МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

РЕФЕРАТ

«Методы берегоукрепления»

Отметка о защите:


Новосибирск 2011



Оглавление

Введение……………………………………………………………….……..3

Виды и методы берегоукрепления………………………………………….4

Жесткие системы:

Бетонное покрытие береговой линии……………………………...…5

Цементогрунт…………………………………………………………..5

Подпорные стены………………………………………………………6

Гибкие системы:

Георешетка……………………………………………………………..8

Габионы…………………………………………………………………9

Технологии стабилизированного грунта………………………….…12

Геоматы…………………………………………………………………13

Берегоукрепление Новосибирского водохранилища……………………….15

Заключение…………………………………………………………………….16



Введение

После строительства ГЭС в 1957 году и возведения плотины образовалась Новосибирское водохранилище - "Обское море". Длина водохранилища от города Камень-на-Оби до города Новосибирска - 220 км. Полный объём воды - 8,8 куб. км. Площадь акватории - 1082 кв. км. Максимальная глубина - 25 м. Наибольшая ширина - 22 км; наименьшая ширина - 2 км.

Что касается срока службы, то у искусственных водоемов он действительно есть. Но это связано не с разрушением берегов, а с заносимостью водоема, с твердыми отложениями на его дне. Для Обского моря этот срок составляет 400 лет.

Процесс размывания берегов, который является естественным, специалистами прогнозируется всегда еще в период проектирования водоема. Мероприятия по берегоукреплению весьма затратны, но без них водохранилище может со временем разрушиться. Поэтому берег укрепляют, хотя и не по всему периметру моря. Укреплен берег в районе Бердской стрелки (от Бердска до мыса напротив Академгородка), в районе лесопарковой зоны ГЭС, поселка Ленинское (на левом берегу, за ОбьГЭС). Остальные участки береговой зоны разрушаются. Имеется здесь и искусственный пляж. До сооружения волногасящей дамбы в 1986 году происходил интенсивный размыв берега. Также была угроза смыва этой косы морем вместе с сосновым бором. Сейчас уже не наблюдается столь интенсивный размыв берега, который имел место до сооружения дамбы. Искусственные волногасящие сооружения природного типа более естественно вписываются в берега и создают хорошие условия для их рекреационного использования.



Виды и методы берегоукрепления

Понятие берегоукрепления подразумевает комплекс мероприятий по защите каймы водоемов от динамического разрушающего воздействия вод. Постоянное движение водных масс способствует обрушению берегов. Периодическое изменение скорости течения, волнение, а так же поперечная и вихревая динамика в местах с крутыми изгибами каналов особенно активны при наличии судоходного движения в водоеме, а значит, возрастает и важность процедуры укрепления берегов.

Берегоукрепление - это комплекс мероприятий, направленных на защиту от размыва под действием течения, волн, эрозии почвы, ливневых потоков и укрепление береговой линии рек и водоемов. Подмыв и проседание берегового склона ведет к обмелению, как самого водоема, так и к зарастанию прилегающих площадей. Для остановки подобных нежелательных процессов и обвала берега, прибрежную линию укрепляют различными методами.

Для предотвращения нежелательных явлений необходим комплекс мероприятий, направленных на укрепление берегов водохранилища. На сегодняшний день имеется большое количество методов укрепления берегов. В зависимости от целей и местных гидротехнических условий используются различные конструкции и материалы.

В общем они делятся на жесткие и гибкие системы.

К жестким относятся:

1.Подпорные стены

3.Цементогрунт

4.Бетонное покрытие береговой линии

5.Стальные листы

К гибким относятся:

1.Габионы

2.Каменная наброска

3.Георешетка



4.Скрепленные матрасы из бетонных блоков.

5. Технологии стабилизированного грунта

Рассмотрим боле подробно каждую систему.

Жесткие системы

Традиционные системы берегоукрепления позволяют искусственно укрепить поверхность, но дают ограниченную стабилизацию грунта или поддержание грунта при помощи конструкций .Основные типы жестких конструкций берегоукреплений включают подпорные стены, бетонное покрытие береговой линии, цементогрунт и стальные листы.

Бетонное покрытие береговой линии

Бетонное укрепение пользовалось большой популярностью в советские годы. Обычно это представляет собой накладка бетонных плит на пологие откосы водоемов. Но бетон чувствителен к перепадам температуры, не долговечен и не эстетичен.

Цементогрунт

Цементогрунт – сильно уплотненная смесь местного грунта, портландцемента и воды. Процент цемента по весу составляет от 8 до 12 % в зависимости от крупности частиц местного грунта и количества глины в нем. Цементогрунт замешивается в центральной передвижной станции на участке строительства и состоит на 90% из воды в момент готовности к установке. Смесь укладывается слоями толщиной от 15 до 30 см, каждый слой по ширине соответствует распределяющему оборудованию – обычно 3 м. Использование местного грунта позволяет получить конструкцию, естественным образом вписывающуюся в природный ландшафт, что выгодно выделяет технологию цементированного грунта на фоне других решений. Также технология отличается невысокой стоимостью – в 1,5-2 раза дешевле стоимости подпорной стенки из бетона и на 15-20% дешевле берега из габионов. Берегоукрепление из цементогрунта может иметь очень крутой уклон. Это уменьшает общий размер конструкции в плане и площадь зоны работ внутри естественного водотока.



Подпорные стены

В зависимости от конструкции и назначения гидротехнические подпорные стены подразделяются на следующие виды:

1. Гравитационные - возводимые на нескальном и скальном основаниях (рис.1), выполняемые обычно из монолитного или сборного бетона и железобетона. Подпорные стены этого вида, как правило, входят в состав сооружений напорного фронта гидроузлов, причальных сооружений и на

бережных;

2. Шпунтовые и свайные - возводимые на осно

ваниях, допускающих погружение шпунта или свай , входящие в состав причальных сооруже

ний, набережных и других гидротехнических сооружений.

Классы сооружений следует устанавливать в соответствии со СНиП 2.06.01-86.



Рис. 1. Основные виды гравитационных подпорных стен

а - массивные; б - уголковые; в - ячеистые; 1 - моно

литные; 2 - из сборных элементов; 3 - консольные; 4 - контрфорсные; 5 - с анкерными тягами; 6 - возводи

мые в котловане или наплавные; 7 - из оболочек большого диаметра

Рис. 2. Основные виды шпунтовых и свайных подпорных стен

а - безанкерные; б, в, г - заанкеренные одной или двумя тягами к плитам и сваям; д - заанкеренные к наклонным сваям; е - свайный ростверк с передним шпунтом; ж - за

анкеренные с жестким (в том числе скользящим) анкерным устройством; 1 - шпунт; 2 - анкерная тяга; 3 - анкер

ная плита; 4 - анкерные сваи; 5 - свайный фундамент;      6- жесткий анкер



Гибкие системы

Гибкие системы включают габионы, георешетки, скрепленные матрасы из бетонных блоков, каменную наброску,
технологии стабилизации грунтов.

Георешетка

Георешетка – это сотовая конструкция, сделанная из полиэтиленовых лент толщиной 1,5 мм, которые скреплены между собой высокопрочными сварными швами, рядами в шахматном порядке.

Укрепление склонов объемной георешеткой - один из наиболее эффективных методов в тех случаях, когда применение габионных конструкций невозможно из-за неровного рельефа склона, особенностей грунта и ряда других причин. Перфорированные стенки ячеек георешетки улучшают дренирующие характеристики конструкции, что обеспечивает рост разного рода растительности. В разрезе и реальный внешний вид приведены на рисунках ниже.



Георешетку применяют при возведении подпорных стен разной высоты, с различным углом заложения. Части георешетки просто укладываются друг на друга. Полости ячеек заполняются песком или щебнем с послойным уплотнением. Вместе с тем, наиболее перспективным заполнителем ячеек георешетки является агрегатная смесь, обработанная полимерными вяжущими. Прочностные характеристики конструкции аналогичны конструкции с бетонным заполнителем. Стоимость же не превышает конструкции с применением щебня.

Основанием под георешетку является многослойный материал с наружными слоями из нетканого синтетического компонента и различными наполнителями. При насыщении водой объем наполнителя увеличивается, в результате чего водопропуск материала резко снижается.

Габионы

Габионные сооружения представляют собой коробчатые конструкции в виде параллелепипеда, сделанные из шестиугольной металлической сетки двойного кручения с полимерным или цинковым покрытием. Принцип двойного кручения проволочной сетки позволяет обеспечить прочность, целостность и равномерность распределения различных нагрузок, исключает раскручивание сетки в случае ее разрыва. Высота коробов – от 0,17 до 1 м, 

ширина – от 0,5 до 2 м, длина габиона– от 1,5 до 4 м. Конструкции заполняются природным камнем или галькой.

Рис.4. Конструкция габиона.

Создание конструкции производится путем отбортовки или загиба заготовок, сделанных из шестиугольной сетки, и последующей сшивки основной заготовки с диафрагмами и торцевыми стенками. Сетчатые коробчатые конструкции представляют собой естественные строительные блоки, предназначенные для создания облицовок водосливных плотин, подпорных стенок и др.

Применение габионов резко уменьшает уровень гидростатического влияния на грунт, обеспечивая надежную защиту берегов. Габионы способны пропускать влагу без разрушения конструкции и противостоять эрозии откосов, осадкам нестабильных грунтов, их подмыву и многим другим фактам, способных вызвать нарушение или ослабление местной устойчивости откосов.

Содержащиеся в подобных конструкциях частицы грунта способствуют росту растительности, что не только придает данным сооружениям со временем еще большую прочность, но и способствует тому, что они становятся частью окружающего ландшафта.

Габионы бывают следующих видов:

• 
  Габионы с армирующей панелью – коробчатые конструкции с армирующей панелью (АД), а также с диафрагмами;
  
• 
  матрацы – многоячеистые конструкции с диафрагмой (МД);
  
• 
  коробчатые габионы – коробчатые конструкции с диафрагмой и без нее.
  



Свойства габионных конструкций:

• 
  Экологичность. В окружающую среду при формировании сооружений из габионов попадает меньше 5% искусственных материалов. Основа материалов – природный камень. Не менее важным фактом для экологического баланса является свободная фильтрация воды через габионы.
  
• 
  Высокая прочность и устойчивость габионных конструкций обусловлены возможностью выдерживать значительные нагрузки без разрушения. Следует отметить, что прочность габионных сооружений с годами увеличивается за счет естественной консолидации.
  
• 
  Водопроницаемость и пористость габионов исключает появление гидростатических нагрузок и создает дренирование обратной засыпки, которое не требует дополнительных затрат на устройство обратного фильтра и дренажа.
  
• 
  Гибкость габионных конструкций достигается наличием металлической сетки, которая позволяет сооружению противостоять эрозии откосов, сплывам и осадкам нестабильных грунтов.
  
• 
  Долговечность. Проведенные в настоящее время наблюдения за функционированием габионных конструкций дают основания утверждать, что при условии грамотного и правильного проекта срок службы габионов практически не ограничен.
  



К существенным характеристикам габионных конструкций относятся простота технологии строительства и конструкции, малые объемы подготовительных работ возводимых сооружений и минимальные эксплуатационные расходы.

Укрепление габионами поможет решить не только проблему размывания берегов, но и изменить береговой рельеф– например, намыть дополнительный пляж, создать стоянку для плавательных средств или проложить красивую набережную.

Технологии стабилизированного грунта.

Фундаментальный принцип стабилизации грунта состоит в мобилизации сил давления грунта. Стабильность систем стабилизированного грунта обеспечивается совместной работой укрепляющих элементов, которые прокладываются горизонтально в грунтовой массе на определенное расстояние за конструкцию, укрепляющую непосредственно склон берега. Получающаяся конструкция проявляет свойства цельного элемента при воздействии на нее внешних сил. Сочетание свойств цельности и гибкости позволяет использовать технологию стабилизированного грунта для создания крупных гидротехнических сооружений(дамб, берегоукреплений) например, как стена из габионов, подпорная стенка из бетона, каменная наброска, успешно защищают поверхность берега от эрозии, но предоставляют недостаточную защиту грунта берега от размыва изнутри. Технология стабилизированного грунта позволяет защитить поверхность берега как от эрозии, так и предотвратить размыв и вынос грунта берега за счет объединения грунта в единую конструкцию при помощи системы георешеток.

Системы стабилизации грунта включают конструкцию укрепления поверхности берега для защиты поверхности от эрозии. “Сегментные стены” включают раздельные бетонные блоки или панели, связанные между собой и передающие горизонтальные напряжения на георешетки, проложенные в грунте. Также существуют современные технологии, позволяющие 

высаживать растительность на укрепленном склоне. Эти системы позволяют использовать геотекстиль для укрепления склона и создавать очень крутые стабилизированные берега с растительностью (уклоны от 26 до 70 градусов).

Геоматы

Это строительная система берегоукрепления, используемая при проведении берегоукрепительных мероприятий в автодорожном и гидротехническом строительстве - технически надёжная и экономичная альтернатива классическому способу берегоукрепления и откосов железобетонными плитами и каменной наброской.

Геоматы - трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов и/или других синтетических или природных элементов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом, которые используются для закрепления грунтовых частей, корней трав или небольших растений.

Геоматы изготавливаются в виде регулярных или хаотичных волоконных трехмерных структур, либо в виде сотовых, либо других конструкций из полос геотекстиля или пластмасс.

Применяются для создания устойчивого растительного покрова на берегах рек, прудов, склонов и откосов с целью предотвращения эрозионных процессов поверхности. Геоматы в виде пространственных сотовых структур используются в сочетании с геотекстилями для усиления оснований и повышения несущей способности.



Использование данного материала позволяет повышать качество выполняемых работ и снижать затраты на их проведение. Трехмерная структура мата защищает верхний слой земли и семена растений от выветривания и гидроэрозии, закрепляет корни прорастающих побегов, образуя монолитный ковер, обладающий великолепной сопротивляемостью к водяным потокам при обильных дождях, паводках и движению почвы на склонах подверженных эрозии.
Геомат устойчив к различным химическим и биологическим воздействиям естественного происхождения, а также к ультрафиолетовому облучению, что гарантирует длительный срок службы и сохранение всех физико-механических свойств. 

 Геоматы выпускаются в двух принципиально различных модификациях:

водопроницаемые гибкие маты, с переменным поперечным сечением в блоках и в заданных местах изломов. Это достигается за счёт изменения длины распорок и диагональных лент между нижним и верхним полотнами.

Водонепроницаемые маты с постоянным поперечным сечением. Данное сечение достигается за счёт распорок одинаковой длины между полотнами и обеспечивает абсолютную изоляцию.



Берегоукрепление Новосибирского водохранилища.

Берега Новосибирского водохранилища, безусловно, требуют скорейшего принятия мер по укреплению.

Я предлагаю обратиться к использованию гибких систем, все-таки жесткие системы в какой-то мере прошлый век. Единственное, по-моему мнению, применение могут найти подпорные стены, там где крутые склоны, берега. В остальных же случаях применение гибких систем имеет ряд преимуществ.

Во-первых, это эстетичность, в наше время, когда появились новые технологии, этому нельзя не уделять внимания. Во-вторых, экологичность, так габионы могут пропускать воду, гибкие системы на препятствуют прорастанию травы, тем самым даже становятся крепче. В-третьих при строительстве практически не требуется применение спецтехники т.п. Гибкие системы являются более экономически выгодными, что является особо важным качествам при укреплениях в больших масштабах.



Заключение.

Разрушение берегов под действием течения, волн, эрозии почвы, ливневых потоков естественно, но является проблемным свойством. И необходимо принимать все возможные средства для предотвращения разрушений.

При огромном количестве предложений, всё-таки лучше отдавать предпочтение более современным технологиям.