Подпорно-регулирующее сооружение на грунтонаполняемом флютбете и способ его возведения
Изобретение относится к области гидротехнического строительства. Сооружение включает водоподпорную оболочку с водовыпускными нижними и верхними окнами, закрепленную в верхней части к береговым анкерным опорам вантовой системой. Оболочка выполнена из композитных материалов, обладающих памятью формы, и закреплена в нижней части на флютбете. Флютбет выполнен из грунтонаполняемых оболочек, соединенных между собой гибкими связями, обладающими памятью сохранения проектного положения сооружения и меняющими при этом свои параметры. Русловые анкера выполнены из грунтонаполняемых или иных многооболочковых элементов, обеспечивающих устойчивость водоподпорной оболочки и флютбета. К вантовой системе прикреплены оболочки, препятствующие флотации и вибрации конструкции, расположенные по ее периметру на различной высоте и длине. На грунтонаполняемой рисберме установлена водобойная стенка наполняемого или мембранного типа. Сооружение возводится способом, включающим укладку в подготовленное русло оболочек, соединяемых гибкими связями, по периметру русла, укладку руслового анкера из многооболочечных элементов, к которому крепят элементы грунтонаполняемой рисбермы с водобойной стенкой из грунтонаполняемых или мембранных оболочек, с заполнением оболочек пульпой, крепление гибкими связями водоподпорного полотнища к русловому анкеру, укрепление верхней части водоподпорного полотнища вантовой системой к береговым анкерным опорам. К вантовой системе крепят оболочки, препятствующие флотации и вибрации. Заполнение оболочки пульпой осуществляют путем соединения ее с одного конца с трубопроводом-рукавом, подающим водогрунтовую смесь, а с другого конца - с патрубком, соединенным с трубопроводом, отводящим осветленную воду. Пульпа уплотняется за счет подачи ее в оболочку и выхода воды из нее с другой стороны оболочки или через фильтрующие ее части. Заполнение осуществляют до тех пор, пока в оболочке не будет достигнуто расчетное давление. Повышается надежность сооружения. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при устройстве подпорно-регулирующего сооружения на грунтонаполняемом флютбете, а также берегозащитных конструкций.
Известно устройство защитной дамбы (патент РФ №2285081 С2 с приоритетом от 04.12.2003 заяв. №2003/35455 «Защитная дамба и способ ее возведения» Шкура В.Н., Кашарина Т.П. Кашарин Д.В.), представляющей собой закрепленную на основании наполняемую водой или другим заполнителем оболочку, а по ее периметру расположены трубчатые наполняемые элементы и ребра жесткости, которые заканчиваются присосками, крепящими дамбу к руслу.
Недостатками устройств и способов возведения, представленных аналогов, является их несостоятельность в решении поставленной задачи.
Наиболее близким аналогом устройства является подпорно-регулирующее сооружение с водовыпускными окнами (патент РФ№2245960 «Плотина» Кашарина Т.П. Кашарин Д.В.).
Недостатком является флютбет, выполненный из композитного материала, но не обладающего достаточной устойчивостью.
Известен способ и устройство создания грунтоармированного сооружения (а.с. №100361 с приоритетом от 23.12.82 «Способ возведен грунтоармированного сооружения и устройство для его осуществления» Кашарина Т.П., Кашарин В.И., Дандара Н.Т.), представляющее собой сооружение, в теле которого уложены дополнительные пустотелые оболочки, а их полости заполняют рабочей средой под давлением при строительстве и эксплуатации с возможностью расположения их вдоль и локально в шахматном порядке.
Наиболее близким аналогом является способ устройства мягкой оболочки, наполняемой намывным грунтом (геотуба), возведение которой происходит следующим способом. Заполняемая оболочка цилиндрической формы с одного конца герметично соединяется с трубопроводом-рукавом, подающим водогрунтовую смесь, а с противоположного конца оболочки монтируется патрубок, соединенный с трубопроводом, предназначенным для отвода осветленной воды. Заполнение происходит до тех пор, пока манометры, расположенные на противоположных концах оболочки, не покажут расчетное давление (Миронов В.В., Миронов Д.В. и др. Использование мягких геосинтетических многооболочечных конструкций в строительств. - М.: Изд-во «Ассоциация строительных вузов». - 2005 г. - С.37-38).
Данный технический результат достигается за счет создания грунтонаполняемого основания подпорных или регулирующих сооружений, состоящих из грунтонаполняемых оболочек, расположенных по периметру русла и соединенных между собой гибкими оболочками-связями, обладающих памятью наноматериалов и возводимые с применением нанотехнологии. По периметру водоподпорной оболочки из композитного материала располагаются наполняемые оболочки, прикрепленные к вантовой системе, исключающие ее вибрации.
Отличительными признаками подпорно-регулирующего сооружения является гибкий флютбет (включающий понур, рисберму), выполненный из грунтонаполняемых оболочек, соединенных между собой гибкими связями в виде дополнительных оболочек, обладающих памятью (наноматериалы) и воспринимающих нагрузку от различных воздействующих факторов (природных и техногенных), причем в оболочках-анкерах они выполнены из нескольких оболочек-слоев, а на водоподпорной оболочке грунтонаполняемые оболочки выполняют роль пригрузки, исключающей вибрацию, обеспечивая надежность и безотказность работы всего сооружения в целом.
Предлагаемое подпорно-регулирующее сооружение иллюстрируется чертежами на фиг.1 и 2. На фиг.1 предствлено подпорно-регулирующее сооружение в рабочем состоянии, а на фиг.2 - в период его монтажа.
Подпорно-регулирующее сооружение представляет собой конструкцию, состоящую из гибкого флютбета 1, выполненного из грунтонаполняемых оболочек 2 из композитного материала, обладающего памятью формы, в частности наноматериалов, соединенных между собой гибкими связями 3, русловых анкерных устройств из композитных многооболочечных элементов 4, снабженных дополнительными гибкими анкерными устройствами 5, водобойной стенки наполняемого или мембранного типа 6, береговых анкеров 7, водоподпорной оболочки 8 с водовыпускными нижними 9 и верхними окнами 10, вантовой системой 11, грунтонаполняемых оболочек 12, расположенных на различной высоте по периметру водоподпорной оболочки, береговых удерживающих грунтонаполняемых оболочек 13 различной длины.
Технология возведения подпорно-регулирующего сооружения на грунтонаполняемом основании ведется в следующей последовательности.
В подготовленное русло по периметру укладывают оболочки 2 для гибкого флютбета и соединяются гибкими узлами крепления 3, при необходимом набранном количестве оболочек для понурной части, после этого укладывают русловой анкер из многооболочковых элементов 4, к которому крепятся при помощи гибких связей элементы гибкой грунтонаполняемой рисбермы с водобойной стенкой 6 из грунтонаполняемых или мембранных оболочек, после чего проводится проверка правильности укладки и узлов соединений. Затем оболочки заполняют пульпой, которая уплотняется за счет подачи ее в оболочку и выхода воды из нее с другой стороны оболочки или через фильтрующие ее части, ведется контроль заполнения, затем в подготовленный приямок укладывают береговые удерживающие грунтонаполняемые оболочки 13. Вновь ведется контроль укладки основания, а затем к гибким связям руслового анкера из многооболочечных элементов 4, верхнюю часть водоподпорного полотнища прикрепляют вантовой системой 11 к береговым анкерным опорам 7. После проверки правильности крепления водоподпорной оболочки 8 и вантовой системы 11 в верхней и нижней частях крепят оболочки 12, препятствующие флотации и вибрации, заполняют пульпой и т.п., т.е. веществом с удельным весом больше, чем вода.
После этого конструкция готова к работе и может существовать в качестве подпорно-регулирующего сооружения.
Данное подпорно-регулирующее сооружение работает следующим образом. При подходе потока воды гибкий флютбет 1, состоящий из композитных грунтонаполняемых оболочек 2, соединенных гибкими связями 3, закрепленный русловыми анкерными устройствами из композитных многооболочечных элементов 4 с дополнительными гибкими анкерными устройствами 5, обеспечивающими в начальный момент времени более надежное его прилегание к дну водотока и удлиняющими путь фильтрационного потока, прижимается ко дну под действием избыточного гидростатического давления со стороны верхнего бьефа, создаваемого водоподпорной оболочкой 8, что также обеспечивает фиксацию флютбета ко дну, причем верхние 9 и нижние 10 водовыпускные окна обеспечивают регулирование уровня воды в верхнем бьефе и расчетную пропускную способность сооружения. При переливе потока через водоподпорную оболочку 8 оболочки 12, препятствующие флотации и вибрации, а водобойная стенка наполняемого или мембранного типа 6 в конце рисбермы обеспечивает гашение кинетической энергии потока и сопряжение бьефов по типу затопленного гидравлического прыжка (фиг.1 и 2).
При деформации флютбета 1, т.е. изменении его напряженно-деформированного состояния (НДС), грунтонаполняемая оболочка 2, гибкие связи 3 и русловые анкерные устройства 5, изменяют свое положение на более устойчивое за счет преобразований в материале, из которого они изготовлены (наноматериал), причем флютбет 1 выполняется из отдельных элементов, которые могут увеличивать или уменьшать его длину (фиг.2), в зависимости от усилий, возникающих в процессе работы конструкции и грунтов основания.
1. Подпорно-регулирующее сооружение, включающее водоподпорную оболочку с водовыпускными нижними и верхними окнами, закрепленную в верхней части к береговым анкерным опорам вантовой системой, отличающееся тем, что оболочка выполнена из композитных материалов, обладающих памятью формы, закреплена в нижней части на флютбете, выполненном из грунтонаполняемых оболочек, соединенных между собой гибкими связями, обладающими памятью сохранения проектного положения сооружения и меняющими при этом свои параметры, причем русловые анкера выполнены из грунтонаполняемых или иных многооболочковых элементов, обеспечивающих устойчивость водоподпорной оболочки и флютбета, а к вантовой системе прикреплены оболочки, препятствующие флотации и вибрации конструкции, расположенные по ее периметру на различной высоте и длине, а на грунтонаполняемой рисберме установлена водобойная стенка наполняемого или мембранного типа.
2. Подпорно-регулирующее сооружение по п.1, отличающееся тем, что в качестве материалов, обладающих памятью формы, использованы наноматериалы.
3. Способ возведения подпорно-регулирующего сооружения, характеризующийся заполнением намывным грунтом оболочки, соединенной с одного конца с трубопроводом-рукавом, подающим водогрунтовую смесь, а с другого конца - с патрубком, соединенным с трубопроводом, отводящим осветленную воду, при этом заполнение осуществляют до тех пор, пока в оболочке не будет достигнуто расчетное давление, отличающийся тем, что в подготовленное русло укладывают оболочки, соединяемые гибкими связями, после этого ведут укладку их по периметру русла, далее укладывают русловой анкер из многооболочечных элементов, к которому крепят элементы грунтонаполняемой рисбермы с водобойной стенкой из грунтонаполняемых или мембранных оболочек, после чего оболочки заполняют пульпой, которая уплотняется за счет подачи ее в оболочку и выхода воды из нее с другой стороны оболочки или через фильтрующие ее части, после этого гибкими связями крепят водоподпорное полотнище к русловому анкеру, а верхнюю часть водоподпорного полотнища укрепляют вантовой системой к береговым анкерным опорам, причем к вантовой системе крепят оболочки, препятствующие флотации и вибрации.
