Способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала

Способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано при проведении аварийно-восстановительных работ под водой, ремонта защитных и регулирующих дамб посредством заделки фильтрационных ходов, трещин и нор, а также в качестве берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Известен способ заделки трещин в подводной части гидротехнических сооружений путем введения жидкого раствора в трещины под действием ультразвуковых колебаний (Патент RU 2297493, МПК Е02В 3/16, опубл. 20.04.2007, Бюл. №11).

Недостатком этого способа является достаточно сложная технология внесения жидкого раствора в трещины сооружения в подводных условиях. При этом затруднен контроль качества заполнения трещины жидким раствором, вследствие этого возможно образование свободных полостей в трещине, что снижает эффективность ремонтных работ.

Известен способ противофильтрационного экранирования дна водоема, который заключается в приготовлении водно-коллоидной суспензии, подаваемой по гибкому трубопроводу под давлением к намеченному месту (Патент RU 2434098, МПК Е02В 3/16, опубл. 20.11.2011, Бюл. №32).

К недостаткам данного способа также можно отнести сложность его выполнения в подводных условиях и затрудненность контроля его качества.

Известно также устройство для укладки на дно водоема в подводных условиях гибких защитных покрытий (см. авторское св-во SU 715694 от 15.02.1980), включающее установленную на подвижной опоре раму, барабан с пленкой и устройство для крепления краев пленки к дну водоема.

Однако недостатком данного устройства является затруднительность крепления пленки по ее краям и возможность ее повреждения в процессе дальнейшего использования течением воды, волнами или плавающими твердыми предметами из-за отсутствия защитного покрытия сверху пленки.

Наиболее близким техническим решением является способ возведения габионного крепления в текущей воде (Патент RU 2248427, МПК Е02В 3/00, опубл. 20.03.2005, Бюл. №8), включающий укладку вдоль берегов русла габионных тюфяков, заполненных камнем.

Недостатками данного технического решения является то, что данный способ характеризуется трудоемкостью выполнения работ в текущей воде с затратой значительного периода времени, в то время как требуется срочная заделка образовавшихся очагов при сложившейся аварийной ситуации на дамбе канала. Кроме того, он не предусматривает устройства водонепроницаемого элемента.

Целью данного изобретения является заделка очага фильтрационных деформаций в каналах и водоемах под водой без их опорожнения, а также повышение качества укладки, производительности, водонепроницаемости за счет использования габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия.

Технический результат заключается в упрощении производства работ и обеспечении локализации фильтрационного хода и полной водонепроницаемости за счет использования габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия. При этом использование водонепроницаемого покрытия с необходимым запасом по всему его периметру обеспечит полную водонепроницаемость в области очага фильтрационных деформаций за счет исключения развития контактной фильтрации в этой области. Размеры защитного водонепроницаемого покрытия устанавливаются по результатам предварительно проведенных промерных работ, а также в зависимости от формы входной части фильтрационного хода или трещины.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг. 1 - укладка габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия и заделка очага фильтрационных деформаций в дамбе канала.

Фиг. 2 - схема устройства габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия, необходимой для заделки очага фильтрации.

Фиг. 3 - деформирование защитного покрытия над входной частью фильтрационного хода.

Фиг. 4 - деформирование защитного покрытия над протяженной трещиной.

Фиг. 5 - схема укладки в плане защитного покрытия над областью деформации в виде параболоида.

Фиг. 6 - схема деформации грунтового откоса в виде параболоида.

Фиг. 7 - схема укладки в плане защитного покрытия над трещиной.

Фиг. 8 - схема деформации грунтового откоса в виде трещины.

Цифрами на чертеже обозначено:

1 - габионно-матрасный тюфяк;

2 - крепление проволокой;

3 - геотекстиль;

4 - полотнище геомембраны;

5 - крепление скобами;

6 - подъемный кран;

7 - свободный фильтрационный ход.

Способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала осуществляется следующим образом (фиг. 1).

Габионы размещают в решетчатые арматурные каркасы 1 (заранее изготовленные по размерам 4×3×0,3 м, весом 37 кг), к которым по всему периметру проволокой 2 через 1,0-1,5 метра прикрепляется тканный геотекстиль 3 (например, «Стабитекс»), обладающий высокой прочностью, малой деформируемостью, высокой водопроницаемостью и средней плотностью (600 г/м²), после чего укладывается полотнище водонепроницаемой геомебраны 4 (изготовленной ,например, из полиэтилена низкой или высокой плотности, в том числе из полимерных отходов) и производится крепление всей конструкции с двух сторон с помощью металлических скоб 5. При этом вдоль берегов русла укладываются габионные тюфяки, заполненные камнем. После этого готовая габионно-геомембранная конструкция погружается под воду на откос с помощью подъемного крана 6 на предварительно установленное по результатам промерных работ место расположения входной части свободного фильтрационного хода 7 в дамбе канала.

Размеры габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия конструкции будут зависеть от размера фильтрационного хода, а также от геологических и просадочных свойств грунта и определ.ется по формуле

l_кон=l_зап+2·l_деф, м,

где l_кон - ширина габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия, м;

l_зап - ширина запаса, м;

l_деф - ширина области деформации, м.

Необходимая ширина запаса для исключения контактной фильтрации под габионно-геомембранной конструкцией принимается не менее l_зап≥1,5-2,0 м, что позволяет под действием гидростатического давления прижимать плотно к основанию и области деформации непроницаемую геомембрану и исключить развитие фильтрационных деформаций через образованный фильтрационный ход.

В процессе эксплуатации канала или водоема будет происходить постепенное заиление углубления откоса при образовании возможного проседания защитного покрытия, которое после 3-5 лет будет полностью занесено наносами.

После укладки защитного покрытия на откос дамбы канала под действием гидростатического давления геомембрана несколько растягивается как в поперечном, так и продольном направлении в пределах допустимого относительного удлинения при ее работе в пространственных условиях, характеризуемого коэффициентом допустимого деформирования (относительного удлинения) геомембраны K_ε=0,10÷0,15, принимая очертание входной части области деформации, обеспечивая плотное прижатие по всей поверхности параболоида.

Размеры входной части устанавливаются по результатам замеров с плавсредств с помощью гидрометрического шеста (наметки) или эхолота.

Ниже приведено определение основных размеров непроницаемого защитного покрытия для деформации их основания в виде параболоида и трещины.

Для входа в виде параболоида (фиг. 5, 6):

где

где

Для входа в виде протяженной трещины (фиг. 7, 8):

где

где l, l₁, l₂ - длина и ширина защитного водонепроницаемого покрытия, м;

l_зап - длина необходимого запаса, м;

- длина и ширина геомембраны, м;

r_{вх. деф}, h_деф - радиус и глубина входной части области деформации грунтового откоса в виде параболоида;

δ_тр, l_тр - ширина и длина области деформации в виде трещины;

- коэффициенты допустимого деформирования (относительного удлинения) геомембраны в пространственных условиях работы.

Предлагаемый способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала отличают быстрота и простота производства работ, локализация фильтрационного хода, полная водонепроницаемость за счет использования габионно-геомембранной конструкции защитного покрытия.

1. Способ заделки очага фильтрационных деформаций в дамбе канала, включающий укладку вдоль берегов русла габионных тюфяков, заполненных камнем, отличающийся тем, что к габионному каркасу прикрепляют полотнище тканного геотекстиля, а затем прикрепляют водонепроницаемую полимерную геомембрану, изготовленную, например, из полиэтилена низкой или высокой плотности, в том числе из полимерных отходов, при этом защитное водонепроницаемое покрытие выполняют с запасом по всему его периметру.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что полотнище геотекстиля прикрепляют к габионным тюфякам с помощью проволоки, а геомембрану - металлическими скобами, тем самым образуя защитное водонепроницаемое покрытие.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размеры защитного водонепроницаемого покрытия устанавливают по результатам предварительно проведенных промерных работ на плавсредствах с установлением очертания и глубины входной части области деформации с помощью гидрометрического шеста (наметки) или эхолота.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что размеры защитного водонепроницаемого покрытия определяют в зависимости от формы входной части фильтрационного хода или трещины для исключения контактной фильтрации к области очага фильтрационных деформаций:- для входа в виде параболоида: где где - для входа в виде протяженной трещины: где где l, l₁, l₂ - длина и ширина защитного водонепроницаемого покрытия, м;l_зап - длина необходимого запаса, м; - длина и ширина геомембраны, м;r_{вх. деф}, h_деф - радиус и глубина входной части области деформации в виде параболоида;δ_тр, l_тр - ширина и длина области деформации в виде трещины; - коэффициенты допустимого деформирования (относительного удлинения) геомембраны в пространственных условиях работы.