующим образом.

Противооползневое сооружение биопозитивной конструкции обладает высокой степенью гибкости и водопроницаемости, работает таким образом. Основные гидродинамические нагрузки грунтового массива 1 и фильтрационного потока воды воспринимают габионные тюфяки 4 с армирующими элементами 11, ступенчато уложенные на откосе, а также армированные габионы 3 дренажной призмы 2 у подошвы откоса. В сооружении из-за того, что габионные тюфяки 4 выполнены гибкой конструкции с дренажными устройствами и армирующими грунт гибкими сетками 11, обеспечивается их совместная работа с грунтовым массивом 1 в виде армогрунтовой конструкции, обеспечивающей устойчивость обрушаемого откоса, а также перехват и отвод фильтрационного потока из грунтового массива 1. В результате в районе поверхности возможного обрушения грунтового массива 1 и вдоль гибких армирующих сеток 11 образуются необходимые силы сцепления и трения грунтов, надежно удерживающие грунтовой массив от возможного сползания или обрушения. Кроме того, предусмотренная у подошвы сооружения дренажная призма 2 из армированных габионов 3 предотвращает сдвиг откосного крепления с грунтовым массивом 1, обеспечивает полный перехват и безопасный отвод грунтового фильтрационного потока, в т.ч. и поверхностного стока, стекаемого со склона. Здесь габионные тюфяки 4 и армированные габионы 3 играют роль защитных креплений, подпорных стенок и дренажных устройств, обеспечивающих совместную работу по удержанию грунтового массива и безопасного отвода поверхностного и грунтового потоков воды.

Использование камыша в легких фашинах и габионных тюфяках и каменный материал в габионах обеспечивают не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружения в течение длительного времени, что создает хорошие условия для прорастания трав и кустарников на откосах сооружения. Со временем все сооружение из габионных тюфяков и армированных габионов полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет оно превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.

Таким образом противооползневое сооружение предлагаемой конструкции обеспечивает надежную защиту различным объектам, расположенным под склонами и откосами, где возможны оползни и обрушения грунтовых массивов. Вместе с тем данное сооружение не наносит вреда окружающей среде и со временем будет превращаться в биопозитивное инженерное сооружение, которое не препятствует круговороту веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему территории, воспринимается природой как родственный ей элемент.

Противооползневое сооружение биопозитивной конструкции наиболее эффективно может быть использовано для инженерной защиты народнохозяйственных объектов от возможных оползней и обрушений откосных грунтовых массивов на горных и предгорных, труднодоступных участках, когда высота обрушаемого грунтового массива не превышает 12-15 метров.

Источники информации

1. Патент РФ №2336389, кл. Е02В 3/12, 2008. Способ возведения подпорной стенки из габионов. / Курбанов С.О. и др.

2. Патент РФ №2527034, кл. Е02В 3/12, Е02D 17/20, 2014. Противооползневое сооружение комбинированной конструкции. /Румянцев И.С., Курбанов C.O., Ханов Н.В./