RU2204649C2

RU2204649C2 - Bank-protecting facility

Info

Publication number: RU2204649C2
Application number: RU2000114269/13A
Authority: RU
Inventors: С.О. Курбанов; А.Х. Дышеков
Original assignee: Кабардино-Балкарская государственная сельскохозяйственная академия
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2000-06-05
Publication date: 2003-05-20

Abstract

FIELD: hydrotechnical construction. SUBSTANCE: bank-protecting facility includes ground filling dam and counter backwash cut-off walls located near foot of protecting dam. Counter backwash cut-off walls are made of quarry stone-concrete blocks linked with the aid of joints. Relieving walls are located between their root parts. Relieving walls of stepped shape are made of masonry and include two or more stages reinforced by anchors and web systems. EFFECT: reduced labor input to construction of facility in comparison with other known bank-protecting facilities, contribution to restoration of zones with planted trees and shrubs along river beds. 5 dwg

Description

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

Известно берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы с комбинированными откосным креплением и противоразмывочного устройства и габионов и сборных железобетонных элементов [1]. Known shore protection structure, consisting of a bulk soil dam with combined sloping fastening and anti-erosion device and gabions and precast concrete elements [1].

Однако для выполнения такого крепления требуются значительные материальные и трудовые затраты. Кроме того, возможный разрыв габионной сетки противоразмывочного устройства приводит к разрушению всего сооружения. However, to perform such fastening, significant material and labor costs are required. In addition, a possible rupture of the gabion net of the anti-erosion device leads to the destruction of the entire structure.

Известно также берегозащитное сооружение, состоящее из насыпной грунтовой дамбы с комбинированным откосным креплением и противоразмывочного устройства, которое выполнено в виде коротких затапливаемых шпор из двух и более слоев габионов и железобетонных элементов. Шпоры расположены у подошвы дамбы на определенном расстоянии друг от друга [2]. A shore protection structure is also known, consisting of a bulk soil dam with a combined sloping fastening and an anti-erosion device, which is made in the form of short flooded spurs of two or more layers of gabions and reinforced concrete elements. Spurs are located at the bottom of the dam at a certain distance from each other [2].

Однако откосное крепление дамбы при возможных береговых обрушениях и оползнях не обеспечивает устойчивость откосу дамбы. Кроме того, при глубоких размывах русла может произойти разрыв габионной сетки головных частей шпор, в результате чего разрушится все крепление сооружения. However, the sloping fastening of the dam in case of possible coastal caving in and landslides does not provide stability to the slope of the dam. In addition, with deep erosion of the channel, the gabion mesh of the head parts of the spurs may break, resulting in the destruction of the entire structure of the structure.

Цель изобретения - повышение эффективности работы сооружения. The purpose of the invention is improving the efficiency of the structure.

Указанная цель достигается тем, что в берегозащитном сооружении, состоящем из насыпной грунтовой дамбы и противоразмывочных шпор, шпоры выполнены из бутобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой и подпорными стенками, устроенных у подошвы дамбы между корневыми частями шпор, подпорные стенки выполнены ступенчатой формы из каменной кладки двух и более слоев, укрепленными решетками, заанкерованными в откос и основание дамбы. This goal is achieved by the fact that in a coastal protection structure consisting of a bulk soil dam and anti-erosion spurs, spurs are made of concrete blocks articulated between themselves and retaining walls located at the sole of the dam between the root parts of the spurs, retaining walls are made of masonry in steps two or more layers, reinforced with gratings, anchored into the slope and base of the dam.

На фиг. 1 изображено поперечное сечение дамбы с продолжением продольной оси шпоры из бутобетонных блоков: на фиг.2 - берегозащитное сооружение в плане; на фиг. 3 - поперечное сечение дамбы с видом на дамбу, на фиг.4 - разрез по 3-3 фиг.2, на фиг.5 - арматурная решетка с анкерами. In FIG. 1 shows a cross-section of a dam with a continuation of the longitudinal axis of a spur made of concrete blocks: FIG. 2 shows a shore protection structure in plan; in FIG. 3 is a cross section of a dam with a view of the dam, FIG. 4 is a section through 3-3 of FIG. 2, and FIG. 5 is a reinforcing grill with anchors.

Берегозащитное сооружение состоит из насыпной грунтовой дамбы 1, шпор 2, выполненных из бутобетонных блоков 3, соединенных между собой с помощью шарнирных узлов 4. При этом корневая часть выполнена из одного бутобетонного блока. У подошвы дамбы между корневыми частями 5 шпор 2 устроены подпорные стенки 6, состоящие из каменных призм первой ступени 7 и второй ступени 8. Вертикальные стенки подпорных стен 6 укреплены арматурными решетками 9, заанкерованными в откос 10 и дно 11 дамбы 1. Арматурная решетка 9 прикреплена к корневым частям 5 шпор 2. С внутренней стороны арматурных решеток 9 подпорных стен 6 навешена и прикреплена габионная сетка 12 с укладкой ее второй половины по основанию ступени 7 и 8. Шпоры 2 выполняются с уклонами (0,05-0,1) и направлением против течения под углом α, составляющими от 10 до 30^o с нормалью к оси потока в реке (фиг.2).The coastal protection structure consists of a bulk soil dam 1, spurs 2, made of concrete blocks 3, interconnected by hinged nodes 4. The root part is made of one concrete block. At the bottom of the dam between the root parts 5 of the spurs 2, retaining walls 6 are arranged, consisting of stone prisms of the first stage 7 and second stage 8. The vertical walls of the retaining walls 6 are reinforced with reinforcing grids 9, anchored into the slope 10 and the bottom 11 of dam 1. The reinforcing grill 9 is attached to the root parts of 5 spurs 2. On the inner side of the reinforcing grids 9 of the retaining walls 6, a gabion net 12 is hung and attached with the laying of its second half at the base of steps 7 and 8. Spurs 2 are made with slopes (0.05-0.1) and direction upstream at an angle α, components from 10 to 30 ^o with a normal to the axis of the flow in the river (figure 2).

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 2 и подпорные стенки 6, устанавливаются опалубки для шпор 2 по размерам бутобетонных блоков 3, монтируются заранее изготовленные арматурные решетки 9 с анкерами 10 и 11 для первой ступени 7. При этом продольные стержни решетки 9 должны входить в опалубку корневой части 5 шпор 12. Внутри опалубок шпор 2 устанавливается соединительная арматура с шарнирными узлами 4 и закладные детали для крепления арматурных решеток 9, после чего опалубки заполняются монолитным бетоном с добавлением до 40% речного камня. Dam 1 is poured out of local soil and its slopes and crest are planned, trenches for spurs 2 and retaining walls 6 are developed, formwork for spurs 2 is set according to the size of the concrete blocks 3, prefabricated reinforcing grids 9 with anchors 10 and 11 for the first stage 7 are mounted. In this case, the longitudinal rods of the lattice 9 must be included in the formwork of the root part 5 of the spurs 12. Inside the formwork of the spurs 2, connecting fittings with hinge assemblies 4 and embedded parts for fastening the reinforcing grilles 9 are installed, after which the formwork is filled yayutsya situ concrete with the addition of up to 40% of river stone.

Вокруг анкеров 11 также заливается монолитный бетон с добавлением камней, а анкера 10 обкладываются и укрепляются валунами. После набора прочности бетона (через 2 суток) опалубки разбираются, по основанию и по вертикальной стенке первой ступени 7 раскладывают габионную сетку 12 и прикрепляют ее к арматурной решетке 9. Внутри первой ступени укладывают заполнитель в виде каменной призмы так, чтобы мелкие фракции гравия и щебня лежали в основании и со стороны откоса дамбы, а со стороны откоса и сверху ступени 7 лежали наиболее крупные фракции гальки и булыжника. Сверху ступени 7, отступив в сторону дамбы на ширину 1,0-1,5 м, устанавливают арматурные решетки 9 второй ступени 8 с закреплением их анкеров 10 и 11, а также с прикреплением их к закладным деталям корневых частей 5 шпор 2. Решетки 9 первой 7 и второй ступени 8 соединяют между собой с помощью поперечных стержней 13, укладываемых поверху первой ступени 7. С внутренней стороны второй ступени укладывают габионную сетку 12 и каменную призму точно также, как и в первой ступени 8. Сверху ступеней 7 и 8 крупные камни выравнивают и уплотняют в виде каменного мощения. Выше верхней ступени 8 до гребня дамбы устраивают крепление в виде каменной наброски и одерновки. Monolithic concrete with stones is poured around the anchors 11, and the anchors 10 are lined and strengthened with boulders. After the concrete has set strength (after 2 days), the formwork is disassembled, a gabion net 12 is laid out on the base and on the vertical wall of the first stage 7 and attached to the reinforcing grill 9. Inside the first stage, the aggregate is laid in the form of a stone prism so that small fractions of gravel and crushed stone lay at the base and on the side of the slope of the dam, and on the side of the slope and on top of step 7 were the largest fractions of pebbles and cobblestones. At the top of step 7, stepping back towards the dam to a width of 1.0-1.5 m, the reinforcing grilles 9 of the second stage 8 are installed with their anchors 10 and 11 fixed, as well as with their fastening to the embedded parts of the root parts 5 of the spurs 2. Lattices 9 the first 7 and second stage 8 are interconnected by means of transverse rods 13 stacked on top of the first stage 7. On the inside of the second stage, a gabion net 12 and a stone prism are laid in exactly the same way as in the first stage 8. On top of the steps 7 and 8, large stones level and compact in the form of stone paving . Above the upper step 8 to the ridge of the dam arrange fastening in the form of a stone sketch and sod.

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

Основная нагрузка паводкового потока воспринимается короткими противоразмывочными шпорами 2 и подпорными стенками 6. А наибольшее гидродинамическое и абразивное воздействие поток оказывает на головную часть шпор 2 (из бутобетонных блоков, шарнирно соединенных между собой). The main load of the flood stream is perceived by short anti-erosion spurs 2 and retaining walls 6. And the flow exerts the greatest hydrodynamic and abrasive effect on the head part of the spurs 2 (from concrete blocks articulated to each other).

Расположение шпор с уклоном и направлением против течения и выполнение подпорных стен ступенчатой формы обеспечивают отклонение поверхностной прибрежной струи потока от дамбы, в сторону русла реки, так как шпоры 2 работают как водосливы и течение через них устанавливается перпендикулярно к их осям. А донный прибрежный поток разбивается об оголовки шпор 2 и попадает в промежутки между шпорами 2, где образуются зоны завихрения потока с резким падением его скорости, в результате на этих участках происходит отложение донных наносов, то есть участки между шпорами 2 работают на заиление. Небольшие подмывы русла будут происходить у голов шпор 5, а в образовавшиеся воронки размыва под действием собственного веса будут опускаться головные гибкие части шпор 2 (бутобетонные блоки). При максимально возможных размывах русла головные части шпор 2 должны лежать по линии естественного откоса обрушения подстилающих грунтов, для этого длина l₂ головной части шпор 2 должна быть не менее 2h_p, то есть l₂≥2h_р - максимальная глубина возможного размыва ниже основания блоков 3. В этом случае размыв русла не будет распространяться далее в сторону дамбы 1 из-за гибкости и прочности блоков 3.The location of the spurs with a slope and direction against the flow and the implementation of the retaining walls in a stepped form provide a deviation of the surface coastal stream stream from the dam, towards the river bed, since the spurs 2 work as weirs and the flow through them is established perpendicular to their axes. And the bottom coastal stream is divided into the heads of the spurs 2 and falls into the gaps between the spurs 2, 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, that is, the sections between the spurs 2 work on siltation. Small outbursts of the channel will occur at the heads of the spurs 5, and the flexible head parts of the spurs 2 (concrete blocks) will fall into the formed erosion funnels under the influence of their own weight. At the maximum possible erosion of the channel, the head parts of the spurs 2 should lie along the line of natural slope of the collapse of the underlying soil, for this the length l _{2 of the} head part of the spurs 2 should be at least 2h _p , that is, l ₂ ≥2h _p - the maximum depth of possible erosion below the base of the blocks 3. In this case, the erosion of the channel will not extend further towards the dam 1 due to the flexibility and strength of the blocks 3.

Подпорные стенки 6 из фильтрующих каменных ступеней 7 и 8 в сочетании с бетонными шпорами 2 обеспечивают разрешение структуры потока и рассредоточения его ударной силы вдоль всего крепления дамбы 1. Подпорные стенки 6 работают и как защитные крепления, и как дренажные устройства, поток воды проходит через них в тело дамбы 1 и обратно из дамбы 1 в русло реки. Тем самым обеспечивается гашение части избыточной энергии паводкового потока и осаждения наносов между шпорами. Корневая часть шпор 2 сливается с подпорными стенками, и ее длина 1 должна быть не менее общей ширины подпорных стен, а также l₁≥l₂, l₂ - длина головной гибкой части шпор 2. Наибольшая высота шпор в корневой части h₁ равняется высоте подпорных стен h_n, то есть h₁=h_n=(0,75. . .1,0) Н_max, H_max - максимальная глубина паводкового потока расчетной обеспеченности. Высота шпор в головной части h₁=(0,3...0,5)H_max. Ширина шпор принимается из условия обеспечения устойчивости против сдвигающей силы паводкового потока. Ширина ступеней 7, 8, подпорных стен 6 и степень их армирования определяются из условия обеспечения устойчивости от возможного обрушения (или оползня) берегового уступа с дамбой и с учетом гидродинамического воздействия паводкового потока. В случае выполнения дамбы 1 из глинистых грунтов в основании подпорных стен 6 на границе с внутренней стороны дамбы должны быть предусмотрены обратные фильтры из песочно-гравелистых грунтов.The retaining walls 6 of the filtering stone steps 7 and 8 in combination with concrete spurs 2 provide the resolution of the flow structure and the dispersion of its impact force along the entire dam 1. The retaining walls 6 work both as protective fasteners and as drainage devices, the water flow passes through them into the body of dam 1 and back from dam 1 into the riverbed. This ensures the suppression of part of the excess energy of the flood stream and sediment deposition between spurs. The root part of the spurs 2 merges with the retaining walls, and its length 1 should be not less than the total width of the retaining walls, and l ₁ ≥l ₂ , l ₂ is the length of the flexible head part of the spurs 2. The greatest height of the spurs in the root part h ₁ is equal to the height retaining walls h _n , that is, h ₁ = h _n = (0.75... 1.0) H _max , H _max is the maximum flood depth of the calculated provision. The height of the spurs in the head h ₁ = (0.3 ... 0.5) H _max . The width of the spurs is taken from the condition of ensuring stability against the shear force of the flood stream. The width of steps 7, 8, retaining walls 6 and the degree of their reinforcement are determined from the condition of ensuring stability against possible collapse (or landslide) of the coastal ledge with a dam and taking into account the hydrodynamic effects of the flood stream. If dam 1 is made of clay soils, in the base of retaining walls 6 at the border on the inside of the dam, reverse filters from sand-gravel soils should be provided.

Число ступеней подпорных стен 6 может быть и более двух в зависимости от местных условий их расположения и гидродинамических характеристик паводкового потока. The number of steps of retaining walls 6 can be more than two, depending on the local conditions of their location and the hydrodynamic characteristics of the flood stream.

Данное берегоукрепительное сооружение предназначено для предгорных и горных меандрирующих участков рек с уклонами i=0,001-0,02 и обрывистыми берегами, подверженных обрушению и оползням под воздействием паводковых потоков. This shore protection structure is intended for piedmont and mountain meandering sections of rivers with slopes i = 0.001-0.02 and steep banks prone to collapse and landslides due to floods.

Дамба с подпорными стенками и противоразмывочными шпорами обеспечивает надежную защиту прибрежной зоны (где могут быть расположены населенные пункты, промышленные и сельскохозяйственные предприятия, дороги и пр.) от размыва и обрушения при любых возможных гидродинамических и абразивных воздействиях паводкового потока. The dam with retaining walls and anti-erosion spurs provides reliable protection of the coastal zone (where settlements, industrial and agricultural enterprises, roads, etc.) can be located from erosion and collapse during any possible hydrodynamic and abrasive effects of the flood stream.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР 1708987, кл. Е 02 В 3/12, 1992.Sources of information
1. USSR copyright certificate 1708987, cl. E 02 B 3/12, 1992.

2. Патент РФ 2103440, кл. Е 02 В 3/12, 1998. 2. RF patent 2103440, cl. E 02 B 3/12, 1998.

Claims

A coastal protection structure consisting of a bulk earth dam and anti-erosion spurs, characterized in that the spurs are made of concrete blocks, articulated between themselves and retaining walls, arranged at the sole of the dam between the root parts of the spurs, retaining walls are made of step form from masonry of two and more steps, reinforced with reinforcing grilles and mesh, anchored into the slope and base of the dam.