RU2103440C1

RU2103440C1 - Shore protection structure

Info

Publication number: RU2103440C1
Application number: RU93001357A
Authority: RU
Inventors: С.О. Курбанов; Е.А. Торшина
Original assignee: Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия
Priority date: 1993-01-11
Filing date: 1993-01-11
Publication date: 1998-01-27

Abstract

FIELD: hydraulic engineering. SUBSTANCE: shore protection structure has earth-filled dike with combination slope stabilization and washout-resistant device which is made in the form of short drowned spur-members with length of l = l₁+l₂, where l₁ - length of root part of spur-member which is made up of two and more layers of gabions. l₁≥l₂, where l₂ - length of head flexible part of spur-member made up of one layer of gabions and attached atop and ahead of it are flexible reinforced concrete grate, and l₂≥l₂, where hp - maximal depth of probable washout of bed below base of head part of spur-member. Spur-members are arranged at dike foot at distance from each other and their root parts are buried in dike slope. EFFECT: high efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям, а именно, к берегозащитным сооружениям. The invention relates to hydraulic structures, namely, shore protection structures.

Известно берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы с комбинированным откосным креплением и противоразмывочного устройства из габионов и сборных железобетонных элементов (SU, N 1708987, кл. E 02 B 3/12, 1992). A coastal protection structure is known, consisting of a bulk soil dam with a combined sloping fastening and an anti-erosion device made of gabions and precast concrete elements (SU, N 1708987, class E 02 B 3/12, 1992).

Однако для выполнения такого берегозащитного сооружения требуются значительные материальные и трудовые затраты. Требуется большое количество сортированного камня, гравия и гальки, металлической сетки и железобетонных решеток, так как противоразмывочное устройство (плита) устраивается по всей длине сооружения. Кроме того, требуются значительные трудовые (людские) ресурсы для выполнения большого объема ручных работ по строительству противоразмывочного устройства. However, the implementation of such a shore protection structure requires significant material and labor costs. A large amount of sorted stone, gravel and pebbles, a metal mesh and reinforced concrete gratings is required, since an anti-erosion device (plate) is arranged along the entire length of the structure. In addition, significant labor (human) resources are required to carry out a large amount of manual work on the construction of an anti-erosion device.

Цель изобретения - снижение материальных и трудовых затрат при строительстве берегозащитного сооружения. The purpose of the invention is the reduction of material and labor costs during the construction of shore protection structures.

Указанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, состоящем из насыпной грунтовой дамбы с комбинированным откосным креплением и противоразмывочного устройства из габионов и сборных железобетонных элементов, противоразмывочное устройство выполнено в виде коротких затапливаемых шпор длиной l = l₁ + l₂, где l₁ - длина корневой части шпоры, состоящей из двух и более слоев габионов, при этом l₁ ≥ l₂, где l₂ - длина головной гибкой части шпоры, состоящей из одного слоя габиона, сверху и спереди которого прикреплены гибкие железобетонные решетки, причем l₂ ≥ 2h_p, где h_p - максимальная глубина возможного размыва русла ниже основания головной части шпоры, при этом шпоры расположены у подошвы дамбы на расстоянии друг от друга и их корневые части врезаны в укрепленный откос дамбы.This goal is achieved by the fact that in a coastal protection structure consisting of a bulk soil dam with a combined sloping fastening and an anti-erosion device of gabions and precast concrete elements, the anti-erosion device is made in the form of short flooded spurs of length l = l ₁ + l ₂ , where l ₁ - the length of the root portion of the spur, consisting of two or more layers of gabions, thus ≥ l ₁ l ₂ l ₂ where - the length of the flexible head portion spur consisting of one layer of the gabion, at the top and front of which are attached flexible zhelezobeto lattices, where l ₂ ≥ 2h _p, where h _p - maximum depth of erosion of a possible channel below the bottom of the head portion spurs, the spurs are located at the base of the dam at a distance from each other and their root portions are embedded in fortified dam slope.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение дамбы с продолжением по продольной оси шпоры из габионов и сборных железобетонных элементов; на фиг. 2 - берегозащитное сооружение в плане; на фиг. 3 - поперечное сечение дамбы с продолжением по продольной оси шпоры из бетонных кубов. In FIG. 1 shows a cross section of a dam with a continuation along the longitudinal axis of a spur of gabions and precast concrete elements; in FIG. 2 - shore protection structure in plan; in FIG. 3 - cross section of the dam with a continuation along the longitudinal axis of the spur of concrete cubes.

Берегозащитное сооружение состоит из насыпной грунтовой дамбы 1 с комбинированным откосным креплением, включающем железобетонные плиты 2, габионы 3 и фильтровую подготовку 4, выполненную из песчано-гравелистого материала. Железобетонные плиты 2 и габионы 3 расположены параллельными рядами (или в шахматном порядке) на откосе и соединены между собой шарнирно посредством монтажных петель. У подошвы дамбы 1 врезаны в ее укрепленный откос и расположены на расстоянии друг от друга короткие противоразмывочные шпоры 5, состоящие из габионов, установленных горизонтально и направленных в сторону русла реки 6. Шпоры 5 выполнены ступенчатой формы с расположением габионов в один, два и более рядов по вертикали. The shore protection structure consists of a bulk soil dam 1 with a combined sloping fastening, including reinforced concrete slabs 2, gabions 3 and filter preparation 4 made of sand and gravel material. Reinforced concrete slabs 2 and gabions 3 are arranged in parallel rows (or staggered) on the slope and are pivotally interconnected by means of mounting loops. At the sole of the dam 1, short anti-erosion spurs 5, consisting of gabions mounted horizontally and directed towards the channel of the river 6, are cut into its reinforced slope and located at a distance from each other. Spurs 5 are made in a stepped form with gabions in one, two or more rows vertically.

Самая низкая (первая) ступень образует головную часть 7 шпоры 5, остальные ступени составляют корневую часть 8 шпоры 5. Ступеней должно быть две-три. К габиону (первая ступень) головной части 7 шпоры 5 сверху и спереди шарнирно прикреплены железобетонные решетки 9, собираемые из отдельных гибких гирлянд способом плетения. The lowest (first) step forms the head part 7 of the spur 5, the remaining steps make up the root part 8 of the spur 5. There should be two or three steps. To the gabion (first step) of the head part 7 of the spur 5, reinforced concrete gratings 9, assembled from individual flexible garlands by the weaving method, are pivotally attached to the top and front.

Габионы состоят из сетчатой оболочки 10 и заполнителя 11 из гравия, гальки и булыжника. Сетку для оболочки 10 выполняют из оцинкованной или покрытой защитным пластиком стальной проволоки. Габион головной части 7 упоры в двух или трех местах плотно перевязывают арматурной оцинкованной проволокой 12 с диаметром 10-12 мм. К проволоке 12 прикрепляют железобетонные решетки 9 с помощью шарнирных связей 13. Gabions consist of a mesh shell 10 and aggregate 11 of gravel, pebbles and cobblestones. The mesh for the sheath 10 is made of galvanized steel or coated with protective plastic steel wire. Gabion of the head part 7 stops in two or three places tightly bandaged with reinforced galvanized wire 12 with a diameter of 10-12 mm Reinforced concrete gratings 9 are attached to the wire 12 by means of articulated connections 13.

Шпоры 5 выполняют с уклоном (0,05-0,1) и направлением против течения под углом, составляющим до 30^o с нормалью к оси потока в реке 6 (фиг. 2).Spurs 5 are performed with a slope (0.05-0.1) and an upstream direction at an angle of up to 30 ^o with a normal to the axis of the flow in river 6 (Fig. 2).

Противоразмывочные шпоры 5 могут быть выполнены и из чисто бетонных кубов 14 (фиг. 3), шарнирно соединенных между собой с помощью арматурной проволоки 15 диаметром 14-16 мм. Anti-erosion spurs 5 can also be made of purely concrete cubes 14 (Fig. 3), pivotally connected to each other using reinforcing wire 15 with a diameter of 14-16 mm.

Берегозащитное сооружение строится следующим образом. The shore protection structure is constructed as follows.

Отсыпается дамба 1 из местного грунта и планируются ее откосы и гребень, разрабатываются траншеи под шпоры 5, монтируются ящики из металлической сетчатой оболочки 10 под первый слой габиона, далее эти ящики заполняются сортированным камнем, гравием и галькой, сверху заполненные ящики закрываются металлической сеткой, прикрепленной к боковым стенкам ящика, таким образом собирается габион первого слоя. Передняя головная часть 7 шпоры 5, т. е. этого габиона, плотно перевязывается арматурной проволокой 12 в местах прикрепления шарнирных связей 13 железобетонных решеток 9. После этого монтируют сетчатые ящики второго слоя (корневая часть 8) габионов и наполняют их вышеуказанным заполнителем, после чего их сверху также закрывают сеткой. К габиону головной части 7 шпоры 5 сверху и спереди прикрепляют железобетонные решетки 9, собираемые из отдельных звеньев (гирлянд), шарнирно соединенных между собой. Располагают их таким образом, чтобы каждое звено или через одно проходило по линии арматурной проволоки 12, чтобы их можно было шарнирно прикреплять к проволоке 12. Далее собирается комбинированное крепление на откосе дамбы 1 из железобетонных плит 2 и габионов 3. Dam 1 is poured from local soil and slopes and a crest are planned, trenches for spurs 5 are developed, boxes from a metal mesh shell 10 are mounted under the first layer of gabion, then these boxes are filled with sorted stone, gravel and pebbles, from above the filled boxes are closed with a metal mesh attached to the side walls of the box, thus collecting the gabion of the first layer. The front head part 7 of the spur 5, i.e., this gabion, is tightly tied up with reinforcing wire 12 at the points of hinge joints 13 of the reinforced concrete gratings 9. After that, mesh boxes of the second layer (root part 8) of gabions are mounted and filled with the above-mentioned filler, after which they are also covered with a grid on top. To the gabion of the head part 7 of the spur 5, reinforced concrete gratings 9 are assembled from above and in front, assembled from separate links (garlands), pivotally connected to each other. They are arranged in such a way that each link or through one passes along the line of the reinforcing wire 12, so that they can be pivotally attached to the wire 12. Next, the combined fastening on the slope of the dam 1 from reinforced concrete slabs 2 and gabions 3 is collected.

Берегозащитное сооружение работает следующим образом. Bank protection works as follows.

Основная нагрузка паводкового потока воспринимается короткими противоразмывочными шпорами 5. А наибольшее гидродинамическое и абразивное воздействие поток оказывает на головную часть 7 шпор 5, поэтому она и укреплена железобетонными решетками 5 для защиты сетчатой оболочки 10 габиона от разрушения под воздействием донных влекомых наносов. Корневая часть 8 шпор 5 (вторая ступень) находится значительно выше зоны, где содержатся и интенсивно движутся крупные влекомые наносы, поэтому она не укреплена железобетонными решетками. The main flood load is perceived by short anti-erosion spurs 5. And the flow exerts the greatest hydrodynamic and abrasive effect on the head 7 of spurs 5, therefore it is reinforced with reinforced concrete gratings 5 to protect the gabion mesh shell 10 from destruction under the influence of bottom sediment. The root part of 8 spurs 5 (second stage) is significantly higher than the zone where large entrained sediments are contained and intensively moving, therefore it is not reinforced with reinforced concrete gratings.

Выполнение шпор 5 ступенчатой формы и расположение их с уклоном и направлением против течения обеспечивают отклонение поверхностной прибрежной струи потока от дамбы 1 (берега) в сторону основного русла реки 6, т.к. шпоры 5 работают как водосливы и течение через них устанавливается перпендикулярно к их осям, при этом удельные расходы по длине шпор 5 распределены с возрастанием от корневой части 8 до головной части 7 (фиг. 1 и 3). А донный прибрежный поток разбивается об оголовки шпоры 5 и попадает в промежутки между шпорами 5, где образуются зоны завихрения потока с резким падением его скорости, в результате на этих участках происходит отложение донных наносов, т. е. участки между шпорами 5 работают на заиление. Наибольшие подмывы русла будут происходить у голов шпор 5, а в образовавшиеся воронки размыва под действием собственного веса будут опускаться головные части 7 шпор 5 (габионы с железобетонными решетками). При максимально возможных размывах русла головные части 7 шпор 5 должны лежать по линии естественного откоса обрушения подстилающих грунтов, для этого длина l₂ головной части 7 шпор 5 должна быть не менее h_p/tg φ , φ - угол естественного откоса грунта, h₀ - глубина возможного максимального размыва русла), т.е. l ≥ 2h_p (φ - 25-30^o). В этом случае размыв русла не будет распространяться далее в сторону дамбы 1 (берега) из-за гибкости и прочности габиона с железобетонными решетками 9. Корневые части 8 шпор 5 разбивают структуру потока и создают условия для отложения наносов между шпорами 5, этим и защищают дамбу 1 и ее крепление от размыва паводковым потоком. Длина l₁ корневой части 8 шпор 5 должна быть не менее длины l₂ головной части 7, в среднем l₁ - (1-3) l₂, наибольшая высота шпоры 5 на участке сопряжения с дамбой 1 - h₂ = φ - H_max, где H_max - максимальная глубина паводкового потока, а наименьшая высота - у головной части 7 - h₂ = 1/3 - H_max, в любом случае h₂ должна быть не меньше 1 м. Ширина шпоры 5 определяется из условия обеспечения ее устойчивости против сдвигающего воздействия паводкового потока.The execution of spurs 5 step shape and their location with a slope and direction against the flow provide a deviation of the surface coastal stream stream from dam 1 (shore) towards the main channel of the river 6, because the spurs 5 work like weirs and the flow through them is established perpendicular to their axes, while the specific costs along the length of the spurs 5 are distributed with increasing from the root part 8 to the head part 7 (Figs. 1 and 3). And the bottom coastal stream is divided into the heads of the spur 5 and falls into the spaces between the spurs 5, where the swirl zones of the stream are formed with a sharp drop in its speed, as a result, sediment deposits are deposited in these areas, i.e., the areas between the spurs 5 work on siltation. The greatest washouts of the channel will occur at the heads of spurs 5, and the head parts of 7 spurs 5 (gabions with reinforced concrete gratings) will drop into the formed erosion funnels under the influence of their own weight. At the maximum possible erosion of the channel, the head parts of 7 spurs 5 should lie along the line of natural slope of the collapse of underlying soils, for this the length l _{2 of the} head part 7 of spurs 5 should be at least h _p / tg φ, φ is the angle of repose of the soil, h ₀ - depth of possible maximum channel erosion), i.e. l ≥ 2h _p (φ - 25-30 ^o ). In this case, the channel erosion will not extend further towards dam 1 (shore) due to the flexibility and strength of the gabion with reinforced concrete gratings 9. The root parts 8 of the spurs 5 break the flow structure and create conditions for sediment deposition between the spurs 5, thereby protecting the dam 1 and its fastening from erosion by flood flood. The length l _{1 of the} root part 8 of the spurs 5 must be not less than the length l _{2 of the} head part 7, on average l ₁ - (1-3) l ₂ , the greatest height of the spur 5 at the interface with the dam 1 - h ₂ = φ - H _max , where H _max is the maximum depth of the flood flow, and the smallest height at the head part is 7 - h ₂ = 1/3 - H _max , in any case, h ₂ must be at least 1 m. The width of the spur 5 is determined from the condition of ensuring its stability against the shear of the flood.

При значительной длине дамбы 1 ее рабочий откос на промежуточных прямолинейных участках может быть защищен простым креплением из гравийно-галечниковой наброски, т.к. основную нагрузку потока воспринимают шпоры 5. With a significant length of the dam 1, its working slope in the intermediate straight sections can be protected by simple fastening from a gravel-pebble sketch, because spurs 5 perceive the main load of the flow.

Данное берегозащитное сооружение предназначено для предгорных меандрирующих участков рек с уклонами i = 0,001-0,15, паводковые потоки которых характеризуются высокими транспортирующими и размывающими скоростями. This shore protection structure is intended for piedmont meandering sections of rivers with slopes i = 0.001-0.15, the flood flows of which are characterized by high transporting and erosive speeds.

Дамба с комбинированным креплением и противоразмывочными шпорами обеспечивает надежную защиту берега (где могут быть расположены населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные угодья, дороги и пр.) от затопления и размыва при любых возможных гидродинамических и абразивных воздействиях паводкового потока. The dam with combined fastening and anti-erosion spurs provides reliable protection of the coast (where settlements, industrial and agricultural lands, roads, etc.) can be located against flooding and erosion under any possible hydrodynamic and abrasive effects of the flood stream.

Данное сооружение может быть использовано и как выправительное сооружение для удержания потока реки на проектной трассе. This structure can also be used as a straightening structure to keep the river flow on the project highway.

Claims

A coastal protection structure consisting of a bulk soil dam with a combined sloping fastening and an anti-erosion device made of gabions and precast concrete elements, characterized in that the anti-erosion device is made in the form of short flooded spurs of length ll ₁ + l ₂ , where l _{1 is the} length of the root part of the spur, consisting of two or more layers of gabions, with l ₁ ≥ l ₂ , where l _{2 is the} length of the head flexible part of the spur, consisting of one layer of gabion, on top and in front of which flexible reinforced concrete lattices are attached, and l ₂ ≥ 2h _r , where h _r is the maximum depth of the possible erosion of the channel below the base of the head of the spur, while the spurs are located at the foot of the dam at a distance from one another and their root parts are cut into the fortified slope of the dam.