RU2512201C2

RU2512201C2 - Anti-landslide system of biopositive design

Info

Publication number: RU2512201C2
Application number: RU2012118579/13A
Authority: RU
Inventors: Салигаджи Омарович Курбанов; Хусен Хажисмелович Карданов; Ахмед Абдулкеримович Созаев
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2014-04-10
Also published as: RU2012118579A

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to hydraulic engineering and nature conservation construction and may be used to protect coastal areas, roads and other facilities against landslides and collapses of soil massifs. The anti-landslide system comprises a stepped arrangement of gabions and heavy fascines at the foot of the collapsed slope. Along the foot of the first stage made of three rows of heavy fascines 4, there is a pile grid 13. The pile grid 13 is made of a group of piles 14, driven into the base at a certain distance from each other along one line, and a metal lathing 15. The lathing 15 is arranged on top of piles at the height of the first step. Gabion mats 5 with drainage devices that create sites of steps 1, 2, 3, are made as cut into a collapsed soil massif and with an inclination towards the retaining walls. On top of the last step the gabion mat 6 of the site is arranged further than the line of possible massif collapse, to its stable soils.

EFFECT: increased efficiency and reliability of system operation as an anti-slide structure.

2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народнохозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов.The invention relates to hydraulic engineering and environmental construction and can be used to protect coastal zones, roads and other national economic objects from landslides and collapse of soil masses.

Известен способ возведения свайных противооползневых конструкций в дорожном строительстве [1], состоящих из буронабивных и анкерных свай, дренажа и железобетонных подпорных стен. Основными недостатками данного технического решения являются сложность и высокая стоимость конструкции, а также низкая биопозитивность сооружения.A known method of construction of pile anti-landslide structures in road construction [1], consisting of bored and anchor piles, drainage and reinforced concrete retaining walls. The main disadvantages of this technical solution are the complexity and high cost of the structure, as well as low bio-positivity of the structure.

Относительно близким аналогом является подпорные стенки биопозитивной конструкции, содержащие послойно уложенные тяжелые фашины и габионные тюфяки [2]. Основным недостатком данного технического решения является низкая эффективность и надежность работы в качестве противооползневого сооружения.A relatively close analogue is the retaining walls of a biopositive structure containing layered heavy fascines and gabion mattresses [2]. The main disadvantage of this technical solution is the low efficiency and reliability as an anti-landslide structure.

Цель изобретения - повышение эффективности и надежности работы.The purpose of the invention is to increase the efficiency and reliability.

Указанная цель достигается тем, что в противооползневой системе, содержащей ступенчатую укладку габионных тюфяков и тяжелых фашин, у подошвы обрушаемого откоса, вдоль подошвы первой ступени, состоящий из трех рядов тяжелых фашин, устроена свайная ростверка, выполненная из группы свай, забитых в основание через определенное расстояние друг от друга по одной линии с металлической обрешеткой, устроенной поверху свай по высоте первой ступени, а габионные тюфяки с дренажными устройствами, образующими площадки ступеней, выполнены врезанными в обрушаемый массив грунта и с уклоном в сторону подпорных стен, а поверху последней ступени габионный тюфяк площадки устроен дальше линии возможного обрушения массива, до его устойчивых грунтов. Ниже концевой части габионных тюфяков верхней площадки в устойчивых грунтах за обрушаемым массивом устроены железобетонные анкера на определенном расстоянии друг от друга, к железобетонным анкерам с помощью шарнирных узлов прикреплены металлические тросы, проходящие с натяжением через все ступени вниз к сваям с регулирующими натяжными устройствами, прикрепленными к ним, а выше концевой части верхней площадки вдоль откоса устроен трубчатый дренаж для перехвата поверхностного стока и направления его в дренажные системы габионных тюфяков верхней площадки, трубчатый дренаж выполнен из перфорированных труб и уложенных вокруг них гибких тюфяков из легких фашин, завернутых в геосетку.This goal is achieved by the fact that in the anti-landslide system containing stepwise laying of gabion mattresses and heavy fascia, at the bottom of the collapsed slope, along the sole of the first step, consisting of three rows of heavy fascia, a pile grillage is made, made of a group of piles driven into the base through a certain the distance from each other in the same line with the metal crate arranged on top of the piles along the height of the first step, and the gabion mattresses with drainage devices forming the platforms of the steps are made embedded into the collapsible mass of soil and with a slope towards the retaining walls, and on top of the last step the gabion mattress of the site is arranged beyond the line of the possible collapse of the massif, to its stable soils. Below the end part of the gabion mattresses of the upper platform, in stable soils behind the collapsible massif, reinforced concrete anchors are arranged at a certain distance from each other, metal cables are attached to the reinforced concrete anchors using articulated knots, passing with tension through all steps down to piles with adjusting tension devices attached to him, and above the end of the upper platform along the slope arranged tubular drainage to intercept the surface runoff and direct it to the drainage systems of the gabion tuff of the upper platform, tubular drainage is made of perforated pipes and flexible mattresses laid around them from light fascia, wrapped in a geogrid.

На фиг.1 изображено поперечное сечение противооползневой системы из подпорных стен биопозитивной конструкции по линии возможного обрушения. На фиг.2 - участок сооружения в плане. На фиг.3 - габионный тюфяк. На фиг.4 - узел соединения свай с металлическим тросом с натяжным регулирующим устройством; на фиг.5 показан фрагмент дренажной перфорированной трубы с ребрами жесткости; на фиг.6 - тяжелая фашина; на фиг.7 - гибкий тюфяк из легких фашин, завернутых в геосетку.Figure 1 shows a cross section of a landslide system of retaining walls of a biopositive structure along the line of a possible collapse. Figure 2 - section of the structure in plan. Figure 3 - gabion mattress. Figure 4 - node connection piles with a metal cable with a tension control device; figure 5 shows a fragment of a perforated drainage pipe with stiffeners; figure 6 is a heavy fascin; Fig.7 is a flexible mattress of light fascia, wrapped in a geogrid.

Противооползневая система состоит из многоступенчатой подпорной стенки, включающий первый 1, второй 2 и третий 3 ступени, выполненные из тяжелых фашин 4 и габионных тюфяков 5 с дренажными устройствами. При этом габионный тюфяк 6 верхней площадки доведена до коренных грунтов за линии возможного обрушения грунтового массива. Выше верхней площадки из габионного тюфяка 6 устроен трубчатый дренаж 7, проходящий вдоль границы начала обрушаемого массива, состоит дренаж из перфорированных труб 8 с ребрами жесткости 9 и гибких тюфяков 10, выполненных из легких фашин, завернутых в геосетку. Ниже концевой части габионного тюфяка 6 в коренных грунтах устроены железобетонные анкеры 11 на определенном расстоянии друг от друга. К железобетонным анкерам прикреплены с помощью шарнирных узлов металлические тросы 12, проходящие вниз к свайным ростверкам 13. Свайные ростверки состоят из железобетонных или металлических свай 14, забитых в основание через определенное расстояние друг от друга у подошвы первой ступени, и прикрепленных к ним решетчатых рам 15 по верхним выходящим частям свай. К сваям 14 шарнирно прикреплены регулирующие натяжение тросов устройства 16. Выше верхней площадки габионного тюфяка 6 предусмотрено дополнительное крепление из гибких тюфяков 17.The landslide system consists of a multi-stage retaining wall, including the first 1, second 2 and third 3 steps, made of heavy fascines 4 and gabion mattresses 5 with drainage devices. At the same time, the gabion mattress 6 of the upper platform is brought to bedrock beyond the line of possible collapse of the soil mass. Above the upper platform, a tubular drainage 7 is arranged from the gabion mattress 6, passing along the boundary of the beginning of the collapsed massif, and drainage consists of perforated pipes 8 with stiffening ribs 9 and flexible mattresses 10 made of light fascia wrapped in a geogrid. Below the end of the gabion mattress 6 in reinforced concrete, reinforced concrete anchors 11 are arranged at a certain distance from each other. Metal cables 12 are attached to reinforced concrete anchors by means of hinged knots 12 and extend down to pile grillages 13. Pile grouts consist of reinforced concrete or metal piles 14, driven into the base at a certain distance from each other at the base of the first stage, and lattice frames 15 attached to them on the top outgoing parts of piles. Regulating the tension of the cables of the device 16 are pivotally attached to the piles 14. Above the upper platform of the gabion mattress 6, an additional fastening of flexible mattresses 17 is provided.

Противооползневая система биопозитивной конструкции строится следующим образом.The landslide system of the biopositive structure is constructed as follows.

Вначале заготавливают необходимое количество тяжелых фашин 4, легких фашин и габионных тюфяков 5. Для изготовления тяжелых фашин 4 используют сухой камыш в необходимом объеме и мешки из геосетки, (размеры мешков в поперечном сечении могут иметь следующие 20×20 см, 25×25 см, 35×35 см и другие, а длина 40 см, 45 и 50 см). Затем заполняют мешки плодородным грунтом с добавлением семян растений, приспособленные к местным условиям. Далее отрезают и заготавливают габионные сетки по размерам тяжелых фашин, изготавливают сегментный лоток на опорах из дерева или металла. Габионную сетку укладывают и растягивают симметрично в длину на сегментный лоток, сверху сетки по сегменту плотными рядами укладывают сухой камыш (толщиной 5-10 см). Затем сверху слоя камыша укладывают в длину в один плотный ряд мешки с плодородным растительным грунтом, соседние мешки между собой связывают плотными узлами из веревки в двух местах. Сверху и сбоку мешков укладывают плотный слой из сухого камыша. После чего с двух сторон натягивают свободные концы металлической сетки и плотно связывают между собой. Полученную цилиндрическую фашину (длиной 2-2,5 м) дополнительно перевязывают в нескольких (2-3) местах оцинкованной проволокой (диаметром 2-3 мм), и в местах перевязки с двух сторон фашины предусматривают ручки-петли. И с помощью этих ручек-петель с лотка снимается изготовленная тяжелая фашина. По такой же технологии изготавливаются все необходимое количество таких тяжелых фашин 4. Легкие фашины диаметром 10-20 см изготавливают из сухого камыша. А габионные тюфяки 5 и 6 выполняют из чередующих рядов легких фашин и перфорированных труб, завернутых в габионную сетку (длиной 2-2,5 м, шириной 0,4-0,6 м и толщиной 0,3-0,4 м). После чего разрабатывается траншея вдоль берега по ширине подпорных стенок, траншея разбивается на участки и монтаж осуществляется по участкам. По линии границы первой ступени через определенное расстояние друг от друга (примерно, через 10…20 м) забиваются железобетонные или металлические сваи 14, так чтобы они доходили до коренных устойчивых грунтов, не менее чем на 5 м ниже линии возможного сползания (обрушения) массива грунтов, а также чтобы высота верхних частей свай 14, находящихся выше поверхности земли, должна соответствовать высоте первой ступени 1. К этим верхним частям свай прикрепляется обрешетка 15 из металлических профильных балок (швеллеров, двутавров, прямоугольных труб и др.), образующих свайную ростверку 13. За свайным ростверком 13 по длине первого участка раскладываются в длину три ряда тяжелых фашин 4 и соединяются они между собой металлической проволокой. Затем сверху рядов тяжелых фашин 4 перпендикулярно к ним укладывают в один ряд габионные тюфяки 5, и прикрепляют их к тяжелым фашинам в основании. Далее, отступив на ширину первой ступени 1, сверху габионных тюфяков 5 и вдоль берега укладывают в два ряда тяжелые фашины 4 и прикрепляют их к сетке габионных тюфяков 4 на площадке первой ступени 1. А сверху ряда тяжелых фашин 4 перпендикулярно к ним укладывают в один плотный ряд габионные тюфяки 5, которые также прикрепляют к сетке тяжелых фашин 4 (и которые образуют площадку второй ступени 2). По такой же технологии возводят третью, в случае необходимости, и четвертую ступени подпорных стенок в составе противооползневой системы. Габионные тюфяки 6, образующие площадку последней ступени 3, укладывают до коренных грунтов вглубь за линии возможного обрушения (оползня). Ниже концевой части габионного тюфяка 6 в коренных грунтах устраивают железобетонные анкеры 11 на определенном расстоянии друг от друга (напротив мест расположения свай). К железобетонным анкерам прикрепляют с помощью шарнирных узлов металлические тросы 12, проходящие с натяжением вниз к сваям, куда и прикрепляются с помощью регулирующих натяжных устройств 16. Выше верхней площадки из габионного тюфяка 6 на склоне вдоль границы начала обрушаемого массива устраивают трубчатый дренаж 7, который выполняют из перфорированных труб 8 с ребрами жесткости 9 и гибких тюфяков 10, изготовленных из легких фашин и завернутых в геосетку. Сверху последней ступени подпорной стенки в концевой части предусматривают небольшой насып, на откосе которого устраивают крепление из гибких тюфяков 17, заполнитель которых выполняют из плотных рядов легких фашин, уложенных нормально к линии уклона откоса. После строительства всех сооружений с помощью регулирующих натяжных устройств 16 плотно натягиваются по очереди все тросовые системы 12, так чтобы часть возникающих сдвиговых сил в массиве грунта передавались непосредственно к свайным ростверкам 13 и анкерам 11.First, the required number of heavy fascia 4, light fascia and gabion mattresses is harvested 5. For the manufacture of heavy fascia 4, dry reeds are used in the required volume and bags from the geogrid (the dimensions of the bags in cross section may have the following 20 × 20 cm, 25 × 25 cm, 35 × 35 cm and others, and the length is 40 cm, 45 and 50 cm). Then the bags are filled with fertile soil with the addition of plant seeds, adapted to local conditions. Next, gabion nets are cut and harvested according to the size of heavy fascines, a segment tray is made on supports made of wood or metal. The gabion net is laid and stretched symmetrically in length onto a segment tray; dry reeds (5-10 cm thick) are laid in dense rows on top of the grid in a dense row on top of the net. Then, on top of the reed layer, bags with fertile plant soil are laid in length in one dense row, adjacent bags are connected together by dense knots of rope in two places. A dense layer of dry reeds is placed on top and side of the bags. Then, from both sides, the free ends of the metal mesh are pulled and tightly connected to each other. The resulting cylindrical fascia (2-2.5 m long) is additionally tied in several (2-3) places with galvanized wire (2-3 mm in diameter), and loop handles are provided in the dressing places on both sides of the fascia. And with the help of these hinge handles, the manufactured heavy fascia is removed from the tray. By the same technology, all the necessary number of such heavy fascia is made 4. Light fascia 10-20 cm in diameter is made from dry reeds. And gabion mattresses 5 and 6 are made of alternating rows of light fascines and perforated pipes wrapped in a gabion net (2-2.5 m long, 0.4-0.6 m wide and 0.3-0.4 m thick). After that, a trench is developed along the coast along the width of the retaining walls, the trench is divided into sections and installation is carried out in sections. Reinforced concrete or metal piles 14 are driven along the boundary line of the first stage at a certain distance from each other (approximately, after 10 ... 20 m) so that they reach indigenous stable soils at least 5 m below the line of possible sliding (collapse) of the massif soils, and also so that the height of the upper parts of piles 14 above the surface of the earth must correspond to the height of the first stage 1. To these upper parts of piles a lathing 15 of metal profile beams (channels, I-beams, rectangular pipes) is attached et al.), pile forming pile 13. During grillage grillage 13 along the length of the first portion are expanded in length heavy fascines three rows 4 and they are connected between a metal wire. Then, on top of the rows of heavy fascines 4, gabion mattresses 5 are placed perpendicularly to them in one row, and they are attached to the heavy fascines at the base. Then, having retreated to the width of the first step 1, heavy fascines 4 are laid in two rows on top of the gabion mattresses 5 and along the shore and attached to the grid of gabion mattresses 4 on the site of the first step 1. And on top of the row of heavy fascines 4 they are laid perpendicular to them in one tight a number of gabion mattresses 5, which are also attached to the net of heavy fascines 4 (and which form the platform of the second stage 2). Using the same technology, they build the third, if necessary, and the fourth stage of retaining walls as part of the anti-landslide system. Gabion mattresses 6, forming the site of the last stage 3, are laid down to the bedrock inland beyond the lines of a possible collapse (landslide). Below the end of the gabion mattress 6 in reinforced concrete, reinforced concrete anchors 11 are arranged at a certain distance from each other (opposite to the locations of the piles). To the reinforced concrete anchors, metal cables 12 are attached using hinge assemblies, passing downward to the piles, where they are attached using adjusting tensioning devices 16. A tubular drainage 7 is arranged above the upper platform from the gabion mattress 6 on a slope along the boundary of the beginning of the collapsed massif. from perforated pipes 8 with stiffening ribs 9 and flexible mattresses 10 made of light fascia and wrapped in a geogrid. On top of the last step of the retaining wall, a small embankment is provided in the end part, on the slope of which a fastening of flexible mattresses 17 is arranged, the filler of which is made of dense rows of light fascines laid normally to the slope of the slope. After the construction of all structures with the help of adjusting tensioning devices 16, all cable systems 12 are tightly stretched in turn so that part of the shear forces arising in the soil mass are transmitted directly to the pile grillages 13 and anchors 11.

Противооползневая система биопозитивной конструкции работает следующим образом.Anti-landslide system biopositive design works as follows.

При возникновении сдвиговых сил в грунтовом моссиве, из-за гибкости конструкции подпорных стенок и наличия анкерно-тросовой системы крепления, динамические силы перераспределяются и гасятся. Наличия дренажных систем в теле сооружений и на верху (трубчатый дренаж) обеспечивает безопасный прием и отвод как поверхностного стока, так и грунтовых потоков воды. В результате всего этого по линии возможного обрушения обеспечиваются необходимые силы сцепления и трения грунтов, надежно удерживающие грунтовый массив от оползня или обрушения.When shear forces occur in a soil moss, due to the design flexibility of the retaining walls and the presence of an anchor-cable mounting system, dynamic forces are redistributed and damped. The presence of drainage systems in the body of structures and at the top (tubular drainage) ensures the safe reception and removal of both surface runoff and groundwater flows. As a result of all this, the necessary adhesion and friction forces of the soil are provided along the line of possible collapse, reliably holding the soil mass from a landslide or collapse.

В оползнеопасных прибрежных зонах рек предлагаемая система эффективно работает (одновременно) и как берегозащитное сооружение. Также и гидродинамические нагрузки паводкового потока будут рассредоточиваться и частично гаситься из-за гибкости и ступенчатой формы конструкции. При этом часть струи прибрежного потока проходит через фашины и габионные тюфяки в тело откоса и обратно из откоса в реку без возникновения опасных фильтрационных деформаций под креплением и в грунтах откоса. И при высоком волновом воздействии паводкового потока и повышенном водонасыщении грунтов тела откоса за подпорными стенками не возникает фильтрационное противодавление, которое могло бы привести к выпору и разрушению подпорных стенок. Также и сухой камыш, из чего сделаны легкие и тяжелы фашины, является хорошим дренирующим материалом. Кроме того, и свайные ростверки 13, предусмотренные у подошвы подпорных стенок, предотвращают возможные деформации сооружений от размыва русла.In landslide-hazardous coastal zones of rivers, the proposed system works effectively (at the same time) and as a shore protection structure. Also, the hydrodynamic loads of the flood stream will be dispersed and partially extinguished due to the flexibility and stepped form of the structure. At the same time, part of the stream of the coastal stream passes through fascines and gabion mattresses into the body of the slope and back from the slope to the river without the occurrence of dangerous filtering deformations under the mount and in the slope soils. And with a high wave impact of the flood stream and increased water saturation of the soil of the slope body behind the retaining walls, there is no filtration backpressure, which could lead to the expansion and destruction of the retaining walls. Also, dry reeds, from which light and heavy fascines are made, is a good drainage material. In addition, and pile grillages 13, provided at the bottom of the retaining walls, prevent possible deformation of structures from erosion of the channel.

В итоге противооползневая система работает и как подпорные стенки, и как армогрунтовая конструкция, и как дренажные устройства, и как защитно-регуляционное сооружение. При этом она легко вписывается в естественный ландшафт, обладая биопозитивными свойствами. Со временем наружная часть сооружений начинает зарастать растительностью. В тяжелых фашинах 4 с плодородным грунтовым заполнителем и в влажной среде происходит быстрое зарастание семян растений и развитие их корневой системы. В результате через фашинное крепление будут расти и трава и кустарники. С каждым годом, по мере зарастания и развитие корневой системы трав и кустарников, устойчивость и прочность сооружений будут повышаться. Использование сухого камыша в легких и тяжелых фашинах обеспечивает не только водопроницаемость и гибкость конструкции, но и способствует сохранению влаги в теле сооружений в течение длительного времени. Что создает хорошие условия для прорастания растений из плодородного грунта в мешках. Со временем противооползневая система по всей длине полностью зарастет травой и кустарниками и через несколько лет она превратится в сплошную дерновку, проросшую ветвями растений вверх и корнями вниз и вширь.As a result, the anti-landslide system works both as retaining walls, and as an armored structure, and as drainage devices, and as a protective and regulatory structure. At the same time, it easily fits into the natural landscape, possessing biopositive properties. Over time, the outside of the structures begins to overgrow with vegetation. In heavy fashions 4 with fertile soil aggregate and in a humid environment, seeds of plants quickly grow and their root system develops. As a result, grass and shrubs will grow through the fastening. Every year, as the root system of grasses and shrubs grows and develops, the stability and strength of structures will increase. The use of dry reeds in light and heavy fascines provides not only the permeability and flexibility of the structure, but also helps to preserve moisture in the body of structures for a long time. Which creates good conditions for the germination of plants from fertile soil in bags. Over time, the anti-landslide system along the entire length will completely overgrow with grass and shrubs and in a few years it will turn into a continuous turf, sprouted by the branches of plants up and roots down and in breadth.

Таким образом, противооползневая система превращается в биопозитивное сооружение, которое не вносит помех в круговорот веществ и энергии, помогает развитию природы и включается в экосистему территорий, воспринимается природой как родственный ей элемент.Thus, the anti-landslide system turns into a biopositive structure that does not interfere with the circulation of substances and energy, helps the development of nature and is included in the ecosystem of the territories, it is perceived by nature as akin to it.

Противооползневая система биопозитивной конструкции предназначена для инженерной и природоохранной защиты народно-хозяйственных объектов, дорог и прибрежных зон, находящихся в оползнеопасных и паводкоопасных зонах.The landslide anti-landslide system is designed for engineering and environmental protection of national economic facilities, roads and coastal zones located in landslide and flood hazard zones.

Источник информацииThe source of information

1. Методические рекомендации по проектированию и строительству свайных противооползневых конструкций на автомобильных дорогах / Э.М.Добров и др.-М., 1977 г.1. Guidelines for the design and construction of pile anti-landslide structures on roads / E.M.Dobrov et al .-M., 1977

2. Патент РФ №2399717, Е02В 3/12 2010 г. Подпорные стенки биопозитивной конструкции. / Курбанов С.О. и др.2. RF patent №2399717, Е02В 3/12 2010. Retaining walls of the biopositive structure. / Kurbanov S.O. and etc.

Claims

1. An anti-landslide system containing stepwise laying of gabions and heavy fascia at the bottom of the collapsed slope, characterized in that along the sole of the first step, consisting of three rows of heavy fascia, a pile grillage is constructed made of a group of piles driven into the base at a certain distance from each other in one line with a metal crate arranged on top of the piles along the height of the first step, and the gabion mattresses with drainage devices forming the platform of the steps are made incised into the collapsible mass of soil and with a bias towards retaining walls and gabion mattress pad is arranged on the line of possible collapse of the array on top of the last stage, before its stable soils.

2. The anti-landslide system according to claim 1, characterized in that below the end part of the gabion mattresses of the upper platform, reinforced concrete anchors are arranged at a certain distance from each other in stable soils behind the collapsible array, metal cables are attached to the reinforced concrete anchors using articulated knots passing with pulling through all the steps down to the piles with adjusting tensioning devices attached to them, and above the end part of the upper platform along the slope a tubular drainage is arranged to intercept the surface eye and direct it into the drainage system gabion mattresses the upper area, the drainage tube is made of perforated pipes and stacked around them flexible mattresses of light fascines wrapped in geogrids.