СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГАБИОННОГО КРЕПЛЕНИЯ

СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГАБИОННОГО КРЕПЛЕНИЯ


RU (11) 2249651 (13) C2

(51) 7 E02B3/12 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 06.03.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003100555/03 
(22) Дата подачи заявки: 2003.01.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.01.08 
(43) Дата публикации заявки: 2004.07.20 
(45) Опубликовано: 2005.04.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: АЛТУНИН С.Т. “Регулирование русел”. Государственное издатель-ство сельскохозяйственной литературы. Москва, 1956, с. 62-64. US 2092183 А1, 07.09.1937. US 1629315 A, 17.05.1927. SU 255845 A, 31.03.1970. 
(72) Автор(ы): Ламердонов З.Г. (RU); Дышеков А.Х. (RU); Бекалдиев Р.Р. (RU); Шахмурзов М.М. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия (RU) 
Адрес для переписки: 360004, г.Нальчик, ул. Толстого, 185, КБГСХА, М.Х. Соттаеву 

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ГАБИОННОГО КРЕПЛЕНИЯ

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при укреплении берегов русел рек, каналов. Способ включает укладку вдоль берегов русла на подготовленное на откосе основание, заполненное камнем габионов. Габионы выполняют в виде габионных тюфяков, состоящих из взаимосвязанных эллиптических цилиндров, основания которых описываются уравнением: где X,Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащие в основании эллиптического цилиндра; Bг, hг - соответственно ширина и высота габионов, Вг=(1-2)h г. Габионные тюфяки изготавливают предварительно с использованием форм, в которые укладывают камни, и представляют собой соединение двух сеток: верхней и нижней, прямолинейной прошивкой между соседними эллипсами соединительной проволокой. Габионные тюфяки соединяют между собой соединительной проволокой с образованием цельного ковра с фартуком, который анкеруют на откосе. Соединительную проволоку скручивают устройством для скручивания проволоки. Габионные тюфяки могут быть уложены на откосе с продольной или поперечной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движению потока. В отдельных случаях габионные тюфяки укладывают на откосе с шахматным чередованием продольной и поперечной ориентации эллиптических цилиндров. Также габионные тюфяки могут укладываться на откосе на гравийную подготовку, толщина которой hn >hг/2, где hn - высота слоя гравийной подготовки; hг - высота габионов. Использование изобретения приводит к повышению эффективности и надежности защиты берегов от размыва, а также к увеличению срока службы сооружения. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Известна полузапруда и способ ее строительства [1], у которого на подготовленное основание и отрытую траншею монтируются разновысокие блоки Г-образной формы у корневой части, врезанной в берег до головной части с образованием ступенчатого лотка и с уменьшающейся высотой стенок от берега к руслу. При этом блоки связывают между собой меньшими полками по основанию лотка, который далее заливается бетоном, спереди лотка к закладным деталям прикрепляют арматурную решетку. Сверху поперек лотка в местах соединений рядом стоящих блоков и спереди лотка над решеткой устанавливают с частичным входом в лоток металлические или железобетонные перемычки. В передней части лотка горизонтально в два ряда монтируют сборные кубы, которые шарнирно соединяют между собой и арматурным поясом лотка.

Недостатками данного технического решения являются: 

- конструкция и способ ее строительства достаточно сложен; 

- как такое техническое решение неэффективно применять для крепления откосов дамб;

- после строительства в результате частичного заполнения пространства между полузапрудами и их деформаций теряется эстетическая привлекательность;

- в экологическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения габионного крепления [2], включающий укладку вдоль берегов русла на основание заполненных камнем габионов призматической формы. 

Недостатками данного технического решения являются:

- жесткость конструкции габиона недостаточная так, как нет связи между заполнителем внутри габиона и между габионами;

- долговечность конструкции крепления, состоящей из таких габионов, является малым из-за коррозии сетки и разрушения крепления; 

- в экологическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Цель изобретения - повышение производительности при строительстве, эффективности и надежности защиты берегов русел рек и каналов от размыва, и долговечности срока службы берегоукрепительного сооружения.

Поставленная цель достигается тем, что на откосе дамбы устраивается гравийная подготовка, которая должна служить фильтром и предотвращать механическую суффозию под габионным креплением (фиг.1). На подготовленном основании укладываются предварительно изготовленные габионные тюфяки с продольной или поперечной ориентацией направлению движения потока, которые соединяются друг с другом по периметру соединительной проволокой. Габионное крепление на откосе анкеруется анкерами длиной 1-1,5 м. Если откос имеет криволинейную форму с вогнутостью, то желательно габионные тюфяки укладывать с продольной ориентацией направлению движений потока, так как в этом случае габионное крепление будет лучше прилегать к откосу. Лучшее прилегание тюфяков к откосу объясняется тем, что в этом направлении он более изменчив или более гибок. Внизу габионного крепления предусмотрен фартук. Длина фартука зависит от глубины размыва. Наиболее благоприятной ориентацией при плоском откосе является поперечная ориентация направлению движения потока, так как образованные эллиптические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы на откосе. Габионные тюфяки, состоящие из взаимосвязанных эллиптических цилиндров, могут укладываться на откосе с шахматным чередованием тюфяков с продольной и поперечной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движению потока. Такая укладка позволит сделать крепление и жестким, и предотвращать эрозию, вызванную дождем на длинных откосах, а также является эстетичным техническим решением.

Наиболее благоприятной высотой габионов является hг =0.2-0.5 м. При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах Вг=0.5-1.0 м, и камни, находящиеся под сеткой, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сетки. Сила трения о боковую поверхность в этом случае превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сетки, если даже габионы из эллиптических цилиндров привести в вертикальное положение.

Габионные тюфяки изготавливаются предварительно, для этого в форму укладывается сетка, имеющая прямоугольную или квадратную форму и размеры которой 0,7-1,3 м. Далее на сетку накладываются камни, имеющие форму эллиптических цилиндров. Сверху на камни накладывается сетка, которая соединяется с нижней сеткой по периметру и линиям соприкосновения соединительной проволокою. Таким образом, тюфяки представляют из себя соединение двух сеток верхней и нижней с прямолинейной прошивкой между соседними эллипсами. Соединительная проволока скручивается устройством для скручивания проволоки (фиг.9), имеющим для этого специальные отверстия, в которые просовываются концы соединительной проволоки, и далее рычагом скручиваются, тем самым, образуется прочное соединение (фиг.10).

Эллипс, лежащий в основании эллиптического цилиндра (фиг.7), описывается уравнением



где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании эллиптического цилиндра; Bг, h г - соответственно ширина и высота габионов, В г=(1-2)hг.

Эллиптическая форма является наиболее благоприятной, так как является практически неизменяемой, и в случае, когда ширина и высота габионов равны, то в основании цилиндров лежит окружность. Окружность будет описываться уравнением: 



где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; hг - высота габионов.

Для исключения механической суффозии, в процессе эксплуатации габионного крепления, на откосе устраивается гравийная подготовка, толщина которой

hn>h г/2,

где hn - высота слоя гравийной подготовки; hг - высота габионов. При такой толщине образованное пространство между соседними эллиптическими цилиндрами заполняется гравием, что предотвращает механическую суффозию. 

На фиг.1 изображено поперечное сечение русла реки с габионным креплением, общий вид; на фиг.2 - план габионного крепления с шахматным чередованием тюфяков с продольной и поперечной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движения потока; на фиг.3 - габионный тюфяк, аксонометрия; на фиг.4 - поперечный разрез габионного тюфяка; на фиг.5 - форма для изготовления габионного тюфяка, аксонометрия; на фиг.6 - технологическая схема изготовления габионного тюфяка, аксонометрия; на фиг.7 - график эллипса; на фиг.8 - сетка, общий вид; на фиг.9 - устройство для скручивания проволоки; на фиг.10 - узел А, на фиг.9.

На откосе дамбы 1 устраивается подготовка 2 и габионное крепление 3 с гибким фартуком 4. На подготовленном основании 2 укладываются габионные тюфяки 5, которые соединены между собой и заанкерованы анкерами 6 на откосе 1 в местах соединения 7 габионных тюфяков 5. При изготовлении габионных тюфяков 5 используется форма 8. В форму 8 укладывается нижняя сетка 9, на которую накладываются камни 10 и покрываются верхней сеткой 11. Нижняя сетка 9 и верхняя сетка 11 соединяются между собой по периметру 12 соединительной проволокой 13. Соединительная проволока 13 скручивается устройством для скручивания проволоки 14, имеющее для этого специальные отверстия 15.

Способ возведения габионного крепления осуществляется и работает следующим образом. На откосе дамбы 1 устраивается гравийная подготовка 2, которая должна служить фильтром и предотвращать механическую суффозию под габионным креплением 3 (фиг.1). На подготовленном основании 2 укладываются предварительно изготовленные габионные тюфяки 5 с продольной или поперечной ориентацией направлению движения потока, которые соединяются друг с другом в местах соединения 7 соединительной проволокой 13, габионное крепление 3 анкеруется на откосе 1 анкерами 6, которые усиливают его устойчивость от оползания. Если откос 1 имеет криволинейную форму с вогнутостью, то желательно габионные тюфяки 5 укладывать с продольной ориентацией направлению движения потока, так как в этом случае габионное крепление 3 будет лучше прилегать к откосу 1. Внизу габионного крепления 3 предусмотрен фартук 4. Длина фартука 4 зависит от глубины размыва. Наиболее благоприятной ориентацией при плоском откосе 1 является поперечная, так как образованные эллиптические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы на откосе 1.

Наиболее благоприятной высотой габионов является hг =0.2-0.5 м. При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах Вг=0.5-1.0 м и камни, находящиеся под сеткой 9 и 11, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сеток 9 и 11. Сила трения о боковую поверхность в этом случае превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сеток 9 и 11, если даже габионы из эллиптических цилиндров привести в вертикальное положение.

Габионные тюфяки 5 изготавливаются предварительно, для этого в форму 8 укладывается сетка 9, имеющая прямоугольную или квадратную форму и размеры которой 0,7-1,3 м. Далее на сетку 9 накладываются камни 10, имеющие форму эллиптических цилиндров. Сверху на камни 10 накладывается сетка 11, которая соединяется с нижней сеткой 9 по периметру 12 и линиям соприкосновения соединительной проволокой 13. Соединительная проволока 13 скручивается устройством для скручивания проволоки 14 (фиг.9), имеющее для этого специальные отверстия 15, в которые просовываются концы соединительной проволоки 13, и далее рычагом скручиваются, тем самым образуется прочное соединение (фиг.10).

Эллипс, лежащий в основании эллиптического цилиндра (фиг.7), описывается уравнением



где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; Bг,h г - соответственно ширина и высота габионов, B г=(1-2)hг.

Эллиптическая форма является наиболее благоприятной, так как является практически неизменяемой, и в случае, когда ширина и высота габионов равны, то в основании цилиндров лежит окружность. Окружность будет описываться уравнением 



где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании эллиптического цилиндра; hг - высота габионов.

Для исключения механической суффозии, в процессе эксплуатации габионного крепления 3, на откосе 1 устраивается гравийная подготовка 2, толщина которой

hn>h г/2,

где hn - высота слоя гравийной подготовки; hг - высота габионов. При такой толщине образованное пространство между соседними эллиптическими цилиндрами заполняется гравием, что предотвращает механическую суффозию. 

Предлагаемый способ габионного крепления откосов дешевле и надежнее в работе известных аналогичных технических решений. При этом долговечность этих сооружений в 1,5-2 раза больше.

Источники информации

1. A.c. 2076168 CCCP, МКИ Е 02 В 3/00, 3/12. Полузапруда и способ ее строительства/ Курбанов С.О., Тутаев А.А и Казанцев А.А. (СССР); Заяв. 11.01.93; опубл. 27.03.97, Бюл. №8 (аналог).

2. Алтунин С.Т. Регулирование русел, - М.: Сельхозгиз, 1956 г., с.62-64 (прототип).




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ возведения габионного крепления, включающий укладку вдоль берегов русла на подготовленное основание на откосе заполненных камнем габионов, отличающийся тем, что габионы выполняют в виде габионных тюфяков, состоящих из взаимосвязанных эллиптических цилиндров, основания которых описываются уравнением



где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании эллиптического цилиндра;

Bг , hг - соответственно ширина и высота габионов, В г = (l-2)hг,

при этом габионные тюфяки изготавливают предварительно с использованием форм, в которые укладывают камни, и представляют собой соединение двух сеток, верхней и нижней, прямолинейной прошивкой между соседними эллипсами соединительной проволокой, причем габионные тюфяки соединяют между собой соединительной проволокой с образованием цельного ковра с фартуком, который анкеруют на откосе, при этом соединительную проволоку скручивают устройством для скручивания проволоки.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что габионные тюфяки укладывают на откосе с продольной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движения потока.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что габионные тюфяки укладывают на откосе с поперечной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движения потока.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что габионные тюфяки укладывают на откосе с шахматным чередованием тюфяков с продольной и поперечной ориентацией эллиптических цилиндров направлению движения потока. 

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что габионные тюфяки укладывают на откосе на гравийную подготовку, толщина которой hп>hг/2, где hп - высота слоя гравийной подготовки; hг- высота габионов.