Результат интеллектуальной деятельности: ПОКРЫТИЕ ОТКОСОВ

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для защиты от воздействия ветровых волн и предотвращения размыва берегов озер, рек, водохранилищ, откосов грунтовых плотин и каналов, а также других гидротехнических сооружений.

Известно покрытие откосов (Патент №2129635, Российская Федерация, МПК Е02В 3/12. Универсальное гибкое защитное бетонное покрытие / В.Н. Латарцев, В.И. Биркин, В.И. Лыков, А.А. Швецов. Заявитель и патентообладатель - Закрытое акционерное общество Предприятие подводно-технических работ «Петр» - №98112000/13; заяв. 02.07.1998; опубл. 27.04.1999) [1]. Известное устройство включает блоки и тросы. Причем блоки выполнены из бетона, а тросы связывают блоки между собой.

Известно также покрытие откосов (Патент №1298292, Российская Федерация, МПК Е02В 3/12. Покрытие откосов гидротехнического сооружения / В.М. Лятхер, А.Т. Ли, И.Н. Иващенко. Заявитель и патентообладатель - Гидропроект им. С.Я. Жука - №3893166/29-15; заяв. 12.05.85; опубл. 23.03.87) [2]. Известное устройство включает блоки, тросы, фильтрующий элемент и демпфирующую прослойку. Блоки выполнены из бетона, которые воспринимают внешние нагрузки и обеспечивают тем самым защиту откоса от механических повреждений. Тросы связывают между собой блоки и предотвращают их смещение относительно друг друга. Фильтрующий элемент выполнен в виде мата и служит для снятия фильтрационного давления. Демпфирующая прослойка выполнена в виде плит из вязкопластичного материала, играет роль демпфирующих элементов, что облегчает работу блоков за счет восприятия этой прослойкой части внешних динамических нагрузок.

Недостатками этих известных устройств являются нетехнологичность, высокая трудоемкость и стоимость, длительный срок строительства, а также низкая надежность.

Нетехнологичность известных устройств обусловлена необходимостью задействования различных технологических операций и значительного количества строительной техники при устройстве различных слоев покрытия. Так, при укладке блоков необходимо крановое оборудование, при устройстве фильтрующих элементов необходимы автосамосвал, экскаватор, бульдозер и каток, при устройстве демпфирующих элементов - специальное оборудование для укладки вязкопластичных материалов и его уплотнения. При этом необходимо строго соблюдать определенную последовательность этих сложных операций. Нарушение последовательности может привести к быстрому разрушению откоса.

Высокая трудоемкость и стоимость связанны с низкой технологичностью известных покрытий, с большим количеством элементов, необходимостью использования при их устройстве различных технологических операций, сложными работами при скреплении блоков между собой, потребностью в использовании большого количества таких дорогостоящих строительных материалов как металл, бетон, значительных транспортных расходов и многочисленной строительной техники.

Длительный срок возведения покрытия является следствием низкой технологичности и значительной трудоемкости известных технических решений. Каждая операция выполняется только после завершения предыдущей. Для таких последовательных операций и подготовки очередной техники требуется время, что и увеличивает общий срок работ.

Наиболее близким техническим решением является покрытие откосов (Hackmann G. Die COLCRETE-Matte und die verklammerte Steinschtittung. Systeme zum Schutz hochbelasteter Hafensohlen / G. Hackmann, K. . // HANSA. - 1996. - Nr. 8, S. 54, рис. 2, 3, 4) [3] - прототип. Это известное устройство включает блоки, верхнее полотно, нижнее полотно, гибкие вертикальные связи, перемычки и фильтрующие элементы. Нижнее и верхнее полотна изготавливаются из синтетического, водостойкого, тканого водопроницаемо го материала. Блоки выполнены из бетона непосредственно на месте размещения защитного покрытия путем заполнения самоуплотняющейся бетонной смесью пространства между верхним и нижним полотнами. Для предотвращения вытекания бетона из покрытия по верху и низу сооружения полотна сшиваются. Размеры блоков не превышают 1,5 на 1,5 м. Нижнее полотно частично выполняет также функцию демпфирующей прослойки. Гибкие вертикальные связи из тканых лент шириной 5 мм размещены путем прошивания между верхним и нижним полотнами и обеспечивают требуемую форму блока в виде «подушки» за счет предотвращения неконтролируемого расширения при подаче бетонной смеси в блок. Перемычки выполняют роль тросов, они связывают между собой блоки и предотвращают их смещение относительно друг друга. Конструкция перемычек аналогична блокам. Они размещены по периметру каждого блока и выполнены со значительно меньшими размерами по ширине и толщине по сравнению с размерами блока. Фильтрующие элементы размещены в перемычках в угловых зонах блоков и обеспечивают снятие фильтрационного давления. Представляют собой участки прямоугольной формы размером 50 на 50 мм, не заполненные бетоном, где верхнее и нижнее полотна сшиты между собой.

Недостатком этого устройства является его низкая надежность.

Низкая надежность известного покрытия откосов обусловлена тем, что блоки связаны друг с другом только посредством перемычек. При воздействии высоких волн блоки воспринимают значительные динамические воздействия, из-за чего в перемычках возникают значительные растягивающие напряжения. Такое длительное воздействие может привести к разрушению перемычек и нарушению связей между отдельными блоками. В свою очередь, нарушение связей между отдельными блоками приведет к смещению блоков относительно друг друга, к вымыванию грунта откоса и вызовет разрушение всего покрытия.

Сущность изобретения заключается в создании единой конструкции покрытия откосов, позволяющей повысить надежность работы и экономическую эффективность покрытия откосов.

Технический результат изобретения - повышение надежности покрытия откосов и эффективности их работы.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном покрытии откосов, включающем бетонные блоки, образованные путем нагнетания самоуплотняющейся бетонной смеси через прорези в пространство пришитых между собой по периметру водопроницаемых полотен, имеющих гибкие вертикальные связи в виде тканых лент шириной не более 5 мм, находящихся между верхним и нижним полотном, устроенные путем сквозного прошивания лентами этих полотен, обеспечивающие требуемую форму бетонным блокам и предотвращающие разрыв полотен под напором нагнетаемого бетона, с расположенными между бетонными блоками перемычками, имеющими вертикальные связи, и фильтрующими элементами, находящимися в перемычках по углам бетонных блоков, особенностью является то, что оно дополнительно снабжено гибкими наклонными связями, внутренними армирующими элементами, демпфирующими прослойками и фильтрующим полотном из водопроницаемого материала, при этом каждая гибкая наклонная связь соединена одним концом с верхним полотном в месте соединения гибкой вертикальной связи, а другим концом - с нижним полотном в месте соединения соседней гибкой вертикальной связи; внутренние армирующие элементы в виде гибких канатов, размещены внутри тела каждого бетонного блока между гибкими вертикальными связями и проходят по всей длине покрытия откоса; демпфирующие прослойки из эластичного пористого материала в виде гибких полотен расположены под бетонными блоками, без перекрывания фильтрующих элементов и перемычек, и прикреплены к фильтрующему полотну, расположенному на поверхности защищаемого откоса.

Гибкие наклонные связи и внутренние армирующие элементы выполняются из металлических или синтетических нитей. Демпфирующие прослойки изготавливаются из эластичного пористого материала, типа вспененной резины, а фильтрующее полотно из водопроницаемого нетканого или тканого материала. Шаг внутренних армирующих элементов, вертикальных и наклонных связей подбираются из условия равномерного расположения в блоках, с учетом возникающих в конструкции напряжений. Прочностные и деформативные характеристики элементов покрытия, длина и шаг вертикальных и наклонных связей назначаются из условий обеспечения надежности их работы при укладке, заполнении бетоном, внешних воздействий в период эксплуатации и обеспечения устойчивости в пределах защищаемого сооружения.

Покрытие откосов выполнено в виде единой гибкой системы, которую скручивают в рулон для транспортировки к месту эксплуатации. После укладки покрытия на защищаемый откос, для формирования бетонных блоков, через прорези, устроенные в верхней части покрытия, пространство между верхним и нижним полотном заполняют самоуплотняющейся бетонной смесью.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи повышения надежности работы покрытия откосов путем увеличения прочности всей единой гибкой системы за счет наличия конструктивных элементов: гибких наклонных связей, внутренних армирующих элементов, демпфирующих прослоек и фильтрующего полотна, а также за счет наличия связи между элементами и указанного взаимного их расположения: гибкие наклонные связи размещены между верхним и нижним полотнами и каждая гибкая наклонная связь соединена одним концом с верхним полотном, а другим концом - с нижним полотном; внутренние армирующие элементы размещены внутри тела каждого блока, проходят по всей длине покрытия откоса и соединены своими противоположными концами с перемычками; демпфирующие прослойки расположены под блоками между нижним полотном и фильтрующим полотном; фильтрующее полотно размещено под демпфирующими прослойками и перемычками, и своей верхней поверхностью прикреплено к демпфирующим прослойкам и перемычкам. Наличие элементов и их связей обеспечивает повышение прочности соединения блоков между собой и прочности самих блоков, организованный сбор и отвод фильтрующейся воды по фильтрующему полотну и далее по фильтрующему элементу, а наличие демпфирующих прослоек снижает динамическое воздействие на блоки и откос. Все это обеспечит повышение надежности покрытия откосов.

Изобретение поясняется рисунками. На фиг. 1 приведено покрытие откосов, общий вид; на фиг. 2 - разрез покрытия откосов вид сбоку; на фиг. 3 - разрез покрытия откоса вид спереди.

На рисунках обозначены: 1 - верхнее полотно; 2 - нижнее полотно; 3 - гибкие вертикальные связи; 4 - фильтрующий элемент; 5 - бетонный блок; 6 - перемычка; 7 - демпфирующая прослойка; 8 - фильтрующее полотно; 9 - внутренний армирующий элемент; 10 - гибкие наклонные связи; 11 - место сквозного прошивания полотна.

Покрытие откосов в начальном своем состоянии представляет собой единую гибкую систему, состоящую из верхнего полотна 1, нижнего полотна 2, гибких вертикальных связей 3, перемычек 6, фильтрующих элементов 4, которая снабжена гибкими наклонными связями 10, внутренними армирующими элементами 9, демпфирующими прослойками 7 и фильтрующим полотном 8. Покрытие откосов изготавливается в заводских условиях с возможностью скручивания в рулон для обеспечения транспортировки к месту укладки.

При этом гибкие наклонные связи 10 размещены между верхним полотном 1 и нижнем полотном 2 и каждая гибкая наклонная связь 10 соединена одним концом с верхним полотном 1 в месте соединения гибкой вертикальной связи 3, а другим концом с нижним полотном 2 в месте соединения соседней гибкой вертикальной связи 3. Внутренние армирующие элементы 9 выполнены в виде гибких канатов из металлических или синтетических нитей, размещены внутри тела каждого блока между верхним полотном 1 и нижним полотном 2 и между гибкими вертикальными связями 3 параллельно откосу проходят по всей длине покрытия откоса, и присоединены своими концами к противоположным перемычкам 6. Демпфирующие прослойки 7 выполнены из эластичного пористого материала в виде гибкого полотна, причем каждая демпфирующая прослойка 7 расположена под бетонным блоком 5 между нижним полотном 2 и фильтрующим полотном 8. Фильтрующее полотно 8 выполнено из водопропускающего материала, размещено под демпфирующими прослойками 7 и перемычками 6, своей верхней поверхностью прикреплено к демпфирующим прослойкам 7 и перемычкам 6, а нижней поверхностью обращено к защищаемому откосу. Гибкая система покрытия откосов изготавливается в заводских условиях.

После транспортировки на место эксплуатации она раскручивается и укладывается на откосе. Далее осуществляется ее заполнение самоуплотняющейся бетонной смесью через прорезь (не показана) в верхнем полотне 1 посредством бетононасоса. В результате заполнения бетонной смесью пространства между верхним полотном 1 и нижним полотном 2 формируются бетонные блоки 5. Форма бетонных блоков 5 обеспечивается посредством заданной длины гибких вертикальных связей 3 и гибких наклонных связей 10. Внутренние армирующие элементы 9 пронизывают бетонные блоки 5 между верхним полотном 1 и нижним полотном 2, обеспечивая армирование каждого бетонного блока 5 и надежное соединение бетонных блоков 5 между собой.

Покрытие откосов работает следующим образом.

При набегании ветровых волн бетонные блоки 5 воспринимают их динамическое воздействие и защищают откос от разрушения и размыва. При этом перемычки 6 испытывают переменные растягивающие напряжения. Наличие внутренних армирующих элементов 9 обеспечивает прочность бетонных блоков 5 и прочное соединение отдельных бетонных блоков 5 между собой, а следовательно, надежную работу покрытия откосов.

Демпфирующие прослойки 7, располагаемые под бетонными блоками 5, обладая большей сжимаемостью, чем грунт тела откоса, амортизируют часть внешних динамических воздействий и тем самым повышают надежность покрытия откосов.

Грунтовые воды, имеющиеся в массиве откоса под бетонными блоками 5, по фильтрующему полотну 8 перемещаются к фильтрующим элементам 4 и организованно выводятся на поверхность покрытия откосов. Это обеспечивает снятие фильтрационного давления на бетонные блоки 5, что предотвращает возможность вымывания частиц грунта из откоса и повышает надежность работы покрытия откосов.

Гибкие наклонные связи 10, работая совместно с гибкими вертикальными связями 3, обеспечивают надежное соединение верхнего полотна 1 и нижнего полотна 2, бетонных блоков 5, что также повышает общую надежность работы покрытия откосов.

Таким образом, предлагаемая конструкция покрытия откосов обеспечит повышение надежности работы защитного покрытия откосов.

В результате применения предлагаемой конструкции покрытия откосов достигается значительный экономический эффект за счет сведения к минимуму дорогостоящих ремонтных работ по восстановлению работоспособности традиционных известных конструкций. В частности, если принять стоимость ремонтных работ 1 кв. м откоса в размере 4,5 тыс.руб., то для откоса площадью 100 кв. м экономический эффект составит около 75 тыс.руб.