RU2202678C2

RU2202678C2 - Mudflow conduit

Info

Publication number: RU2202678C2
Application number: RU2001103833A
Authority: RU
Inventors: С.О. Курбанов; З.Г. Ламердонов; А.Х. Дышеков; А.А. Созаев
Original assignee: Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия
Priority date: 2001-02-12
Filing date: 2001-02-12
Publication date: 2003-04-20

Abstract

FIELD: hydraulic engineering construction. SUBSTANCE: mudflow conduit includes tray of polygonal section with symmetric slopes. Side slopes of tray are reinforced with relieving walls of stepped shape made of reinforced quarry-stone structure with reinforced concrete inserts. Reinforced concrete inserts are arranged over height of walls at some distance one from another, are strongly tied up to gauze anchors reinforcing ground mass behind walls. Bed slopes are reinforced with flexible reinforced concrete grillages placed sideways to section at some distance one from another. Grillages are made up of prismatic reinforced concrete blocks which upper faces are inclined and reinforced in opposition to direction of mudflow. EFFECT: increased efficiency and reliability of operation of mudflow conduit, raised transportation capacity, reduced usage of concrete for lining of slopes, prolonged se service life of mudflow conduit. 3 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве селепроводящего лотка. The invention relates to hydraulic engineering and can be used as a selector tray.

Известно противоселевое устройство [1], содержащее лоток, установленный в селеносном русле, дно которого выполнено из свободно уложенных на его бортах балок с нанизанными на них цилиндрическими элементами. Таким образом, дно представляет собой гибкую, шероховатую поверхность с обратным уклоном, что обеспечивает гашение энергии потока. Недостатком данного технического решения является то, что такое противоселевое устройство очень трудно соорудить в широких и длинных лотках, для обеспечения надежности и устойчивости его работы требуются значительные материальные затраты, т.к. оно из себя представляет достаточно сложный и ненадежный в работе механизм. Known anti-mudflow device [1], containing a tray installed in the selenium channel, the bottom of which is made of beams freely laid on its sides with cylindrical elements strung on them. Thus, the bottom is a flexible, rough surface with a reverse slope, which provides damping of the flow energy. The disadvantage of this technical solution is that such an anti-mudflow device is very difficult to build in wide and long trays, to ensure the reliability and stability of its operation requires significant material costs, because it is a rather complicated and unreliable mechanism.

Относительно близким техническим решением является гидротехнический канал [2] , содержащий лоток полигонального сечения с симметричными откосами - двумя боковыми с заложениями 0,4-1,5 и двумя донными с заложениями 2,5-6,0. Однако использовать данное техническое решение в качестве селепроводящего лотка невозможно без мощного крепления и надежной облицовки его сечения, в случае когда трасса канала проходит по нескальному основанию. А устройство высокопрочного сплошного железобетонного крепления откосов канала обойдется очень дорого. Кроме того, жесткое железобетонное крепление при высоких гидродинамических и вибрирующих нагрузках мощного селевого потока не выдержит без устройства гибких деформационных швов. А это в свою очередь приводит к еще большему удорожанию строительства канала. A relatively close technical solution is the hydraulic channel [2], which contains a polygonal section tray with symmetrical slopes - two lateral ones with mortgages of 0.4-1.5 and two bottom ones with mortgages of 2.5-6.0. However, it is impossible to use this technical solution as a selector tray without powerful fastening and reliable cladding of its section, in the case when the channel path passes along a non-rocky base. And the device of high-strength continuous reinforced concrete fastening of the slopes of the channel will be very expensive. In addition, rigid reinforced concrete fastening at high hydrodynamic and vibrating loads of a powerful mudflow will not survive without flexible expansion joints. And this, in turn, leads to even more expensive construction of the canal.

Цель изобретения - повышение эффективности работы селепровода и снижение материальных затрат на его крепление. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the selector and reduce material costs for its fastening.

Поставленная цель достигается тем, что боковые откосы полигонального лотка укреплены подпорными стенками ступенчатой формы армобутовой конструкции с железобетонными вставками, которые расположены на некотором расстоянии друг от друга по высоте стенок и прочно связаны с сетчатыми анкерами, армирующими горизонтальными слоями грунтовой массив за стенками. Донные откосы лотка укреплены гибкими железобетонными ростверками, расположенными поперек сечения на определенном расстоянии друг от друга. Состоят ростверки из призматических железобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и подпорными стенками, при этом верхние грани блоков наклонены и ориентированы напротив направления селевого потока. This goal is achieved by the fact that the side slopes of the polygonal tray are reinforced with retaining walls of a stepped form of an reinforced concrete structure with reinforced concrete inserts, which are located at some distance from each other along the height of the walls and are firmly connected with mesh anchors reinforcing the horizontal mass of soil behind the walls. The bottom slopes of the tray are reinforced with flexible reinforced concrete grillages located across the section at a certain distance from each other. The grillages consist of prismatic reinforced concrete blocks pivotally connected to each other and retaining walls, while the upper faces of the blocks are inclined and oriented opposite the direction of the mudflow.

На фиг.1 изображено поперечное сечение селепроводящего лотка; на фиг.2 - план селепроводящего лотка, на фиг.3 - продольное сечение по оси селепроводящего лотка. Figure 1 shows a cross section of a selector tray; figure 2 is a plan of the selector tray, figure 3 is a longitudinal section along the axis of the selector tray.

Селепроводящий лоток состоит из боковых подпорных стен 1, выполненных ступенчатой формы из армобутовой кладки 2 с железобетонными вставками 3, и - донных гибких ростверков 4, состоящих из призматических железобетонных блоков 5, соединенных между собой и подпорными стенками с помощью шарнирных узлов 6. В основании подпорных стен предусмотрены бутобетонные фундаментные плиты 7. По высоте подпорной стенки 1 на определенном расстоянии друг от друга предусмотрены горизонтальные сетчатые анкера 8 (три и более слоев), армирующих грунтовой массив за стенкой. Первая анкерная сетка 8 располагается от фундаментной плиты 7, остальные - по высоте стенки 1 прочно соединенные с ней с помощью железобетонных вставок 3. В районе растянутой зоны по высоте стенки 1 предусмотрены арматурные решетки 9, замоноличенные защитным слоем бетона и прочносвязанные с фундаментной плитой 7 и сетчатыми анкерами 8. По центру донной части лотка ростверка 4 шарнирно прикреплены к железобетонным анкерам 10. Железобетонные блоки 5 ростверков 4 выступают выше уровня донных откосов (до 30 см), ориентированы и наклонены верхние грани 11 блоков 5 под углом 30-40^o против направления селевого потока.The selector tray consists of lateral retaining walls 1, made in a stepped form from reinforced concrete masonry 2 with reinforced concrete inserts 3, and - bottom flexible grillages 4, consisting of prismatic reinforced concrete blocks 5 connected to each other and retaining walls using hinge assemblies 6. At the base of retaining the walls are provided with concrete foundation slabs 7. Horizontal mesh anchors 8 (three or more layers) reinforcing the soil mass 3 are provided along the height of the retaining wall 1 at a certain distance from each other wall. The first anchor mesh 8 is located from the foundation plate 7, the rest - along the height of the wall 1, are firmly connected to it using reinforced concrete inserts 3. In the area of the stretched zone along the height of the wall 1, reinforcing grids 9 are provided, monolithic with a protective layer of concrete and firmly connected with the foundation plate 7 and mesh anchors 8. In the center of the bottom of the tray, the grill 4 is pivotally attached to reinforced concrete anchors 10. The reinforced concrete blocks of 5 grillages 4 extend above the level of the bottom slopes (up to 30 cm), the upper edges are oriented and inclined and 11 blocks 5 at an angle of 30-40 ^o against the direction of the mudflow.

Селепроводящий лоток строится следующим образом. Selective tray is constructed as follows.

В селеносном русле разрабатывается канал полигонального сечения с симметричными откосами - двумя боковыми m₁=1,5...2,0 и двумя донными с заложениями m₂=3,0...6,0. У подошвы боковых откосов разрабатываются котлованы под фундаментные плиты 7 подпорных стен 1 с учетом устройства сетчатых анкеров 8. Строительство подпорных стен 1 осуществляется поэтапно и по участкам. Вначале на выбранном первом участке заливается фундаментная плита 7 (из бутобетона) с одновременным устройством нижнего слоя сетчатого анкера 8 и вертикальной решетки 9. Далее, выполняется бутовая кладка первой ступени с одновременным замоноличиванием (устройством защитного слоя из бетона) вертикальной решетки 9, а также - устройством насыпи за стенкой под 2 слой сетчатого анкера 8. После чего горизонтально раскладывается второй слой сетчатого анкера 8 от наружной грани стенки 1 до необходимой глубины береговой насыпи. По сечению стенки 1 анкерные сетки 8 замоноличиваются бетоном толщиной 30 см, с соединением их с вертикальными решетками 9, т.е. устраиваются железобетонные вставки 3. Далее, выполняется бутовая кладка 2 второй ступени с одновременным наращиванием и замоноличиванием арматурной решетки 9 защитным слоем бетона. За построенной стенкой второй ступени возводится насыпь с уплотнением грунта до верхнего слоя сетчатого анкера 8. Раскладывается верхний слой сетчатого анкера 8, также от наружной грани стенки 1 до необходимой глубины грунтового массива и с устройством монолитной железобетонной вставки 3. После чего таким же образом достраивается и третья (верхняя) ступень подпорной стенки 1 с вертикальной решеткой 9, а также насыпь за стенкой до необходимой высоты.In the seleniferous channel, a channel of a polygonal section with symmetrical slopes is developed - two lateral m ₁ = 1.5 ... 2.0 and two bottom ones with m ₂ = 3.0 ... 6.0. At the bottom of the side slopes, pits are developed for foundation plates 7 of retaining walls 1, taking into account the installation of mesh anchors 8. The construction of retaining walls 1 is carried out in stages and in sections. First, in the selected first section, a foundation slab 7 (from concrete) is poured with the simultaneous installation of the lower layer of the mesh anchor 8 and the vertical grating 9. Next, the masonry of the first stage is performed with the simultaneous monolithization (device of the protective layer of concrete) of the vertical grating 9, and also - the device of the embankment behind the wall under 2 layer of mesh anchor 8. Then the second layer of mesh anchor 8 is horizontally laid out from the outer edge of the wall 1 to the required depth of the coastal embankment. Along the wall section 1, anchor nets 8 are monolithic with concrete 30 cm thick, with their connection to vertical grids 9, i.e. reinforced concrete inserts 3 are arranged. Next, the rubble masonry 2 of the second stage is performed with the simultaneous build-up and monolithing of the reinforcing grill 9 with a protective layer of concrete. An embankment with soil compaction is erected behind the constructed wall of the second stage to the upper layer of the mesh anchor 8. The upper layer of the mesh anchor 8 is expanded, also from the outer edge of the wall 1 to the required depth of the soil mass and with the device of a monolithic reinforced concrete insert 3. Then it is completed in the same way and the third (upper) step of the retaining wall 1 with a vertical grill 9, as well as the embankment behind the wall to the required height.

Число ступеней и горизонтальных сетчатых анкеров 8 подпорных стен 1 могут быть и более 3 в зависимости от гидрологических и геоморфологических условий селеносного русла. The number of steps and horizontal mesh anchors 8 of retaining walls 1 can be more than 3 depending on the hydrological and geomorphological conditions of the seleniferous channel.

Точно также и по такой же технологии строятся подпорные стенки 1 и на последующих участках русла. При этом желательно, чтобы границы участков строительства располагать в необходимых местах устройства деформационных швов 12. In the same way, the retaining walls 1 and on subsequent sections of the channel are built using the same technology. In this case, it is desirable that the boundaries of the construction sites should be located in the necessary places for the expansion joints 12.

После строительства правобережных и левобережных подпорных стен 1 в необходимых местах донных откосов лотка разрабатываются траншеи под железобетонные ростверки 4 и ямы под анкера 10. Устраиваются анкера 10 с замоноличиванием их бетоном. Потом устраиваются опалубки для железобетонных блоков 5 ростверков 4. В опалубки устанавливаются арматура и закладные детали для шарнирных узлов 6, потом замоноличиваются опалубки с устройством наклонных верхних граней 11 в блоках 5. After the construction of the right-bank and left-bank retaining walls 1 in the necessary places of the bottom slopes of the tray, trenches for reinforced concrete grouts 4 and pits for anchors 10 are developed. Anchors 10 are arranged with monolithic concrete. Then formwork is arranged for reinforced concrete blocks 5 grillages 4. Reinforcement and embedded parts for the hinge assemblies 6 are installed in the formwork, then the formwork with the device of inclined upper faces 11 in blocks 5 is monolithic.

Ширина и толщина железобетонных ростверков 4 и количество анкеров 10 определяются в зависимости от возможных максимальных гидродинамических нагрузок селевого потока. Донные откосы между ростверками 4 не укрепляются. После строительства подпорных стен линия заложения боковых откосов проходит по вершинам ступеней, и величина его должна быть в пределах m₁=0,2...0,5.The width and thickness of reinforced concrete grillages 4 and the number of anchors 10 are determined depending on the possible maximum hydrodynamic loads of the mudflow. Bottom slopes between grillages 4 are not strengthened. After the construction of the retaining walls, the line for laying the side slopes passes along the tops of the steps, and its value should be in the range of m ₁ = 0.2 ... 0.5.

Селепроводящий лоток работает следующим образом. Selective tray works as follows.

При прохождении сели по лотку максимальные удельные нагрузки потока сосредотачиваются по центру русла вдоль треугольного основания из-за полигональный формы его поперечного сечения. При этом наибольшие гидродинамические и абразивные воздействия сели воспринимают выступающие части 11 ростверков 4 и подпорных стен 1. Наклонные верховые грани 11 блоков 5 позволяют снизить силу продольного давления селевого потока на ростверки 4, прижимая их ко дну. Боковые нагрузки селевого потока воспринимают подпорные стенки 1, при этом некоторая часть нагрузок передается в грунтовой массив за стенкой через сетчатые анкера 8. Обеспечивается гашение части избыточной энергии селевого потока при совместной работе подпорных стен 1 и армированного грунта. Наибольшие нагрузки приходятся на наклонные элементы ступеней, где устроены железобетонные вставки 3. Наклонные площадки ступеней проходят полосами параллельно дну лотка. Они способствуют сохранению параллельно-струйчатой структуры селевого потока. Тем самым и повышается пропускная способность лотка. Гибкие конструкции подпорных стен 1 с армированным грунтовым массивом образуют мощную инертную массу, которая хорошо противостоит пульсационным гидродинамическим (вибрационным) нагрузкам селевого потока. Обеспечивается частичное гашение и рассредоточение избыточной энергии селевого потока на большую площадь. When passing through the tray, the maximum specific load of the stream is concentrated in the center of the channel along the triangular base due to the polygonal shape of its cross section. In this case, the greatest hydrodynamic and abrasive effects of mudflow are perceived by the protruding parts 11 of the grillages 4 and retaining walls 1. The inclined upper faces of 11 blocks 5 can reduce the longitudinal pressure of the mudflow on the grillages 4, pressing them to the bottom. The lateral loads of the mudflow are absorbed by the retaining walls 1, while some of the loads are transferred to the soil mass behind the wall through the mesh anchors 8. The part of the excess energy of the mudflow is absorbed during the joint operation of the retaining walls 1 and reinforced soil. The greatest loads are on the inclined elements of the steps, where reinforced concrete inserts are arranged 3. The inclined platforms of the steps pass in strips parallel to the bottom of the tray. They contribute to the preservation of the parallel-stream structure of the mudflow. This increases the throughput of the tray. Flexible structures of retaining walls 1 with a reinforced soil mass form a powerful inert mass, which well resists pulsating hydrodynamic (vibration) loads of mudflow. Partial damping and dispersal of excess mudflow energy over a large area is provided.

И при сейсмических нагрузках данная конструкция подпорных стен устойчива и прочна. Для подпорных стен при сейсмических воздействиях наиболее опасными являются горизонтальные (поперечные) колебания, направленные от берега в сторону русла. В данном случае такие колебания не опасны, они эффективно гасятся армогрунтовым массивом за стенками 1. Сетчатые анкера 8, расположенные слоями и прочно связанные с подпорными стенками 1 и грунтовым массивом, создают дополнительный удерживающий момент, направленный от стенки 1 в сторону берега. And with seismic loads, this retaining wall design is stable and durable. For retaining walls during seismic impacts, the most dangerous are horizontal (transverse) vibrations directed from the coast towards the channel. In this case, such vibrations are not dangerous, they are effectively damped by an armored ground mass behind walls 1. Mesh anchors 8, arranged in layers and firmly connected with retaining walls 1 and a ground mass, create an additional holding moment directed from the wall 1 towards the shore.

Сильным деформациям будут подвергаться неукрепленные части донных откосов между ростверками 4, здесь вначале может произойти размыв русла ниже линии дна до 1 и более метров. При этом в ямах размыва между ростверками 4 по дну возникают застойные зоны с резким падением продольной скорости. В результате размывы прекращаются, а размытые зоны начинают заиляться, пока не занесутся образовавшиеся ямы размыва. После чего участки дна по середине между ростверками 4 обратно начнут размываться. Таким образом эти участки дна лотка периодически будут то размываться, то заиляться. А эти деформации не опасны для ростверков 4 и подпорных стен 1. Из-за треугольной формы основания лотка размывы происходят по центру русла между ростверками 4. Прочноукрепленные и гибкие конструкции ростверков 4 не дают распространяться размывам русла, всегда сохраняют треугольную форму дна лотка. Для этого расстояние между ростверками 4 должно быть не более ширины лотка по основанию подпорных стен 1. Severe deformations will undergo reinforced parts of the bottom slopes between the grillages 4; here, at first, erosion of the channel below the bottom line to 1 meter or more may occur. Moreover, in the erosion pits between the grillages 4 along the bottom there are stagnant zones with a sharp decrease in the longitudinal velocity. As a result, the erosion ceases, and the eroded zones begin to silt until the erosion pits that have formed are introduced. After that, the bottom sections in the middle between the grillages 4 back will begin to erode. Thus, these sections of the bottom of the tray will periodically be eroded, then wilted. And these deformations are not dangerous for grillages 4 and retaining walls 1. Due to the triangular shape of the base of the tray, erosion occurs in the center of the channel between the grouts 4. Strongly reinforced and flexible structures of grillages 4 do not allow channel erosion to spread, they always retain the triangular shape of the bottom of the tray. For this, the distance between the grillages 4 should be no more than the width of the tray at the base of the retaining walls 1.

Полигональное сечение лотка с заложением откосов m₁=0,2...0,5 и m₂=3,0.. . 6,0 является гидравлически наивыгоднейшим сечением (ГНС), транспортирующая способность его значительно выше, чем лотка прямоугольного сечения.The polygonal section of the tray with the laying of slopes m ₁ = 0.2 ... 0.5 and m ₂ = 3.0 ... 6.0 is the hydraulically most advantageous section (HSS), its transporting ability is much higher than the rectangular section tray.

Данный селепроводящий лоток предназначен для безопасного пропуска сели на горных и предгорных урбанизированных участках рек, где возможны сходы селевых потоков. This screening tray is designed to safely pass mudflows on mountain and piedmont urban areas of rivers where mudflows are possible.

Селепроводящий лоток полигонального сечения с комбинированной облицовкой обеспечивает надежную защиту прибрежным зонам рек, где расположены населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные объекты и прочие от размыва и затопления селевыми потоками. Selective tray polygonal cross section with combined lining provides reliable protection to the coastal zones of rivers, where settlements, industrial and agricultural facilities and others from erosion and flooding mudflows.

Источники информации
1. А.с. 1645357 СССР, МКИ E 02 В 8/06. Противоселевое устройство. Сочинава О. Е. , Веденеев В.М., Гвилия М.Э., Кухалашвили Э.Г. и Мирцхулава З.Ц. Бюл. 16 от 30.04.91.Sources of information
1. A.S. 1645357 USSR, MKI E 02 B 8/06. Anti-mudflow device. Sochinava O.E., Vedeneev V.M., Guilia M.E., Kukhalashvili E.G. and Mirtskhulava Z.Ts. Bull. 16 from 04/30/91.

2. А.с. 1640271 СССР. Гидротехнический канал. Курбанов С.О., Ханов Н.В. Бюл. 13 от 07.04.91. 2. A.S. 1640271 USSR. The hydraulic channel. Kurbanov S.O., Khanov N.V. Bull. 13 from 04/07/91.

Claims

Selector pipe containing a polygonal section tray with symmetrical slopes: two side slopes reinforced with retaining walls and two reinforced bottom slopes, characterized in that the retaining walls are made in a stepped shape, reinforced concrete construction with reinforced concrete inserts located at a distance from each other along the height of the retaining walls and firmly connected with mesh anchors, reinforcing horizontal layers of soil mass behind retaining walls, and the bottom slopes of the tray are reinforced with flexible reinforced concrete with grillages located across the cross section at a distance from each other, consisting of reinforced concrete prismatic blocks pivotally connected to each other and with retaining walls, while the upper faces of the blocks are inclined and oriented opposite to the direction of the mudflow.