Delist.ru

Оптимизация конструкции инженерной защиты берегов водных объектов (на примере прудов г.Москвы) (25.09.2008)

Автор: Слепнев Павел Алексеевич

– толщина снежного покрова (м).

В расчете для второй зоны необходимо учитывать дополнительные нагрузки, проявляющиеся в теплый период в виде стока от наката волн, зимой - при температурном расширения льда.

В летний период сдвигающее усилие будет равно:

– сила от гидравлического действия стока воды от наката волн;

Гидравлическое действие поверхностного стока постоянно образующегося от наката волн определяется как:

Fw=0.5 · ?w · ?sk · i · hw · l, (18)

где ?w – удельный вес воды,; ?sk – коэффициент запаса, 1,3; i– гидравлический градиент, для откосов с углом заложения ? - i=sin ?; hw – высота слоя воды, м; l – длина пути стока, м.

В зимний период линейная нагрузка Fл, на сооружение от воздействия сплошного ледяного покрова при его температурном расширении, увеличивающая удерживающее усилие определяется по формуле:

Fл = hmaxkl pt, (19)

где hmax - максимальная толщина ледяного покрова, м; kl – безразмерный коэффициент; рt - давление за счет упругой и пластической деформаций, МПа, при температурном расширении льда.

Глава 3 посвящена характеристике объекта натурного моделирования Нижнего Царицынского пруда и разработке оптимального варианта конструкции инженерной защиты направленной на стабилизацию эрозионных процессов.

В геологическом строении территории Нижнего Царицынского пруда принимают участие породы юрского, мелового и четвертичного возраста. Однако, учитывая специфику данной работы, рассмотрены только поверхностные слои.

Современные аллювиальные отложения поймы (aIV) развиты в долинах рек Чертановки и Городни. Отложения представлены песками от пылеватых до крупнозернистых, с включением гальки, глинистого или илистого материала. Покровные отложения (pr II-III) развиты повсеместно за исключением долин. Породы представлены суглинками мощностью 2 - 4 м.

На основании наблюдений за уровнем воды в Нижнем Царицынском пруде автором было проведено зонирование берега по методике, представленной в главе 1 (рис. 3).

Рис. 3. Зонирование береговой территории объекта натурных наблюдений

В работе рассмотрены 4 основных варианта берегоукрепления.

Вариант 1. Для пологих берегов. Использована планировка надводных откосов с посевом травы по растительному слою. Подводные откосы закреплены отсыпкой цеолитом фракции 30-50мм, слоем 150мм.

Вариант 2. В зоне 1 берег крепится объемными геосинтетическими матами с заполнением растительным грунтом 100 мм и посевом трав. В зоне 3 устраивается подводная свайно-заборчатая стенка.

Вариант 3. В местах повышенного скоростного режима движения воды в пруде и по эстетическим соображениям предусматривается устройство однорядной свайной стенки из бревен лиственницы.

Вариант 4 (разработка автора). Укрепление разработано с учетом зонирования берега. Матрица геокомпозиционной системы непрерывна во всех трех зонах.

Для первой зоны в качестве заполнителя принята смесь растительного грунта и семян растений. Для второй и третьей зоны заполнитель имеет следующий состав: гранитный щебень фракции 2-6 мм, резиновая крошка фракции 2-6 мм, в качестве связующего заполнителя использована битумная эмульсия.

Для изготовления геокомпозиционной системы использовались следующие материалы и инструменты: геосинтетический материал; щебень фракции 2-6 мм; резиновая крошка фракции 2-6 мм; битумная эмульсия; раствор карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ); лопаты; грабли; лейки; ножницы.

Геосинтетические маты предварительно разрезались на куски длиной 5 метров (данная длина обусловлена результатами изучения изыскательской документации и натурных наблюдений). Затем матрица укладывалась на ровную поверхность. После этого маты вручную заполнялись заранее приготовленной смесью щебня и резиновой крошки в соотношении 4:1. Заполнение смесью осуществлялось на длину 3м, которые планировалось уложить под воду. Оставшиеся 2 м матрицы в лаборатории не заполнялись, т.к. предназначены для защиты от эрозии части берегового откоса, находящегося выше зеркала воды.

Заполнитель с помощью грабель равномерно распределялся в структуре матрицы и уплотнялся с помощью ручного катка. Излишки заполнителя удалялись. После чего вся система проливалась связующим:

- битумной эмульсией или

- 20 % раствором карбоксиметилцеллюлозы.

Подготовленные образцы были оставлены на площадке. Отмечено, что срок высыхания битумной эмульсии составляет 48 часов, раствора карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) не менее 100 часов.

Расход связующего (битумной эмульсии и раствора КМЦ) составил 3 л/м2.

После высыхания образцы сворачивались в рулоны и доставлялись на опытный участок. Свертывание в рулоны осуществлялось со стороны заполненного края образцов. Вес каждого рулона составил около 30 кг.

Процесс укладки образцов на опытном участке разделился на три стадии: подготовительный этап, монтаж и благоустройство.

В подготовительный этап включались следующие работы:

- очистка поверхности от имеющихся растений;

- выравнивание береговой линии и планировка поверхности;

- уплотнение грунта ручным катком;

- посев семян многолетних трав

- устройство анкерной канавы шириной 30 см и глубиной 30 см на расстоянии 0,5 м от бровки откоса;

Второй этап - укладка (монтаж) образцов на береговом откосе осуществлялся в следующей технологической последовательности:

- свернутый рулон укладывался на верхней бровке откоса;

- незаполненный край образца размещался в анкерной канаве и закреплялся металлическими нагелями с шагом 0.5м;

- рулон раскатывался до линии уреза воды и натягивался, обеспечивая плотное прилегание мата к поверхности защищаемого откоса;

загрузка...