Ограждающая конструкция гидротехнического сооружения

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства в любой строительно-климатической зоне и может быть использована как при реконструкции действующих, так и при проектировании и строительстве новых гидротехнических объектов. Полезная модель решает задачу снижения материальных и трудовых затрат на строительство ограждающей конструкции за счет исключения необходимости цементации зоны сопряжения поротивофильтрационного элемента конструкции и ее основания. Кроме того, предлагаемая конструкция не содержит переходных слоев. Ограждающая конструкция гидротехнического сооружения содержит грунтовое тело 1 и противофильтрационный элемент 2, выполненный из буросекущихся свай, образующих «стену в грунте». Сваи заглублены в водоупорное основание 5, что обеспечивает надежное сопряжение противофильтрационного элемента 2 с водоупорным основанием 5, исключая тем самым необходимость цементации зоны сопряжения указанных элементов. Буросекущиеся сваи изготовлены из композитного материала, обладающего заданными физическими характеристиками, близкими по величине к соответствущим характеристикам материала отсыпки тела 1. Это обеспечивает фильтрационную устойчивость ограждающей конструкции без наличия в ней кольматирующих переходных слоев. Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить материальные и трудовые затраты, связанные с возведением ограждающей конструкции гидротехнического сооружения, повысить ее надежность.

Предлагаемая полезная модель относится к области гидротехнического строительства в любой строительно-климатической зоне и может быть использована как при реконструкции действующих, так и при проектировании и строительстве новых гидротехнических объектов.

Ограждающие конструкции гидротехнических сооружений (перемычки) служат для предохранения указанных сооружений от затопления во время строительства или ремонта. По конструктивным признакам грунтовые перемычки сходны с грунтовыми плотинами.

Известны грунтовые ограждающие конструкции, включающие противофильтрационное устройство, образованное диафрагмой, выполненной из композитного материала. При этом самым распространенным материалом для диафрагм подобных сооружений является асфальтобетон, литой или укатанный (см., например, патенты РФ 2460846, 2470111).

Недостаток указанных аналогов заключается в необходимости одновременного ведения работ по отсыпке грунтового тела и возведению диафрагмы, что объясняется технологией укладки материала противофильтрационного устройства. Это особо ощутимо в стесненных условиях горных рек, тем более в отсутствии или недоступности местных строительных материалов, и неизбежно приводит к увеличению сроков строительства.

Прототипом заявляемой полезной модели выбрана ограждающая конструкция гидротехнического сооружения, включающая грунтовое тело и расположенный внутри него противофильтрационный элемент, сопряженный с основанием конструкции и выполненный из буросекущихся свай, изготовленных из материала, заданные физические характеристики которого по величине близки к соответствующим характеристикам материала грунтового тела ограждающей конструкции (см. патент России на полезную модель 130322). Буросекущиеся сваи образуют «стену в грунте». Прототип представляет собой грунтовую плотину. В указанной плотине по обе стороны от диафрагмы расположены переходные зоны, выполняющие защитную функцию, уменьшая в процессе работы плотины опасные деформации диафрагмы, могущие нарушить ее целостность.

Данное техническое решение обеспечивает возможность разнесения во времени процессов отсыпки тела плотины и возведения диафрагмы: диафрагма выполняется после отсыпки тела плотины, возможно в несколько ярусов по ее высоте. При этом использование технологии возведения буросекущихся свай с помощью современного высокопроизводительного оборудования позволяет значительно ускорить и удешевить процесс строительства плотины.

Однако для обеспечения сопряжения противофильтрационного элемента плотины с основанием необходима цементация зоны сопряжения, что неизбежно увеличивает материальные и трудовые затраты, связанные со строительством ограждающей конструкции.

Предлагаемая полезная модель направлена на решение задачи снижения материальных и трудовых затрат на строительство ограждающей конструкции за счет исключения необходимости цементации зоны сопряжения противофильтрационного элемента конструкции с ее основанием.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в ограждающей конструкции гидротехнического сооружения, включающей грунтовое тело и расположенный внутри него противофильтрационный элемент, выполненный из буросекущихся свай, изготовленных из материала, физические характеристики которого близки по величине к соответствующим характеристикам материала грунтового тела, противофильтрационный элемент заглублен в основание.

Кроме того, буросекущиеся сваи могут быть изготовлены из глиноцементобетона.

Заявителю не известны какие-либо технические решения, обладающие такой же совокупностью признаков, как и заявляемое. Это позволяет сделать вывод о том, что предлагаемая полезная модель удовлетворяет условию «новизна».

Благодаря реализации отличительных признаков заявляемого технического решения в совокупности с признаками, общими с прототипом, у заявляемого объекта появляются новые свойства - заглубление противофильтрационного элемента, выполненного в виде буросекущихся свай, в основание обеспечивает надежное сопряжение указанных элементов заявляемой конструкции; кроме того, свойства «стены в грунте» из буросекущихся свай, изготовленных из материала с заданными физическими характеристиками, позволяют обеспечить фильтрационную устойчивость ограждающей конструкции без устройства в ней кольматирующих переходных слоев.

Сущность полезной модели иллюстрируется чертежом, где представлен поперечный разрез заявляемой ограждающей конструкции гидротехнического сооружения.

Ограждающая конструкция содержит грунтовое тело 1 и противофильтрационный элемент 2, выполненный из буросекущихся свай (отдельной позицией не обозначены), образующих «стену в грунте». Буросекущиеся сваи выполнены через направляющий элемент 3 с верхней отметки грунтового тела 1 ограждающей конструкции. Грунтовое тело 1 отсыпано непосредственно на донные отложения 4, залегающие на водоупорном основании 5. Буросекущиеся сваи пересекают грунтовое тело 1, донные отложения 4 и заглублены на 0,5 м в водоупорное основание 5 для сопряжения противофильтрационного элемента 2 с водоупорным основанием 5. В общем случае величина заглубления противофильтрационного элемента определяется фильтрующими свойствами основания и расчетными характеристиками «стены в грунте». При этом технология возведения буросекущихся свай позволяет легко осуществить заглубление противофильтрационого элемента на заданную глубину. Со стороны верхнего бьефа выполнено крепление 6 ограждающей конструкции.

Грунтовое тело 1 ограждающей конструкции отсыпается из руслового или карьерного материала без переходных слоев до проектных отметок и габаритов в межпаводковый период с последующим устройством противофильтрационного элемента 2.

Для отсыпки тела 1 может использоваться любой сыпучий материал, удовлетворяющий требованию по коэффициенту фильтрации - до 1000 м в сутки. В данном конкретном случае использован гравийно-галечниковый грунт с коэффициентом фильтрации 200 м в сутки. Буросекущиеся сваи изготовлены из композитного материала. Заданные физические параметры указанного материала, прежде всего модуль деформации его, близкий по величине к модулю деформации материала тела ограждающей конструкции, обеспечивают совместную работу тела и противофильтрационного элемента и соответственно - фильтрационную устойчивость ограждающей конструкции. В данном примере буросекущиеся сваи изготовлены из глиноцементобетона с добавлением фибры. Этот материал суффозионно устойчив и ремонтопригоден, что позволяет исключить необходимость кольматажа выполненного из него противофильтрационноного устройства.

В процессе работы предлагаемой ограждающей конструкции гидротехнического сооружения она защищает указанные сооружения от затопления во время строительства или ремонта. При этом противофильтрационный элемент 2 из буросекущихся свай, образующих глиноцементобетонную «стену в грунте», воспринимает действующий на ограждающую конструкцию напор.

Ограждающая конструкция предназначена как для временного, так и для постоянного использования.

Реализация предлагаемого технического решения обеспечивает следующие технико-экономические преимущества по сравнению с известными ограждающими конструкциями:

- исключается необходимость цементации зоны сопряжения противофильтрационного элемента с основанием ограждающей конструкции;

- фильтрационная устойчивость конструкции обеспечивается без наличия в ней кольматирующих переходных слоев;

- повышаются технологичность и интенсивность по отсыпке грунтового тела конструкции, т.к. в отсутствии переходных слоев грунтовое тело отсыпается из однородного материала;

- процессы проведения работ по отсыпке грунтового тела и возведению противофильтрационного устройства заявляемой конструкции разнесены во времени и не зависят от выбранного материала противофильтрационного устройства, а также - от наличия или доступности местных строительных материалов;

- использование технологии возведения буросекущихся свай с помощью современного высокопроизводительного оборудования позволяет значительно ускорить и удешевить процесс строительства ограждающей конструкции.

Предлагаемое техническое решение особенно актуально при сооружении гидротехнических объектов в стесненных условиях горных рек.

Для осуществления заявляемой полезной модели могут быть использованы известные строительные материалы и технологии, что, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии предлагаемого технического решения условию «промышленная применимость».

1. Ограждающая конструкция гидротехнического сооружения, включающая грунтовое тело и расположенный внутри него противофильтрационный элемент, сопряжённый с основанием конструкции и выполненный из буросекущихся свай, изготовленных из материала, физические характеристики которого близки по величине к соответствующим характеристикам материала грунтового тела, отличающаяся тем, что противофильтрационный элемент заглублён в основание.

2. Ограждающая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что буросекущиеся сваи изготовлены из глиноцементобетона с добавлением фибры.