УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ГЕОРЕШЕТКИ С БЛОКАМИ ПОДПОРНОЙ СТЕНКИ И РЕШЕТЧАТЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ В НЕМ
UNIT OF GEOWEB CONNECTION WITH RETAINING WALL BLOCKS AND LATTICE CONNECTOR USED IN IT

Предлагаемые технические решения относятся к области строительства и могут быть использованы при сооружении транспортных дорог и опор мостов, в частности, в качестве системы механического соединения георешетки со стенкой, удерживающей почву, укрепленную сегментными блоками.
Известна дорожная насыпь с подпорной стенкой (патент РФ №2276230, МПК E02D 17/18, 29/02, 19/02, публ. от 10.05.2006). Дорожная насыпь содержит отсыпанный на естественной поверхности подстилающих грунтов грунт насыпи, подпорную стенку и опорную конструкцию. Грунт насыпи разделен на слои полотнами георешетки. Подпорная стенка также разделена на слои (блоки). Каждый слой (блок) подпорной стенки выполнен с вертикальными сквозными полостями, заполненными крупнопористым дренирующим материалом, а торцевые концы полотнища георешетки заведены между слоями (блоками) подпорной стенки. Вертикальные полости смежных по высоте слоев подпорной стенки совмещены в плане.
7
В этой известной конструкции используют узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки, а в нем - решетчатый соединитель. Узел содержит пару пустотелых блоков со смежными по высоте поверхностями. Эти блоки имеют вертикальные смежные по высоте сквозные полости. Между смежными поверхностями блоков размещена торцевая часть полотна георешетки. Сквозные полости в блоках заложены крупнопористым дренирующим материалом, который зацепляет георешетку между блоками, а масса верхнего блока прижимает ее к поверхности нижнего блока (см. также Патент РФ на полезную модель №47389, МПК E02D 17/18; 29/02, публ. 27.08.2005, Бюл. №24).
При боковом симметричном расположении подпорной стенки железобетонный блок снабжен закладными деталями - петлями, установленными со стороны блока, обращенной к грунту насыпи, для закрепления металлических анкеров, на которые может опираться георешетка. Таким образом, в процессе эксплуатации вертикальная нагрузка от опорной конструкции и от собственного веса грунта насыпи воспринимается грунтами основания. Собственный вес подпорной стенки также через фундамент воспринимается грунтами основания. Горизонтальное давление грунта насыпи от опорной конструкции и собственного веса грунта насыпи воспринимается полотнищами плоской георешетки, уложенной между слоями грунта насыпи и блоками подпорной стенки.
Недостатком известного технического решения является низкая надежность узла соединения георешетки с блоками подпорной стенки и технологическая сложность монтажа указанного соединения, поскольку для этого торцевые части плоской георешетки заводят между смежными по высоте блоками и зажимают щебнем, расположенным в полостях блоков. Кроме того, монтаж дополнительных металлических анкеров осуществляют перед операцией выравнивания грунта насыпи и слоя крупнопористого материала в полостях слоя подпорной стенки. Для этого в уплотнительном слое грунта насыпи отрывают канавки, укладывают в них анкеры, соединяют их с закладными деталями-петлями подпорной стенки, засыпают канавки грунтом и его утрамбовывают.
Таким образом, известный узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки характеризуется низкой надежностью, т.к. возможен сдвиг блоков под действием нагрузки на дорожную насыпь, а также сложно реализуемым технологическим процессом на стадии монтажа данной конструкции.
В этом известном узле соединения георешетки с блоками подпорной стенки используется и решетчатый соединитель, который образован щебнем или другим крупнопористым материалом, располагаемым в сквозных вертикальных полостях блоков, а также смежными по высоте поверхностями пары блоков.
Такой решетчатый соединитель существует только в упомянутом узле. В нем совокупность конструктивных элементов позволяет выполнять функцию соединителя. Но когда узел разобран, то функция решетчатого соединителя отпадает и его как законченного конструктивного элемента не оказывается, т.к. у него нет самостоятельной конструкции.
В качестве ближайшего аналога выбран узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки и соединитель, применяемый в нем, которые известны из системы модульных блоков для образования подпорной стенки (Заявка РФ на изобретение №97100186, МПК E02D 29/02, публ. от 27.01.1999).
Известная система состоит из множества стеновых блоков, предназначенных для образования подпорной стенки, сеткообразного листа материала (георешетки), содержащего торцевые (поперечные ребра) части, прикрепленные к выбранным стеновым блокам, при этом остальная часть георещетки выступает назад в материал наполнителя позади подпорной стенки для ее усиления, а также решетчатого соединителя, который содержит поперечину и множество элементов в виде пальцев, выступающих из нее как одно целое, и удлиненной выемки, образованной в каждом стеновом блоке в его верхней поверхности. Элементы в виде пальцев разнесены на расстояние, соответствующее расстоянию между выбранными отверстиями в торцевых частях листа материала. При этом удлиненная выемка выполнена такого размера, чтобы фрикционно принимать элементы в виде пальцев решетчатого соединителя с поперечиной решетчатого соединителя, закрывающей множество расположенных сзади пучков проволоки листа материала для прикрепления торцевых частей георешетки к выбранным стеновым блокам. Выемка принимает и удерживает пальцеобразные элементы решетчатого соединителя с поперечиной решетчатого соединителя, закрывающей торцевые части листа материала для прикрепления торцевых частей листа материала к выбранным стеновым блокам, и материал наполнителя позади стеновых блоков, причем в материале наполнителя заделаны части сеткообразного листа материала (георешетки).
Главным недостатком этого известного узла соединения георешетки с блоками подпорной стенки является сложность конструкции узла, зависящей от конструкции модульных стеновых блоков.
Следует отметить, что при монтаже системы модульных блоков необходимо обеспечивать согласованность множества элементов в виде пальцев, жестко закрепленных на поперечине, с их соответствующими выемками и пазами в блоках, что определяет данный узел соединения неуниверсальным и сложным в практическом применении.
В этом известном узле соединения георешетки с блоками подпорной стенки используется решетчатый соединитель. Он состоит из, по меньшей мере, одного зацепа в виде выступа, выходящего из поперечины, и пальцеобразных элементов, выступающих из упомянутой поперечины как одно целое. Выступ вводят в соответствующие отверстия вертикально соединяемым блокам, поперечину с пальцеобразными элементами располагают в горизонтальном продольном пазу, образованном в каждом стеновом блоке в его верхней поверхности. Пальцеобразные элементы вводят в соответствующие отверстия присоединяемого к блокам звена георешетки и соединяют с ее поперечным ребром.
Недостатками этого известного решетчатого соединителя георешетки с блоками подпорной стенки являются: сложность монтажа, низкая надежность в фиксации положения георешетки в блоках подпорной стенки. Это обусловлено технологическими разбросами в изготовлении взаимодействующих деталей.
Задачей являлась разработка упрощенной конструкции узла соединения георешетки с блоками подпорной стенки, которая позволила бы повысить надежность соединения указанных элементов, упростить их монтаж и обеспечивала бы точность сборки, обладала бы универсальностью в использовании, а также разработка универсального и надежного решетчатого соединителя как георешетки с блоками подпорной стенки, так и отдельных звеньев (полотнищ) георешеток между собой.
Задача решается следующим образом.
Предлагается узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки, содержащий решетчатый соединитель, имеющий зацеп и пальцеобразный элемент, связанный с зацепом, звено георешетки, имеющее отверстие, образованное поперечными и продольными ребрами, и пару блоков со смежными по высоте поверхностями, со стороны которых, по меньшей мере, в одном блоке есть выемка, причем зацеп решетчатого соединителя расположен в выемке блока, а пальцеобразный элемент решетчатого соединителя связан с одним из поперечных ребер звена георешетки через ее отверстие, согласно настоящему изобретению отверстие звена георешетки выполнено эллиптическим, решетчатый соединитель - в виде пальцеобразного элемента с силовой частью на одном конце и с клещеобразным захватом - на другом, при этом клещеобразный захват через отверстие в звене георешетки связан с ее поперечным ребром, решетчатый соединитель и упомянутое поперечное ребро звена георешетки размещены в выемке блока, и, по меньшей мере, одно продольное ребро звена георешетки выведено через силовую часть пальцеобразного элемента решетчатого соединителя.
Есть вариант развития исходного технического решения, по которому пара блоков со смежными по высоте поверхностями образована из сегментных сплошных или пустотелых блоков либо из их сочетаний.
Есть еще вариант, по которому звено георешетки имеет не менее двух эллиптических отверстий, а на конце пальцеобразного элемента решетчатого соединителя выполнено не менее двух клещеобразных захватов, которые через соответствующие отверстия звена георешетки связаны с ее поперечным ребром, при этом клещеобразные захваты расположены параллельно друг другу и с зазором между собой, соответствующим расстоянию между отверстиями в звене георешетки.
Есть и еще вариант, по которому звено георешетки имеет не менее двух эллиптических отверстий, решетчатый соединитель выполнен в виде набора из, по меньшей мере, одной направляющей и не менее двух пальцеобразных элементов с клещеобразными захватами на одном конце и с силовыми частями - на другом, причем силовые части размещены на направляющей с возможностью перемещения по ней, каждый клещеобразный захват связан с поперечным ребром звена георешетки через соответствующее в ней отверстие, а через силовую часть каждого пальцеобразного элемента решетчатого соединителя выведено, по меньшей мере, одно соответствующее продольное ребро звена георешетки. При этом необходимо отметить, что направляющая выполнена гибкой.
Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый узел соединения георешетки имеет существенные отличия. Решетчатый соединитель с зацепом и пальцеобразным элементом выполнены за одно целое в виде единого пальцеобразного элемента с силовой частью на одном конце и с клещеобразным захватом - на другом и расположены в одной выемке блока. Это обеспечивает универсальность в применении, так как одновременно имеет место соединение с георешеткой и фиксация положения блоков относительно друг друга. Данное выполнение конструкции позволяет успешно реализовать функциональное предназначение названного узла в части обеспечения механического соединения георешетки в противодействие силам выталкивания, стремящимся отделить георешетку от блоков.
Звено георешетки имеет эллиптические отверстия. Клещеобразный захват охватывает поперечное ребро звена георешетки. При нагрузке радиус горловины клещеобразного захвата центрируется на поперечном ребре звена георешетки и обеспечивает прочность соединения при колебаниях георешетки во время ее эксплуатации. В случае применения решетчатого соединителя в выемке, образованной в двух смежных блоках, он исключает применение вспомогательных средств для соединения блока с блоком. Если же в узле используются блоки, в которых только в одном есть выемка или применен пустотелый блок, то соединитель в узле обеспечивает сопротивление выталкиванию только для георешетки.
В случае, когда в узле соединения георешетки с блоками подпорной стенки имеет место технологический разброс в размерах отверстий в звене георешетки, то целесообразно использовать решетчатый соединитель с тремя клещеобразными захватами. Однако простота в применении достигается, когда в узле используют соединитель только с одним клещеобразным захватом. Для гибкой подстройки к разбросам в размерах блоков и отверстий георешеток предпочтительно использовать гибкий решетчатый соединитель, образованный в виде набора, по меньшей мере, двух пальцеобразных элементов, имеющих на одном конце силовые части, а на другом - клещеобразные захваты, а силовые части всех пальцеобразных элементов размещены, по меньшей мере, на одной направляющей с возможностью перемещения по ней. Направляющая может быть гибкой.
Решетчатый соединитель может представлять собой пальцеобразный элемент, у которого на силовой части расположены два или три клещеобразных захвата. Кроме того, в одном из них одна половина захвата может быть выполнена прямолинейной и расположена параллельно соприкасающимся поверхностям блоков, что позволяет размещать решетчатый соединитель в блоке соответствующего профиля так, что силы сдвига, прилагаемые к решетчатому соединителю смежным блоком, передаются этому блоку. В этом случае сопротивление силам выталкивания распределяется между смежными блоками, а расположение георешетки не нарушается.
Предлагаемое техническое решение можно признать новым, имеющим по отношению к прототипу существенные отличия и обладающее изобретательским уровнем, так как оно для специалиста из известного уровня техники логически не следует.
Вторая задача решена следующим образом.
Предлагается решетчатый соединитель, содержащий зацеп и связанный с ним пальцеобразный элемент, согласно настоящему изобретению зацеп и связанный с ним пальцеобразный элемент выполнены в виде единого пальцеобразного элемента с силовой частью на одном конце и с клещеобразным захватом - на другом, причем клещеобразный захват частично расположен на силовой части, а его горловина имеет округленность.
Есть вариант развития исходного технического решения, по которому на конце единого пальцеобразного элемента выполнено не менее двух клещеобразных захватов, которые частично расположены на его силовой части и выполнены с ней за одно целое, при этом клещеобразные захваты расположены параллельно друг другу и с зазором между собой, соответствующим расстоянию между отверстиями в звене присоединяемой георешетки.
Есть еще один вариант, по которому зацеп и связанный с ним пальцеобразный элемент выполнены в виде набора, по крайней мере, одной направляющей и не менее двух единых пальцеобразных элементов, из которых у каждого на одном конце имеется клещеобразный захват, а на другом - силовая часть, причем последняя размещена на направляющей с возможностью перемещения по ней.
Необходимо отметить, что направляющая может быть гибкой.
Такой решетчатый соединитель по сравнению с прототипом имеет существенные отличия. Во-первых, он имеет вид пальцеобразного элемента, у которого есть силовая часть, воспринимающая большую часть вертикальных и продольных нагрузок при его использовании в узле соединения георешетки с блоками подпорной стенки. Во-вторых, клещеобразный захват обеспечивает надежное и фиксированное соединение с поперечным ребром георешетки, является единой конструкцией с силовой частью в пальцеобразном элементе. В-третьих, он может иметь два и более клещеобразных захватов, расположенных параллельно друг другу и с зазором между собой. Последний определяется расстоянием между отверстиями в георешетке. В-четвертых, клещеобразные захваты могут перемещаться по направляющей, которая может быть гибкой. В результате такой решетчатый соединитель становится динамично настраиваемым, а следовательно, универсально применимым. Кроме того, такой решетчатый соединитель может быть использован и для соединения между собой полотнищ (отдельных звеньев) георешеток, так как ему не требуется опорная поверхность, например, блоков. Более того, возможно исполнение клещеобразного захвата с прямолинейной частью. Это позволит размещать решетчатый соединитель в блоке подходящего профиля так, что силы сдвига, прилагаемые к соединителю смежным блоком, передаются этому блоку. В этом случае сопротивление силам выталкивания распределяются между смежными блоками. Путь следования георешетки не нарушается. Он остается прямолинейным.
Когда в решетчатом соединителе клещеобразные захваты могут перемещаться по направляющей, то такой соединитель выгодно использовать с пустотелыми блоками, поскольку их можно соразмерять вдоль георешетки так, что она совпадает с пустотами в блоках.
Предлагаемое техническое решение можно признать новым, имеющим по отношению к прототипу существенные отличия и обладающим изобретательским уровнем, так как оно для специалиста из известного уровня техники логически не следует. Оба технических решения объединены единым изобретательским замыслом. Второе техническое решение является необходимой составной частью первого технического решения. А с другой стороны, решетчатый соединитель может иметь самостоятельное применение, например, для соединения между собой полотнищ георешетки. При этом не потребуется дополнительных его доработок.
Практическое применение предлагаемых технических решений и раскрытие их сущности с поясняющими чертежами даются на примере заявляемого узла соединения георешетки с блоками подпорной стенки. На чертежах представлены узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки и решетчатый соединитель, используемый в нем.
Фиг.1 - решетчатый соединитель с клещеобразными захватами (вид сбоку, вид спереди с сечением по А-А, вид сверху, вид снизу, вид сзади);
Фиг.2 - звено георешетки (в плане);
Фиг.3 - узел соединения георешетки с блоками подпорной стены (выемка в нижнем блоке);
Фиг.4 - узел соединения георешетки с блоками подпорной стены (выемка в двух блоках);
Фиг.5 - узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки (в том числе с применением пустотелого блока, расположенного по горизонтали за первым блоком и с выходящей из его узла соединения георешетки, имеющей изгиб вверх);
Фиг.6 - узел соединения георешетки с блоками подпорной стены (с направляющими);
Фиг.7 - узел соединения георешетки с блоками подпорной стены в многоярусном варианте.
Узел соединения георешетки с блоками подпорной стены содержит (фиг.1) решетчатый соединитель 1. Он выполнен в виде единого пальцеобразного элемента с силовой частью 2 на одном конце и с клещеобразным захватом 3 на другом. Причем силовая часть 2 пальцеобразного элемента может быть жесткой, а клещеобразный захват 3 - упругим. На Фиг.1 изображен соединитель с двумя клещеобразными захватами (вид сбоку, вид спереди с сечением по А-А, вид сверху, вид снизу, вид сзади), размещенными на общей силовой части 2. С этой частью они выполнены как одно целое. Клещеобразные захваты 3 охватывают поперечное ребро 4 звена 5 георешетки (фиг.2). Поперечное ребро 4 звена 5 георешетки соединено продольными ребрами 6, которые имеют переменное сечение по длине, за счет чего между ребрами образованы эллиптические отверстия 7. Площадка 8 силовой 2 части пальцеобразного элемента - решетчатого соединителя 1, расположенная между клещеобразными захватами 3, выполнена со скосом в сторону от захватов к концу пальцеобразного элемента (фиг.1, 3). Одна часть клещеобразного захвата (например, нижняя, являющаяся продолжением нижней плоскости силовой части) выполнена прямолинейной (фиг.1) и тогда ее выгодно располагать параллельно соприкасающимся поверхностям смежных по высоте блоков 9 подпорной стены (фиг.4). Решетчатый соединитель 1, поперечное 4 ребро звена 5 георешетки с охватываемым ее клещеобразным захватом 3 размещены в выемке 10 блока 9. Выемка 10 может быть выполнена в одном нижнем блоке 9 подпорной стены (фиг.3), либо в нижнем и верхнем блоках 9 подпорной стены (фиг.4), либо в пустотелом блоке 9 подпорной стены (фиг.5).
В случае выполнения выемки 10 в каждом из пары смежных по высоте блоков 9 они должны быть размещены зеркально напротив друг друга, образуя единую полость 11 (Фиг.4, 6).
Решетчатый соединитель 1 может быть образован, по меньшей мере, из двух пальцеобразных элементов. Каждый имеет силовую 2 часть, расположенную на одной или двух параллельных направляющих 12 с возможностью перемещения по ней или им. Направляющая или направляющие 12 обладают гибкостью. Например, они могут быть выполнены из синтетической нити, троса, гибкой пластины и т.д.
Предлагаемый узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки работает следующим образом.
Поперечный разрез георешеток может быть выбран в зависимости от соответствия его значений по прочности на растяжение относительно заданных параметров для узла соединения. Поперечное ребро 4 звена 5 георешетки располагают в клещеоборазном захвате 3 решетчатого соединителя 1. Поперечное ребро 4 звена 5 георешетки упирается в площадку 8, при этом радиус округления горловины клещеобразного захвата центрируется на поперечном ребре 4 звена 5 георешетки (Фиг.4, 5, 6).
В случае, если решетчатый соединитель 1 расположен в единой 11 полости, образованной двумя выемками 10 в верхнем и нижнем блоках 9 (фиг.4), то решетчатый соединитель 1 обеспечивает соединение на основе сдвига между соприкасающимися поверхностями блоков 9, что исключает необходимость использования вспомогательных средств соединения блока с блоком.
В случае, если решетчатый соединитель 1 расположен в выемке 10, выполненной только в одном блоке 9 (фиг.3) или в пустотелом блоке 9 (фиг.5), решетчатый соединитель 1 обеспечивает сопротивление выталкиванию из узла соединения георешетки.
Решетчатый соединитель 1 (фиг.6) может быть образован из не менее двух пальцеобразных элементов с силовыми 2 частями на одном конце и с клешнеобразными захватами 3 - на другом, которые частично размещены на соответствующих силовых частях 2 и выполнены с ними за одно целое. В итоге они образуют пальцеобразный элемент. При этом силовые части 2 всех пальцеобразных элементов размещены на направляющей 12 с возможностью перемещения по ней. Оптимальный вариант такого решетчатого соединителя предусматривает десять-двадцать пальцеобразных элементов на направляющей, и сама направляющая выполнена в виде двух гибких тросов, проходящих через силовые части пальцеобразных элементов. Конкретное число расположения пальцеобразных элементов на гибкой направляющей зависит от требований конкретного выполнения системы соединяемых смежных по высоте блоков 9 и конструкции георешетки. В качестве последней могут быть применены и другие георешетки с иными по форме отверстиями.
Пример практического применения узла соединения георешетки с блоками подпорной стены проиллюстрирован (фиг.7) в виде многоярусного соединения блоков 9, образующих подпорную стенку. Решетчатый соединитель 1 размещен в выемках 10 блоков 9. Поперечное ребро 4 звена 5 георешетки размещено в клещеобразном захвате 3 и опирается на силовую 2 часть решетчатого соединителя 1, обеспечивая закрепление первого звена 5 георешетки в выемке 10 блока 9. Остальные звенья 5 георешетки расположены соответствующими горизонтальными рядами, между которыми помещен насыпной грунт.
Предлагаемый решетчатый соединитель, используемый в вышеописанном узле соединения георешетки с блоками подпорной стенки, может быть использован и в иных условиях, например для соединения между собой полотнищ георешетки при их укладке на полотно сооружаемой автодороги (на чертеже не показано). Особенно это может быть эффективно использовано, когда решетчатый соединитель имеет гибкую направляющую, на которой размещены десять-двадцать и более силовых частей пальцеобразных элементов с возможностью их перемещения по ней.
Таким образом разрешены некоторые из основных проблем, касающиеся соединения блоков сухой кладки с георешетками, используемыми в усиленных структурах, предназначенных для удержания почвы.