УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОЙ НАСЫПИ
DEVICE FOR PITCHING EARTH BERMS

Изобретение относится к области гидротехнического, гражданского, транспортного строительства, может быть использовано для укрепления откосов земляной насыпи от размывов, для их защиты от ожидаемого паводка и водной и ветровой эрозии.
Известно устройство для укрепления откосов земляной насыпи, принцип работы которого основан на предотвращении непосредственного контакта земляного полотна с паводковыми и дождевыми водами.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи представляет собой последовательно соединенные коробчатые секции из металлической сетки, заполненные сыпучим заполнителем.
Каждая коробчатая секция выполнена с крышкой и с армирующими диафрагмами. Армирующие диафрагмы установлены внутри коробчатой секции. В качестве сыпучего заполнителя выбран заполнитель, например крупнообломочный камень. Каждая секция заполнена заполнителем, образуя коробчатый габион.
В результате устройство для укрепления откосов земляной насыпи представляет собой жесткую конструкцию с высокой связанностью заполнителя.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи сооружается непосредственно на откосе земляной насыпи. Каждая коробчатая секция укладывается на откос. Упомянутая коробчатая секция с диафрагмами сшивается с соседними секциями, заполняется сыпучим заполнителем и закрывается крышкой.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи защищает грунт откосов земляной насыпи от эрозии. При этом защитная конструкция в силу большей связанности его заполнителя по сравнению со связанностью грунта откосов земляной насыпи препятствует его смещению.
Во время паводка, когда паводковая волна попадает на участок защитного слоя, сетка крышек, острые края щебня и воздушные каналы в его теле разбивают эту волну, значительно уменьшая ее амплитуду. Такая волна с низкой амплитудой проникает в грунты откосов земляной насыпи без ее разрушения.
Таким образом, устройство для укрепления откосов земляной насыпи повышает устойчивость земляной насыпи и предотвращает ее от разрушения паводковыми водами.
Достоинство известного устройства для укрепления откосов земляной насыпи заключается в высокой устойчивости откоса, обусловленной повышением устойчивости верхнего слоя грунта откоса земляной насыпи за счет обеспечения большей связанности грунта защитного слоя относительно грунта верхнего слоя грунта откоса земляной насыпи.
Недостаток известного устройства для укрепления откосов земляной насыпи заключается в низкой технологичности цикла работ, обусловленной высокой трудоемкостью и значительным временем выполнения работ по его сооружению.
Другой недостаток известного устройства заключается в выполнении полного цикла работ по сооружению устройства на строительной площадке, что вызывает большой объем дополнительных и бросовых работ по организации строительной площадки.
Наиболее близким к заявляемому решению по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является устройство для укрепления откосов земляной насыпи, принцип работы которого основан на защите откоса земляной насыпи от водной и ветровой эрозии (RU 72989 U1, E 02 D 17/20, 10.05.2008).
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи представляет собой послойно выполненную конструкцию из подстилающего и несущего слоев. Подстилающий слой выполнен из геотекстильного материала, несущий слой - из сотового геосинтетического материала. Каждая ячейка несущего слоя заполнена монолитным заполнителем, в частности пористым бетоном.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи уложено на откосе насыпи, закреплено на ней анкерами и бетонным упором и представляет собой жесткую защитную конструкцию.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи сооружается непосредственно на откосе земляной насыпи. На заранее подготовленный откос укладывается геотекстильный материал, образуя подстилающий слой. На него укладывается сотовый геосинтетический материал с образованием несущего слоя. Каждая ячейка несущего слоя заполняются пористым бетоном, что приводит к снижению времени сооружения устройства для укрепления откосов в целом. Уложенная на откосе насыпи упомянутая конструкция закрепляется на ней анкерами и бетонным упором в нижней ее части. На возведение защитной конструкции на строительной площадке на участке 100 м затрачивается в среднем 21 день.
Устройство работает следующим образом.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи укрепляет грунт откосов земляной насыпи. При этом защитная конструкция в силу большей плотности и веса заполнителя, по сравнению с описанным аналогом, препятствует смещению грунта откоса земляной насыпи.
Во время паводка, когда паводковая вода попадает на участок защитной конструкции, она стекает по поверхности конструкции в силу высокой плотности в нем заполнителя и попадает обратно в русло водотока.
При этом устройство для укрепления откосов препятствует проникновению воды к грунту откоса земляной насыпи, что предотвращает его возможный размыв, вызванный паводковыми и дождевыми водами, и обеспечивает его сохранность в проектном положении. В результате повышается устойчивость откоса земляной насыпи.
Достоинство известного устройства для укрепления откосов земляной насыпи заключается в высокой устойчивости откоса, обусловленного повышением устойчивости верхнего слоя грунта откоса земляной насыпи за счет обеспечения большей связанности грунта защитного слоя относительно грунта верхнего слоя грунта откоса земляной насыпи.
Другое достоинство известного устройства для укрепления откосов земляной насыпи заключается в повышении технологичности цикла работ за счет снижения времени выполнения работ по сооружению несущего слоя и устройства в целом.
Однако технологичность цикла работ по сооружению устройства остается низкой, что является недостатком известного устройства для укрепления откосов земляной насыпи. Это обусловлено значительным временем выполнения работ по сооружению устройства за счет выполнения полного цикла работ непосредственно на строительной площадке, что вызывает большой объем дополнительных и бросовых работ по организации строительной площадки.
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в разработке устройства для укрепления откосов земляной насыпи, повышающего технологичность цикла работ по сооружению устройства за счет сокращения времени выполнения работ по его сооружению, а также уменьшении объема дополнительных и бросовых работ по организации строительной площадки, благодаря изготовлению устройства индустриальным путем.
Для решения поставленной задачи в устройство для укрепления откосов земляной насыпи, представляющее собой послойно выполненную конструкцию из подстилающего слоя, несущего слоя, выполненного из геосотового геосинтетического материала, каждая ячейка которого заполнена заполнителем, дополнительно введен удерживающий слой, расположенный на несущем слое, при этом подстилающий и удерживающий слои выполнены из сетчатого материала и соединены между собой, в качестве заполнителя выбран сыпучий заполнитель, причем при высоте несущего слоя в 10-15 см соотношение диаметров сыпучего заполнителя и ячейки сетчатого материала удерживающего слоя выбрано из диапазона 1,3-4.
Введение удерживающего слоя в устройство для укрепления откосов земляной насыпи, выполнение подстилающего и удерживающего слоев из сетчатого материала и их соединение между собой, выбор в качестве заполнителя несущего слоя сыпучего заполнителя, выбор соотношения диаметров сыпучего заполнителя и ячейки сетчатого материала удерживающего слоя при высоте несущего слоя в 10-15 см из диапазона 1,3-4 отличает совокупность существенных признаков заявляемого решения от совокупности существенных признаков прототипа. Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «новизна».
Введение удерживающего слоя в устройство для укрепления откосов земляной насыпи, выполнение подстилающего и удерживающего слоев из сетчатого материала и их соединение между собой, выбор в качестве заполнителя несущего слоя сыпучего заполнителя, выбор соотношения диаметров сыпучего заполнителя и ячейки сетчатого материала удерживающего слоя при высоте несущего слоя в 10-15 см из диапазона 1,3-4 повышает технологичность цикла работ по сооружению устройства за счет сокращения времени выполнения работ по его сооружению благодаря изготовлению устройства индустриальным путем. Уменьшение объемов дополнительных и бросовых работ по организации строительной площадки.
Причинно-следственная связь «Введение удерживающего слоя в устройство для укрепления откосов земляной насыпи, выполнение подстилающего и удерживающего слоев из сетчатого материала и их соединение между собой, выбор в качестве заполнителя несущего слоя сыпучего заполнителя, выбор соотношения диаметров сыпучего заполнителя и ячейки сетчатого материала удерживающего слоя при высоте несущего слоя в 10-15 см из диапазона 1,3-4 повышает технологичность цикла работ по сооружению устройства за счет сокращения времени выполнения работ по его сооружению благодаря изготовлению устройства индустриальным путем» не обнаружена в уровне техники и явным образом не следует из него, следовательно, она является новой. Наличие новизны причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
На чертеже представлен общий вид устройства для укрепления откосов земляной насыпи, иллюстрирующий и подтверждающий работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.
Заявляемое устройство для укрепления откосов земляной насыпи основано на принципе предотвращения его непосредственного контакта с паводковыми водами.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи представляет собой послойно выполненную конструкцию из трех слоев: подстилающего нижнего слоя 1, несущего среднего слоя 2 и удерживающего верхнего слоя 3. Подстилающий 1 и удерживающий 3 слои выполнены из сетчатого материала, например из сетки «Рабица», несущий слой 2 изготовлен из сотового геосинтетического материала, например сетки «ПРУДОН-494». Подстилающий слой 1 и удерживающий слой 3 соединены между собой стяжками 4.
Каждая ячейка несущего слоя 2 заполнена сыпучим заполнителем 5, например щебнем. При этом сыпучий заполнитель 5 жестко зафиксирован в каждой ячейки несущего слоя 2.
з
яч
Фракция сыпучего заполнителя 5 превышает размеры ячейки сетчатого материала подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3. При этом соотношение диаметров заполнителя 5 (d) и ячейки сетчатого материала подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 (d) лежит в диапазоне . Высота несущего слоя 2 составляет 10-15 см.
При значении диаметра ячейки подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 равном 15 мм диаметр заполнителя составляет 20 мм , при значении диаметра ячейки подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 равном 10 мм диаметр заполнителя составляет 40 мм . При значении диаметра ячейки подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 равном 25 мм диаметр заполнителя составляет 35 мм , при значении диаметра ячейки подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 равном 20 мм диаметр заполнителя составляет 80 мм .
Причем при высоте несущего слоя 2 равной 10 см соотношение диаметров заполнителя 4 и ячейки сетчатого материала подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 выбрано из интервала 1,3-3, при высоте несущего слоя 2 равной 15 см - из интервала 3-4.
В результате устройство для укрепления откосов земляной насыпи представляет собой гибкую защитную конструкцию, позволяющую свернуть ее в рулон для удобства транспортировки и укладки на местности.
Для защиты откоса земляной насыпи от паводка устройство уложено на нем и закреплено анкерами 6.
з
яч
При соотношении диаметров заполнителя 5 (d) и ячейки сетчатого материала подстилающего нижнего слоя 1 и удерживающего слоя 3 (d)<1,3 нарушается целостность устройства уже на этапе транспортировки к месту проведения работ, так как сыпучий заполнитель высыпается из несущего слоя 2 через ячейки сеток подстилающего 1 и удерживающего 3 слоев.
з
яч
При соотношении диаметров заполнителя 5 (d) и ячейки сетчатого материала удерживающего слоя 3 (d)>4 нарушается технологичность транспортировки, так как сыпучий заполнитель оказывается слишком крупным, что не позволяет скручивать конструкцию в рулон. На возведение защитной конструкции на строительной площадке на участке 100 м затрачивается в среднем 1 день.
Устройство работает следующим образом.
Предварительно устройство для укрепления откосов земляной насыпи сооружается и сворачивается в рулон для удобства транспортировки в индустриальных условиях.
В зоне ожидаемого паводка каждая гибкая защитная конструкция разворачивается на откосе вплотную с соседними аналогичными конструкциями и стабилизируется на откосе анкерами 6. В результате устройство для укрепления откосов земляной насыпи перекрывает защищаемый участок откоса.
Устройство для укрепления откосов земляной насыпи укрепляет его грунт. При этом защитная конструкция препятствует смещению грунта откосов земляной насыпи в силу большей связанности грунта заполнителя упомянутой конструкции по сравнению со связанностью грунта откосов.
Во время паводка, когда паводковая волна попадает на участок защитного слоя, сетка верхнего слоя, острые края заполнителя и воздушные каналы в его теле разбивают эту волну, значительно уменьшая ее амплитуду. Такая волна с низкой амплитудой проникает в грунты откосов земляной насыпи без ее разрушения. В процессе эксплуатации сыпучий заполнитель в теле конструкции остается жестко зафиксированным, обеспечивая целостность защитной конструкции, что повышает устойчивость земляной насыпи и предотвращает ее от разрушения паводковыми водами.
Использование заявляемого устройства обеспечивает высокую устойчивость земляной насыпи и повышает технологичность цикла выполнения работ по сооружению устройства в 5 раз по сравнению с прототипом, а также уменьшает объемы дополнительных и бросовых работ по организации строительной площадки.