Способ повышения устойчивости подпорной стены на сдвиг

Авторы патента:

Суриков Евгений Александрович (RU)

Дидович Михаил Яковлевич (RU)

E02D29/02 - подпорные или защитные стенки (стенки набережных E02B 3/06)

E02B3/06 - молы, пристани, набережные, стенки набережных, буны, волноломы

Владельцы патента RU 2588152:

Суриков Евгений Александрович (RU)
Дидович Михаил Яковлевич (RU)

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и, в частности, к эксплуатируемым под уровнем воды подпорным стенам аккумулирующих бассейнов и дамб каналов. Изобретение может быть использовано для повышения устойчивости на сдвиг подпорных стен с дренажными системами в основании и в обратной засыпке при экстренном снижении уровня воды в акватории. Способ заключается в создании и поддержании давления вакуума в дренажной системе 6 основания 7 подпорной стены 1. Для этого дренажную систему 6 в основании 7 подпорной стены 1 подключают к узлу вакуумирования, с помощью которого создают и поддерживают вакуум в дренажной системе 6. Технический эффект заключается в полном исключении фильтрационного противодавления на подпорную стену и получении дополнительной вертикальной удерживающей нагрузки, равной произведению давления вакуума на площадь горизонтальной проекции подпорной стены, что повышает устойчивость стены на сдвиг при экстренном снижении уровня воды в акватории. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к гидротехническому строительству и в частности к гидротехническим сооружениям, а именно находящихся в эксплуатации под уровнем воды подпорным стенам аккумулирующих бассейнов и дамб каналов.

Известен способ повышения устойчивости подпорных стен произвольной формы на сдвиг посредством снижения гидростатического давления на тыловую грань стены дренированием обратной засыпки из глинистого грунта дренажным песчаным слоем и дреной, отводящей воду за пределы подпорной стены [1].

Недостатком известного способа является то, что в случае эксплуатации подпорной стены с обратной засыпкой из глинистого под уровнем воды не обеспечивается ее устойчивость на сдвиг при экстренном снижении уровня воды в акватории. Экстренное снижение уровня воды в акватории может потребоваться в случае угрозы прорыва напорного фронта или для проведения ремонтных работ. В зависимости от емкости водоема время понижения уровня в акватории может составлять от нескольких часов до нескольких суток, при этом дренирование обратной засыпки не обеспечивает соответствующего снижения гидростатического давления на тыловую грань стены, фильтрационное противодавление в основании также длительное время остается на прежнем уровне. Так при обычных значениях коэффициента фильтрации глинистого грунта в обратной засыпке от 0,001 до 0,005 м/сут и реальном градиенте напора фильтрационного потока в дренаж не более 1,0 снижение уровня воды на 1,0 м. в обратной засыпке займет соответственно от 1000 до 200 сут. Следовательно, снижение гидростатического давления и фильтрационного противодавления со стороны тыловой грани за время опорожнения составят ничтожные значения. С лицевой стороны стены гидростатическое давление за короткое время снимается одновременно с понижением уровня бьефа. В результате равновесие сдвигающих и удерживающих сил действующих на подпорную стену будет нарушено, что приведет к потере устойчивости подпорной стены на сдвиг.

Наиболее близким техническим решением является способ обеспечения устойчивости на сдвиг эксплуатируемой под уровнем воды подпорной стены произвольной формы с обратной засыпкой из глинистого грунта посредством дренирования обратной засыпки и основания самотечными дренажными системами [2]. Недостатком известного способа является невозможность быстрого снижения гидростатического давления, воздействующего на стену со стороны обратной засыпки при экстренном снижении уровня в акватории, из-за низких значений коэффициента фильтрации грунта обратной засыпки и основания. Самотечные дренажные системы в обратных из глинистого грунта засыпках подпорных стен эксплуатируемых под уровнем воды не снимают гидростатического давления на тыловую грань подпорной стены. Другим недостатком данного способа является то, что в процессе эксплуатации подпорной стены дренирование основания часто затруднено из-за кольматации дренажной системы глинистыми фракциями. В этом случае на подпорную стену со стороны основания будет воздействовать фильтрационное противодавление. Удерживающая нагрузка от гидростатического давления с лицевой стороны стены снижается до значения, соответствующего сниженному уровню в акватории. Баланс сил, воздействующих на стену, изменяется в сторону сил сдвигающих, и подпорная стена теряет устойчивость против сдвига.

Цель изобретения - повышение устойчивости подпорной стены на сдвиг при экстренном снижении уровня бьефа в акватории.

Указанная цель реализуется подключением дренажной системы в основании стены к узлу вакуумирования, с помощью которого создают и поддерживают вакуум в дренажной системе. Получаемый в основании подпорной стены вакуум полностью исключает фильтрационное противодавление на фундаментную плиту и обуславливает дополнительную вертикальную удерживающую нагрузку на стену, равную произведению давления вакуума на горизонтальную проекцию подпорной стены. Суммарный эффект от дополнительной удерживающей нагрузки и исключения фильтрационного противодавления на фундаментную плиту повышает устойчивость подпорной стены на сдвиг при экстренном снижении уровня воды в акватории. Вакуум в дренажной системе основания подпорной стены может достигать 0,08 МПа и поддерживаться все время, необходимое для проведения ремонтных работ. Весь цикл работ по монтажу узла вакуумирования и его подключения к дренажу основания выполняется до возникновения потребности экстренного снижения уровня в акватории. После проведения необходимых ремонтных работ на сооружениях, размещенных в акватории и повышения уровня воды, вакуум в дренажной системе основания подпорной стены снимается.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг. 1, где показан поперечный разрез подпорной стены произвольного профиля 1, нормальный эксплуатационный уровень бьефа 2 в акватории, экстренно сниженный уровень бьефа 3 для проведения ремонтных работ. Обратная засыпка из глинистого грунта 4 подпорной стены дренируется дренажной системой 5. Дренажную систему 6 в основании 7 стены подключают к узлу вакуумирования (не показан) посредством которого создают и поддерживают вакуум в дренажной системе 6 основания к моменту экстренного снижения бьефа в акватории. Узел вакуумирования может включать различные типы насосного оборудования, например самовсасывающие вихревые насосы, рабочие и резервный.

На фиг. 2 изображена схема нагрузок, действующих на подпорную стену 1 с расчетной плоскостью 8 приложения активного давления грунта при сниженном уровне бьефа 3 в акватории и создания вакуума в дренажной системе 6 основания подпорной стены, где:

G_б - вес подпорной стены;

G_г - вес грунта обратной засыпки;

E_ah - горизонтальная составляющая активного давления обратной засыпки;

E_av - вертикальная составляющая активного давления обратной засыпки;

W_т - гидростатическое давление с тыловой стороны подпорной стены;

W_л - гидростатическое давление с лицевой стороны подпорной стены после снижения уровня бьефа в акватории;

E_ph - пассивное давление грунта;

Q_v - давление вакуума в дренажной системе основания стены.

При необходимости в основании подпорной стены методом направленного бурения дополнительно размещают перфорированную трубопроводную систему, присоединенную к узлу вакуумирования, с помощью которого создают и поддерживают вакуум в основании.

Перфорированная трубопроводная система оснащается фильтром и может быть снабжена датчиками давления, позволяющими следить за давлением в основании подпорной стены.

С помощью автоматики вакуум может поддерживаться на требуемом уровне в соответствии с расчетными значениями, которые определяются методом математического моделирования фильтрации.

Предложенное изобретение повысит безопасность и сохранность отдельных гидротехнических сооружений гидротехнических узлов при необходимости их срочного ремонта при сниженном уровне в акватории.

1. Способ повышения устойчивости подпорной стены на сдвиг, включающий подпорную стену произвольной формы с обратной засыпкой из глинистого грунта, дренажные системы обратной засыпки и основания, отличающийся тем, что с целью повышения устойчивости подпорной стены на сдвиг при экстренном снижении уровня бьефа в акватории дренажную систему основания стены подключают к узлу вакуумирования, с помощью которого создают и поддерживают вакуум в дренажной системе.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в основании подпорной стены направленным горизонтальным бурением размещают перфорированную трубопроводную систему и подключают к узлу вакуумирования, с помощью которого создают и поддерживают вакуум в основании.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что значение вакуума фиксируют датчиками давления, установленными на перфорированной трубопроводной системе.

4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что с помощью автоматики давление вакуума под фундаментной плитой поддерживают на требуемом уровне в соответствии с расчетными значениями.

Изобретение относится к строительству, а именно к сооружениям из армированного грунта, таких как удерживающие стенки, опоры для мостов и других сооружений. Сооружение из армированного грунта содержит насыпь, лицевую стенку, размещенную вдоль передней поверхности сооружения, по меньшей мере, один основной армирующий элемент, присоединенный к лицевой стенке и продолжающийся через первую армированную зону насыпи, размещенную за упомянутой передней поверхностью и по меньшей мере один вторичный армирующий элемент, отсоединенный от лицевой стенки и продолжающийся во второй армированной зоне насыпи, которая имеет с упомянутой первой армированной зоной общую часть.

Облицовочный элемент с приданной ему сжимаемостью // 2544346

Изобретение относится к строительству, а именно к армированным структурам грунта, таким как подпорные стенки, опоры мостов и т.п. Облицовочный элемент для армированных структур грунта содержит первый облицовочный подэлемент, содержащий по меньшей мере один соединительный элемент, выполненный с возможностью соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с первым облицовочным подэлементом, второй облицовочный подэлемент, связующее устройство, в котором первый и второй облицовочные подэлементы разделены зазором и соединены вместе связующим устройством, так что первый и второй облицовочные подэлементы сохраняют постоянное относительное положение.

Многокомпонентный блок подпорной стенки // 2544203

Изобретение относится к строительству, а именно к сооружению подпорной стенки из блоков. Безрастворная подпорная стенка, образованная рядом составных блоков подпорной стенки, уложенных друг на друга рядами, причем каждый блок содержит лицевой модуль с лицевой гранью, образующей часть видимой поверхности подпорной стенки.

Геоармирующая система на основе шин // 2541993

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам для армирования грунта. Геоармирующий элемент содержит первый протектор шины, второй протектор шины и боковину шины, выполненную с возможностью соединения первого протектора шины и второго протектора шины, причем первый участок боковины шины прикреплен к первому протектору шины, а второй участок боковины шины прикреплен ко второму протектору шины.

Элемент облицовки для использования в конструкции со стабилизированным грунтом // 2534285

Изобретение относится к элементу облицовки для использования в конструкции со стабилизированным грунтом. Техническим результатом изобретения является повышение прочности на изгиб сердечника элемента облицовки.

Противооползневое защитное сооружение // 2531986

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям, обеспечивающим борьбу с оползневыми явлениями на объектах газотранспортной системы и иных объектах промышленной инфраструктуры.

Защитная система для береговой линии // 2529741

Изобретение относится к защитной системе, в частности к защитной системе, предназначенной для сохранения и восстановления береговой линии. Защитная система (1) содержит габион, имеющий противоположные боковые стены (13, 15), соединенные между собой через определенные интервалы по длине габиона несколькими разделительными стенками (7, 9), причем промежутки между соседними парами разделительных стенок (7, 9) ограничивают вместе с боковыми стенками по меньшей мере один отдельный отсек (7) габиона.

Противооползневое защитное сооружение // 2524225

Армированное земляное сооружение // 2521375

Изобретение относится к строительству, а именно к строительству армированных земляных сооружений. Строительная конструкция содержит облицовку, засыпку с задней стороны облицовки, синтетические армирующие полосы, распределенные в засыпке, и соединительную систему между армирующими полосами и засыпкой.

Габионная подпорная стенка // 2520689

Изобретение относится к природообустройству и водохозяйственному строительству и может быть использовано для борьбы с водной эрозией. Цель изобретения - повышение несущей способности и экономичности.

Плавучий элемент волнолома // 2581479

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям. Элемент волнолома содержит образованный сплошной рабочей поверхностью, днищем и боковыми поверхностями полый пластмассовый корпус с, по крайней мере, двумя проушинами для крепежных элементов.

Мобильный плавучий волногаситель // 2572563

Изобретение относится к области гидротехники. Волногаситель содержит в качестве волногасящих элементов трубы, уложенные в несколько рядов и ориентированные перпендикулярно к продольной оси волногасителя.

Плавучий волногаситель // 2570326

Изобретение относится к строительству, а именно к гидротехническим сооружениям, в частности к устройствам и сооружениям для защиты речных и морских берегов или портовых сооружений от волн, конкретно к конструкциям плавучих волногасителей.

Плавучий волногаситель // 2570324

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям. Волногаситель содержит волнолом, выполненный в виде скрепленных между собой посредством крепежных элементов и расположенных, по крайней мере, в один ряд, по крайней мере, двух объемных элементов и в виде, по крайней мере, двух автопокрышек, скрепленных между собой, расположенных под объемными элементами и связанных с последними.

Гидротехническое сооружение вертикального профиля на свайном основании и способ его возведения // 2568497

Способ возведения сооружения включает установку металлических кондукторов (МК) и вертикальных свай с последующим погружением их в грунт дна акватории, подачу бетонной смеси для образования несущей опорной конструкции в виде монолитного бетонного блока (МББ) 8.

Плавучий волногаситель // 2565271

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям. Волногаситель содержит волнолом, выполненный в виде расположенных, по крайней мере, в один ряд, по крайней мере, двух полых объемных элементов, по крайней мере, один из которых, по крайней мере, частично заполнен материалом, обеспечивающим его погружение.

Гибкий волнолом // 2564864

Изобретение относится к области берегоукрепительных сооружений. Волнолом состоит из волногасящих элементов, связанных одним из концов в одной точке у дна, с грузом, а в другой - волногасящими элементами, имеющими отрицательную плавучесть.

Пандусный накопитель энергии волн // 2550998

Изобретение относится к береговым сооружениям, обеспечивающим использование энергии волн с последующим ее преобразованием, например, в электроэнергию. Пандусный накопитель энергии волн содержит накопительный бассейн, имеющий ограждения от волнообразующей акватории.

Технологический комплекс для возведения гидротехнического сооружения // 2540602

Изобретение относится к устройствам для производства работ в гидротехническом строительстве и может быть использовано для возведения свайных мостовых оснований, эстакад, перегрузочных комплексов и причальных сооружений на акваториях.

Способ защиты побережья от цунами и устройство для его осуществления // 2540184

Группа изобретений относится к области защиты побережья от цунами. Способ защиты побережья от цунами заключается в том, что поверхность моря перед защищаемым побережьем покрывают пленкой, обладающей свойством менисковой плавучести.

Автоматический водоподпор // 2595246

Объект изобретения: автоматический водоподпор. Область применения: гидротехническое строительство. Суть изобретения: автоматическое предотвращение затопления прибрежных территорий от разлива рек. Структурным элементом является понтонная опора, удерживающая верх водоподпорной стенки над поверхностью воды при любом ее уровне подъема.