CC BY
61
УДК 624
doi: 10.55287/22275398_2021_4_72
ГАБИОННЫЕ КОНСТРУКЦИИ. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
О.М. Преснов, В.А. Базитов, К.Д. Чуричев, И.С. Красов Сибирский федеральный университет, г. Красноярск
Аннотация.
Ключевые слова:
гидротехнические сооружения, неразрушающий контроль, искусственный интеллект, сетевые технологии. История статьи: Дата поступления в редакцию
На сегодняшний день габионные конструкции играют решающую роль в берегозащитных и берегоукрепляющих мероприятиях, строительстве автомобильных дорог, мостов и других сооружений инженерной защиты и благоустройства территории. Габионные конструкции более эффективны и перспективны при решении вопросов о экономичности, экологичности, надёжности и эстетичного внешнего вида по сравнению с традиционными вариантами. В данной статье рассматривается применение габионных конструкций в различных областях и делаются выводы об их существенных преимуществах.
Дата принятия к печати 15.12.21
10.02.21
ВВЕДЕНИЕ
Различные гибкие и твердые тела повсеместно используются в качестве удерживающих конструкций. Помимо традиционных, в настоящее время актуализируются габионные конструкции. Габионы в основном представляют собой ящик или каркас из оцинкованной стали, заполненные бутом, щебнем, галькой и другими натуральным наполнителем. Габионы берут своё начало с 16 века и применялись в качестве военных укреплений для защиты орудий и прикрытия обслуживающих их людей. На тот момент они представляли из себя плетёные корзины, которые устанавливались одна в другую, которые уже на месте засыпались камнями, песком или землёй.
Габионные конструкции обладают устойчивостью и могут противостоять давлению без деформации, растрескивания или разрушения, как в случае с бетоном и другими материалами. Их гибкость учитывает движения почвы, в результате чего не снижается несущая способность стены. С годами на них может появится различная растительность, и они оказываются наиболее привлекательной альтернативой бетонным подпорным стенам. Помимо прочего они экономичны и могут быть быстро возведены.
На сегодняшний день существует достаточное количество научных публикаций на тему применения габионных конструкций, а также на схожие тематики, что свидетельствует о глубокой научной изученности данной области. Например, применение габионных конструкций в трубчатых водопропускных сооружениях было рассмотрено В.И. Алтуниниым и О.Н. Черных [1]. И.А. Иванов и С.С. Медведев подробно изучали изучали укрепления габионами берегов рек и откосов каналов [2]. Конструктивные особенности габионов были рассмотрены в научных работах таких авторов как Б.Ф. Перевозников [3] и Е.А. Авдеева [4].
Универсальность и эффективность габионных конструкций подтверждается апробированием практикой строительства и эксплутацией берегозащитных, берегоукрепительных, фильтрующих и других сооружений. В данной статье были рассмотрены различные варианты применения габионных конструкций и выявлены их существенные преимущества по сравнению с традиционными конструкционными решениями.
На сегодняшний существуют типовые габионные конструкции, подразделяющиеся по форме на следующие виды: коробчатые, матрасно-тюфячные, цилиндрические [5]. Наиболее широкое применение данные конструкции нашли в строительстве подпорно-удерживающих, подпорно-защитных сооружений и берегозащитных укреплений, необходимых для усиления эксплуатируемых насыпей, укрепления склонов, предотвращения обрушения земляного массива.
Берегозащитные укрепления состоят из следующих элементов: ступенчатая стенка из габионов, уложенных ярусами, нижний упор из железобетонного шпунта и каменное основание, предотвращающее нарушения несущей способности и обеспечивающее общую устойчивость габионной конструкции. Также существует конструкция идентичная вышеизложенной, однако у неё отсутствует шпунт, предназначенный для укрепления габионов [6].
В отечественной практике сооружения подобного типа стали применяться в конце прошлого века. Актуализация габионов обосновывается рядом преимуществ, которыми не обладали практикующиеся на тот момент мероприятия по берегоукреплению.
Габионные берегозащитные сооружения обеспечивают экологическую безопасность территории, предотвращая аварийные ситуации [7]. Также ими выполняется стабилизация эрозионных почвенных процессов и производится механическое очищение поверхностных стоков. Отличают габионы и их конструкционные свойства: прочность, только увеличивающаяся со временем за счёт уплотнения наносов и грунта в пустотах габионов, проницаемость, благодаря которой невозможно возникновение гидростатических нагрузок. Берегозащитные сооружения, в которых используются габионные конструкции отличаются своей долговечность в сравнении с аналогами из монолитного и сборного железобетона, который подвержен коррозии и другим разрушающим факторам агрессивных сред. Эти же аналоги нуждаются в устройстве дополнительной дренажной системы, тогда как габионы обладают дренажностью изначально, что положительно сказывается на их экономической эффективности. Способность габионных конструкций противодействовать потенциальным осадкам грунтам позволяет сохранять оптимальность их функционирования в условиях нестабильности грунтов и в случаях подмывания грунта водяными потоками.
Габионные конструкции эффективны и при возведении сооружений в области дорожно-мо-стового строительства, в частности при укреплении подмостовых конусов. Их стоит относить к ответственными сооружениями, основным предназначением которых является восприятие нагрузок и связанных с ними процессов и явлений. Устойчивость данных конструкций определяет сохранность основных конструктивных элементов мостов и дорожного полотна, а также обеспечивает надёжность функционирования в течении всего периода эксплуатации [5].
Конструкции укреплений подмостовых конусов часто вынуждены выполнять свои функции в невыгодных и неблагоприятных условиях, связанных с воздействием паводков. Для обеспечения функционирования и сохранности сооружений в этих условиях был разработан ряд типовых конструктивных решений, в основе которых лежат габионные конструкции коробчатого и цилиндрического типа.
Существующие способы укрепления, заключающиеся в применении сборных бетонных и железобетонных плит, не всегда оказываются целесообразны и эффективны в виду наличия специальных требований ещё на этапе проектирования (использование дорогостоящих химических добавок, высокие марки по пластичности и прочности бетона), высокой стоимости и трудоёмкости работ, связанных с разработкой, транспортировкой и монтажом бетонных и железобетонных изделий. Эти факторы существенным образом оказали влияние на исследования возможностей применения габионных конструкций, в результате которых были выявлены их основные преимущества над традиционными методами. Габионные сетки не подвержены коррозии, обладают большой прочностью, и при этом не требуют больших трудовых и денежных затрат на поддержание их функциональности.
03
г
м О
-I
м
Э СО
со О
и <
а
*
Ч к
, I СО Ш Ш I
И £ 2 ч 6
* го СО ю
е я
ГО 5 < *
"! £
Ш и
, I СО о
о *
X <и
и 2
£ 1 £ 1 с О
■ 5
2 ю
Л Я
О I-
Одной из многих областей успешного применения габионных конструкций является создание габионных очистных фильтрующих сооружений (ГОФС). Это подтверждается многолетним опытом строительства: начиная с 1997 года в Москве и Московской области построены десятки очистных и фильтрующих сооружений с использованием ряда габионных конструктивных решений. ГОФС предназначены для очистки поверхностного стока, стекающего с полотна автомобильных дорог и мостовых сооружений, от взвешенных веществ и нефтепродуктов [8]. В состав данных сооружений входят водоподводящие и водоотводящие лотки, биоплато, отстойники, также в настоящее время включаются фильтрующие камеры с зернистым наполнителем и сорбентом.
Концептуальную базу использования габионных конструкций для возведения очистных и фильтрующих сооружений обуславливают следующие характеристики габионных структур: химическая нейтральность, высокая водопроницаемость и воздухопроницаемость, большая внутренняя поглощаемость мелких частиц твёрдого стока и нефтепродуктов, долговечность, наличие благоприятных условий для прорастания растений, которые имеют способность поглощать некоторые загрязняющие компоненты сточных вод [9]. Простота и надежность данной конструкции (отсутствует необходимость в использовании насосного оборудования, электроэнергии, наличия служебных помещений; и как итог - низкая эксплуатационная стоимость) послужили основой для продолжения разработок сооружений данного типа наравне с проектированием и строительством промышленных очистных сооружений. Однако стоит отметить, что в отличие от промышленных сооружений ГОФС имеет возможность работать без регулярной эксплуатации, выполнение основных функции (очистка стоков, зашита территории от эрозионных процессов, водоотведение) возможно в течение длительного времени без обслуживания, при этом эффективность сооружений не снижается за счёт использования биологических, механических и физико-химических принципов очистки воды [10]. Из этого вытекает очень важное, обеспечивающее экологическую безопасность, свойство ГОФСов - это их безаварийность. При возникновении аварийных ситуаций из промышленных очистных сооружений, особенно это касается сооружений накопительного типа, возможны выбросы грязных стоков в водоемы. В случае использования ГОФСов отсутствует угроза возникновения подобных ситуаций, так как после окончания их строительства и присоединения к системе ливневой канализации они не могут прекратить свое функционирование, поскольку принцип их работы основан на постоянно протекающих естественных процессах.
Возможность использования габионных конструкций с биоплато, интеграция сооружений в естественные формы рельефа даёт нам право называть данные сооружения природоподобными, а используемые технологии причислять к био-инженерным. Габионные водопропускные и очистные фильтрующие сооружения эффективны, надёжны, быстро проектируются и возводятся, а возможность устройства фильтрующих камер, содержащих зернистый наполнитель и сорбент, даёт перспективу для модификаций подобных систем за счёт использования более современных материалов.
Помимо прочего габионы уже с конца 19 века зарекомендовали себя как элементы благоустройства городской среды. Сегодня они являются одним из инструментов используемых в качестве декоративных элементов и малых архитектурных форм при создании ландшафтного дизайна местности [11].
Габионы при формировании городской среды используются для возведения ограждающих и разделительных, арочных и туннельных и других конструкций. Созданные конструкции могут представлять собой различные оригинальные формы, вписанные в ландшафт местности. Уникальность каждого объекта основывается и на использовании различного наполнителя габионов, который по цветовой гамме может сочетаться с окружающей средой и рядом находящимися зданиями. В настоящее время иногда используются искусственные камни из цементного бетона с цветными пигментами для придания нужного цвета габионам, соответствующего природному ландшафту. Габионы внутри сеток могут содержать почвенный субстрат, пригодный для посадки различных цветочных и декоративных растительных культур, способствующих озеленению местности. Помимо перечисленных возможностей габионы просты в сборке и не требуют высоких строительных навыков, им не требуется постоянный уход и дорогостоящий ремонт, что обосновывает их эффективность как нового инструмента дизайнерских решений и привлекательность при формировании образа городской среды.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Многолетний опыт подтверждает, что габионные конструкции на сегодняшний день являются эффективным и универсальным инструментом при укреплении откосов и выемок, подмостовых конусов, опор мостов, возведении водоотводных и водоочистных и других дорожно-мостовых сооружений и благоустройстве городской среды.
В отличие от традиционных методов габионные конструкции обладают большей прочностью, долговечностью, а возможность использования при наполнении материалов, расположенных в непосредственной близости от строительной площадки, и отсутствие необходимости в дорогостоящем ремонте и обслуживании делает их более эффективными с экономической точки зрения. Наличие благоприятных условий для развития растительных культур и допустимость вторичного использования материалов для заполнения определяет экологичность габионных конструкций, что позволяет им отвечать на общественные запросы на формировании безопасной и комфортной среды и соответствовать общим тенденциям современного строительства.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Алтунин В.И., Черных О.Н. Особенности применения габионных конструкций в трубчатых водопропускных сооружениях из металлических гофрированных структур // Гидротехническое строительство.
- 2013. - №3. - С. 48-52.
2. Иванов И.А., Медведев С.С. Габионы в мелиорации и дорожном строительстве. - Улан-Удэ, 2005. - 121 с.
3. Перевозников Б. Ф. Автомобильные дороги. Дорожно-мостовые габионные конструкции и сооружения. Обзорная информация. Выпуск 2 / Б.Ф. Перевозников, В.Л. Селиверстов. - Информавтодор, 2001
4. Шеина Т. В., Авдеева Е. А. Габионные и армогрунтовые конструкции // Градостроительство и архитектура. 2017. Т.7, №3. С. 50-56.
5. Методические рекомендации по применению габионных конструкций в дорожно-мостовом строительстве. Под общ. ред. Б.Ф. Перевозникова / ООО «Организатор». ФГУП «Союздорпроект». М.: 2001-267 С.
6. Выбор и основание методов берегоукрепления / А. Ю. Прокопов, В. А. Лебидко // Известия РГСУ - 2015.
- №19. — С. 45-46.
7. Новиков, В. Ю. Экологическая безопасность городов и переработка берегов / В. Ю. Новиков // Вестник университета. - 2012. - №14. - С.185.
8. Об утверждении Регламента технической эксплуатации сооружений централизованной системы водоот-ведения поверхностных сточных вод с территории города Москвы : распоряжение Департамента жилищ-но- коммунального хозяйства и благоустройства города Москвы от 8 июля 2016 года № 05-01-06-149/6.
9. Иванов, И. А. Технологии применения габионов в современном строительстве. Учебно-практическое по-собое. - М.: Инфра-Инженерия, 2016. - 196 С.
10. Будыкина, Т. А. Габионные очистные фильтрующие сооружения / Т. А. Будыкина, К. Ю. Будыкина, А. С. Воробьева, С. А. Колупаев // Перспективное развитие науки, техники и технологий : Сборник научных статей У1-ой Международной научно-практической конференции 20-21 октября 2016 года / ответственный редактор А. А. Горохов. - Курск, 2016. - С. 27-30.
11. Демиденко, Г. А. Габионы - одна из форм ландшафтного дизайна административных зданий в Красноярске / Г. А. Демиденко // Ландшафтная архитектура и природообустройство : от проекта до экономии
- 2019 : Материалы Международной научно-технической конференции. - Саратов, 2019. - С. 54 - 56
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
О.М. Преснов, В.А. Базитов, К.Д. Чуричев, И.С. Красов. Габионные конструкции. Области применения. — Системные технологии. — 2021. — № 41. — С. 72—76. ао1: 10.55287/22275398_2021_4_72
03
г
м О
-I
м
Э СО
со О
и <
а
*
Ч к
, I
СО Ш
Ш I
И
£ 2
ч 6
* го
СО ю
е я
ГО 5
< *
"! £
со и
, I
со о
о *
X <и
и 2
£ 1
£ 1
с О
■ 5
2 ю
л Я
О I-
GABION CONSTRUCTIONS. APPLICATION AREAS
O.M. Presnov, V.A. Bazitov, K.D. Churichev, I.S. Krasov Siberian Federal University, Krasnoyarsk, Russian Federation
Abstract.
Today, gabion structures play a decisive role in bank protection and bank protection measures, the construction of highways, bridges and other structures for engineering protection and landscaping. Gabion structures are more effective and promising in solving issues of efficiency, environmental friendliness, reliability and aesthetic appearance in comparison with traditional options. This article examines the use of gabion structures in various fields and draws conclusions about their significant advantages.
Key wordsA
gabions, structures, structures, soil,
landscape, durability, environmental
friendliness, profitability.
Date of receipt in edition: 10.12.21
Date o f acceptance for printing:
15.12.21
УДК 628.162.1
doi: 10.55287/22275398_2021_4_76
НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПРЕДПОДГОТОВКИ МИНЕРАЛИЗОВАННЫХ ВОД ПЕРЕД ОПРЕСНЕНИЕМ
П.Д. Викулин
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский
Московский государственный строительный университет» (НИУ МГСУ), г. Москва
Аннотация. Ключевые слова:
Рост водопотребления приходится на маловодоёмкие территории, кото- минерализация, опреснение, ионы рые расположены в южных областях страны. При этом водные ресурсы железа, ионы кальция, предподго-распределены неравномерно по территории, большая их часть сосредо- товка, фильтрация, катионит. точены в малонаселённых районах. История статьи:
К таким регионам можно отнести Поволжье, Южный Урал, Калмыкию. Дата поступления в редакцию Эти регионы характеризуются присутствием в подземных водах мине- 10.11.21
рализованных источников водоснабжения. Дата принятия к печати 15.11.21
Отмечается наличие в подземных водах кроме солей ионов железа, кальция, органических примесей, которые резко затрудняют работу опреснительных аппаратов.
Для комплексных схем переработки минерализованных вод должны применяться опреснительные установки, продолжительность работы подобных аппаратов зависит от присутствия в воде дополнительных ионов. Выделяется необходимость предварительной обработки исходной воды перед электродиализными аппаратами. Представлены экспериментальные исследования на подземных водах Саратовской области по методам предварительного удаления ионов железа, кальция методом фильтрования с загрузкой КУ-2-8 перед опреснением. Предварительная обработка воды позволяет увеличить срок службы мембран электродиализного аппарата.
