Способ возведения подводного волнолома

 

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к строительству берегоукрепительных сооружений на пляжных откосах морей и водохранилищ. С целью упрощения и удешевления технологии возведения, повышения эффективности и надежности волнолома на песчаный откос укладывают щебень и камень в виде призмы , гребень которой заглублен на половину высоты волны расчетной обеспеченности и расположен на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, причем на песчаный откос сначала отсыпают каменную массу, а затем на полученную призму с естественным заложением откосов отсыпают щебень. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51>s Е 02 B 3/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО .СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ ЬСТВУ

6 (21) 4900286/15 (22) 08.01,91 (46) 23.03,93. Бюл. N. 11 (71) Чувашский государственный университет им. И,Н.Ульянова (72) В.Е.Коротков, К.А,Афимьина, Г.П.Скребков и В.А,Мукин (56) Канарский В.Ф. Устойчивость и прочно-сть откосов земляных сооружений. — M.:

Энергоиэдат, 1982, (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ПОДВОДНОГО ВОЛНОЛОМА (57) Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к строительИзобретение относится к гидротехническому строительству, в частности, строительству берегоукрепительных сооружений на пляжных откосах морей и водохранилищ.

Цель изобретения — упрощение и удешевление технологии возведения, повышение эффективности и надежности подводного волнолома, Указанная цель достигается тем, что при возведении подводного волнолома путем укладывания на песчаный откос щебня и камня в виде призмы, гребень которой формируют на том месте откоса, где глубина составляет 1,6 высоты волны, и заглубляют на половину высоты волны расчетной обеспеченности, сначала на песчаный откос отсыпают каменную массу, а затем на каменнук призму, образовавшуюся с естественным заложением откосов, отсыпают щебень. Объем щебня берется таким же, что и в прототипе.

Пред лагаемое техническое решение от прототипа отличается тем, что каменная

„„5Ц„„1803489 А1 ству берегоукрепительных сооружений на пляжных откосах морей и водохранилищ. С целью упрощения и удешевления технологии возведения, повышения эффективности и надежности волнолома на песчаный откос укладывают щебень и камень в виде призмы, гребень которой заглублен на половину высоты волны расчетной обеспеченности и расположен на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, причем на песчаный откос сначала отсыпают каменную массу, а затем на полученную призму с естественным заложением откосов отсыпают щебень. 2 ил, масса укладывается отсыпкой непосредственно на песчаный откос без устройства постели из щебня и дополнительного формирования самой призмы, а щебень отсыпают в виде слоя поверх каменной массы.

На фиг.1: 1 — каменная призма, полученная отсыпкой непосредственно на песчаный откос; 2 — слой щебня; 3 — песчаный откос; 4 — поверхность спокойной воды. Гребень призмы расположен на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, и заглублен на половину высоты волны.

Под действием волны и стекающего по откосу потока происходит некоторый размыв откоса около подошв призмы, преимущественно со стороны берега, с образованием ям размыва. Частицы щебня постепенно, начиная снизу, перемещаются в ямы размыва и в конечном счете покрывают их дно ровным и плотным слоем, который предотвращает дальнейший размыв откоса и углубление ям.

1803489

В результате переработки под действием волн и стока волнолом и прилегающая часть откоса приобретают удобообтекаемую форму с малым гидравлическим сопротивлением. Такое утверждение согласуется со всеобщим принципом взаимодействия открытой системы с окружающей средой, каковыми являются деформируемый волнолом и волна со стоком, Вследствие приобретения волноломом удобообтекаемой формы его гидродинамическое сопротивление стоку пони>кается, что способствует сохранению энергии стекающего потока, необходимой для гашения последующей волны. Таким образом волногасящая эффективность волнолома, возведенного по предлагаемому способу выше, чем у прототипа.

По предлагаемому способу формирование волнолома производится волной и стоком без участия человеческого труда.

Форма волнолома через некоторое время после возведения стабилизируется в состоянии наименьшего гидравлического сопротивления и в дальнейшем не изменяется, так как дно ям размыва надежно закрепля ется щебнем, а сама каменная масса в призме является неразмываемой, При случайном нарушении сплошности крепления дна происходит последующая продвижка щебня, оставшегося на откосе, и устранение случайного разрушения.

Вид окончательно сформировавшегося волнолома показан на фиг.2, где обозначены: 1 — каменная призма; 2 —; 3— песчаный откос; 4 — поверхность спокойной воды, Способ осуществляется следующим образом. Каменную массу отсыпают непосредственно на песчаный откос с углом естественного откоса, Специальная постель не устраивается, каменная призма дополнительно не формируется, Слой щебня в количестве, необходимом по прототипу, отсыпается на оба откоса призмы слоем также углом естественногс откоса. Формиро. вание волнолома с очертаниями, оказывающими минимальное гидродинамическое сопротивление стоку, производится естественными силами без участия человеческого труда.

Предлагаемый способ возведения волнолома опробован на моделях в волновом лотке, В качестве натурного объекта приняты сооружения инженерной защиты правого берега р. Волги между городами

Чебоксары и Новочебоксарск. Исходя из располагаемых размеров лотка (длина 10, высота 0,6, ширина 0,7 м) геометрический масштаб откоса. волны и материала волно5

10 от электромотора постоянного тока через автоматически действующий реверсивный редуктор. Испытания проведены на высоте волн около 40 мм, длине 800 мм. Период волны поддерживался в пределах 1,4 — 1,6 с, Опыты проводились до полной стабилиэа20 ции откоса и волнолома, продолжитель ность опытов составляла около 45 ч, Для изготовления модели затрачено крупного гравия 2660 см, мелкого — 2500 з

- см . Толщина постели на модели 10 мм, выпуск краев 70 мм.

Призма из крупного гравия несколько

40

55 лома выбран 1:50. Таким образом глубина спокойной воды составляла 200, высота откоса 250 мм, Каменная масса моделировалась гравием размерами частиц 7-10 мм, а щебень — 5-7 мм. Начальное заложение песчаного откоса 1:6, Крупность песка откоса—

0,3 мм. Материал модели каменной массы проверен на нераэмываемость на откосе и в призме. Материал модели щебня неразмываемый на откосе, а на призме под действием волн и стока находится в предельном равновесии. Волны создавались волнопродуктом типа качающейся стенки с приводом деформировалась за счет округления гребня вследствие свала неустойчиво лежащих частиц. Около постели со стороны берега по мере действия волн стала образовываться яма плавного очертания, куда постепенно переместился весь материал постели из выпуска и частично материал из призмы. Со стороны водохранилища яма образовалась незначительной величины, постель почти не деформировалась. Следует подчеркнуть, что постель со стороны берега подверглась полностью деформации, Дно ямы размыва в непосредственной близости оТ призмы покрылось плотным слоем щебня, вдали от нее дно ямы-оказалось покрытым отдельными частицами, Это свидетельствует о том, что волнолом по прототипу ненадежен, так как при дальнейшем углублении ямы размыва под действием более мощных волн возможно сваливание в него и каменной массы.

Откос в прибрежной части несколько деформировался, а бровка бармы переместилась в сторону берега. Деформация откоса произошла в меньшей степени, чем при отсутствии волнолома.

По мере действия волн и стока сначала с прибрежной сторойы стала развиваться яма размыва с переносом песка в приуреэную зону, Почти одновременно с развитием ямы мелкий гравий с откоса призмы иэ крупного гравия частица за частицей, начиная снизу, стал перемещаться на дно ямы. К концу опыта весь мелкий гравий с откоса переместился на дно ямы, покрыла его ров180 ((Л9 ным и плотным слоем по всей поверхности.

Отдельные частицы крупного гравия с гребня свалились иэ-эа первоначальной неустойчивости. Яма размыва со стороны водохранилища образовалась небольшой 5 величины. Перенос песка из прибрежной части откоса через волнолом не наблюдался. Откос после волнового воздействия в прибрежной части остался ровным. а бровка бермы осталась нэ месте. 10

На изготовление модели волнолома по предлагаемому способу израсходовано крупного гравия 2640 см, а мелкого — 2250 см . Суммарный объем материала волнолома оказался практически одинаковым с про- 15 тотипом, меньше на 67, Наличие зкономического эффекта предлагаемого способа подтверждается расчетами. Расчеты выполнены для волнолома длиной 1 м. Высота волны принята h< -= 2,0 20 м. заложение откоса 1:6.

Гребень волнолома расположен там, где глубина спокойной воды Н =- 1.6 hl = 3.2 м, заглубление гребня h< =- 0,5 h„=- 1,0 м.

Данные прототипа: заложение откоса 25 призмы со стороны берега 1;2, со стороны водохранилища 1:3; длина постели по откосу L> = 18,5 м; толщина постели д„= 0,5 м; объем камня в призме Vk = 8 25 м"; o6beM щебня в постели Чщ = 9,25 м; суммарный 30

5, объем материала волнолома Vc = 17,5 м: площадь постели из щебня Гщ = 18,5 м; г. площадь верхней поверхности каменной призмы Fê = 11,7 м .

B расчетах принимается, что объемы 35 камня и щебня по предлагаемому способу такие же, что и по прототипу.

Технология возведения волнолома по прототипу следующая:

1) равнение песчаного откоса под водой 40 для размещения постели;

2) устройство. подстилающего слоя иэ щебня при отсыпке плавучими кранами в воду;

3) равнение постели под водой; 45

4) устройство каменной наброски в воду плавучими кранами:

5) формирование тела волнолома, т,е.

OTKOCOB f10+ водой.

Технология возведения волнолома по прецлагэемому способу:

1) устройство каменной наброски в воду плавучими кранами;

2) устройство щебеночной отсыпки в воду плавучими кранами, Стоимость работ и трудозатраты подсчитаны по СНиП 1У-5 — 82, результаты помещены в таблице.

Из расчетов следует, что по прототипу для возведения 1 п,м волнолома требуется прямых затрат 175 руб., а по предлагаемому способу — 11 руб., т.е, экономия прямых затрат составляет 1С4 руб, на 1 п.м, Если цену камня и щебня принять 20 руб, м, то стоимость материала 1 пм волно3 лома составляет 350 руб.

Стоимость волнолома длиной 1 м с учетом затрат на материал и оплату труда по прототипу 350+175 = 525 руб., а по предлагаемому способу 350 + 11 = 361 руб. Таким образом, стоимость волнолома, возведенного по предлагаемому способу, снижается на 31 . Такой экономический эффектдостигается за счет существенного упрощения технологии возведения волнолома.

Приведенные материалы доказывают повышение волногасящей эффективности и надежности, и упрощение и удешевление волнолома, построенного по предлагаемой технологии, по сравнению с прототипом, Формула изобретения

Способ возведения подводного волнолома, при котором на песчаный откос укладывают щебень и камень в виде призмы, гребень которой заглубляют на половину высоты BollHbl расчетной обеспеченности и располагают на том месте откоса, где глубина воды составляет 1,6 высоты волны, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью упрощения технологии возведения, повышения эффективности и надежности, на песчаный откос отсыпают камень, после чего на образованную::эменную призму с естественным заложением откосов отсыпэют щебень.

1803489

Расчет прямых и трудовых затрат на возведение 1 п.м волнолома.Номер расцепки по

СНиП 1У-582

Наименование и характеристика работ кострукции крепления

Единица измерения

Зат по СНиП 1У-5-82 труда, чел,-ч. прямые, руб

Устройство каменной наброски в воду плавучими кранами

Устройство подстилающеГО СЛОЯ ИЗ щебня при отсыпке в воду плавучими кранами

Равнение каменных наклонных постелей под водой водолазами тщательное при отсыпке плавсредствами

Равнение под водой наклонных щебеночных постелей

Равнение песчаных откосов под водой

100м

42-15

59,6

10,5

100м

42 — 17

60,9

10,9

100м

44 — 81

435

79,9

421

100м

44-88

77,5

100м

28,6

44-90

195

Продолжение таблицы

1803489

Составитель B.Êoðoòêoâ

Техред M. Ìîðãåíòàë Корректор M. Самборская редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1036 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5