СПОСОБ АРМИРОВАНИЯ ГРУНТА
METHOD OF SOIL REINFORCEMENT

Заявляемое изобретение относится к области строительства, а именно, к укреплению армированием грунтов склонов, откосов, насыпей, оснований сооружений.
Наиболее близким к заявленному изобретению по наибольшему числу основных существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ армирования грунта, включающий укладку и засыпку грунтом армирующих лент, в котором армирующие ленты укладывают поперек насыпи на поверхность отсыпанного с выравниванием и уплотнением грунтового слоя и засыпают грунтом последующего слоя, один конец каждой армирующей ленты защемляют между габионами подпорной стенки, а другой выводят на противоположный откос насыпи, при этом армирующие ленты выполняют из полимерного материала, содержащего стальные проволоки, вытянутые вдоль поверхности армирующих лент, структурируют поперечными ребрами [Патент РФ №2482244, E02D 17/20 - прототип].
Недостатком способа является невозможность обеспечить равномерное по всей длине сцепление полимерных лент, содержащих стальные проволоки и структурированных поперечными ребрами, с грунтом насыпи, снижая тем самым воздействие на грунт сжимающих усилий, а следовательно, снижая устойчивость и надежность насыпи.
Недостатком способа также является сложность изготовления армирующих элементов, так как предусматривается раскрой на строительной площадке рулонного полимерного армированного материала на отдельные армирующие ленты с получением на концах нескольких полос и необходимостью последующего достаточно сложного крепления их в теле насыпи.
Кроме того, использование полимерной ленты, армированной стальной проволокой, увеличивает затраты на осуществление самого способа.
Технической задачей заявляемого способа является повышение устойчивости и эксплуатационной надежности грунтовой насыпи за счет повышения сил взаимодействия (сцепления) грунта насыпи с армирующим элементом при одновременном улучшении экологического состояния окружающей среды и снижении затрат на осуществление способа.
Техническая задача решатся тем, что в способе армирования грунта, включающем отсыпку, выравнивание, уплотнение грунтового слоя, устройство на поверхности грунтового слоя армирующих элементов и засыпку их грунтом последующего слоя, в котором устраиваемые на поверхности грунтового слоя насыпи армирующие элементы выполнены в виде бетонных плит, имеющих в своем теле вертикальные отверстия в виде усеченных к низу конусов, предназначенные для обеспечения фильтрационных процессов и повышения сцепления бетонных плит с грунтом после отсыпки насыпи, при этом бетонные плиты, устраиваемые на поверхности грунтового слоя насыпи, изготавливают заполнением бетонной смесью опалубки с размещенными внутри металлическими элементами в виде усеченных конусов, которые обеспечивают получение отверстий в бетонной плите, причем внутренние размеры опалубки соответствуют внешним размерам бетонной плиты, а положение бетонной плиты в теле насыпи, количество и расположение отверстий в плите обусловлены заданным расчетом, при этом бетонная смесь в качестве крупного заполнителя и армирующего материала содержит отходы литейного производства в виде шлака.
Сущность изобретения.
В грунтовых насыпях, состоящих из слабых грунтов, имеющих экстремальные геометрические параметры (высоту насыпи h, угол заложения откоса β), возникают области пластических деформаций, прогрессирование развития которых приводит к разрушению грунтового сооружения насыпи. Укрепление грунтов насыпей, склонов, откосов осуществляют армированием.
В предлагаемом способе армирование насыпей осуществляется бетонными плитами, устраиваемыми в теле насыпи. Бетонные плиты выполнены с отверстиями в виде усеченных к низу конусов, обеспечивающих протекание фильтрационных процессов и более прочное сцепление бетонных плит с грунтом после отсыпки насыпи. Бетонная смесь, из которой выполнены армирующие плиты, содержит в качестве крупного заполнителя отходы различных промышленных производств, например отходы литейного производства в виде шлаков, являющиеся армирующим материалом. По известным методикам определяют геометрические размеры и положение армирующих бетонных плит в теле насыпи, при котором обеспечиваются минимальные значения растягивающих напряжений, обеспечивая при этом процесс перераспределения напряжений в грунтовом массиве, который препятствует возникновению областей пластических деформаций, вызывающих разрушение насыпей, тем самым повышая степень устойчивости, а значит и долговечности грунтовых насыпей. Использование в бетонных плитах в качестве армирующего материала отходов промышленных производств не только решает вопрос утилизации промышленных отходов, но и значительно снижает затраты на осуществление способа.
Таким образом, армирование грунта насыпей, при котором обеспечивается процесс перераспределения напряжений в грунтовом массиве, препятствующий возникновению пластических деформаций, тем самым повышает устойчивость и эксплуатационную надежность, а следовательно, долговечность насыпей, что и является новым техническим результатом заявляемого способа.
Способ осуществляется следующим образом.
По известным методикам в соответствии с результатами расчетов определяют в насыпи размеры и положение армирующих плит. Затем по известной технологии производят отсыпку и уплотнение грунта до расчетной отметки расположения армирующей бетонной плиты, обеспечивая при этом заданное значение плотности грунта. На уплотненной поверхности грунта с помощью крана устанавливают сборно-разборную опалубку, включающую конические элементы из металла, устанавливаемые внутри опалубки, которые обеспечивают получение отверстий в бетонной плите. Внутренние размеры опалубки соответствуют внешним размерам плиты, устраиваемой в теле насыпи. Расположение отверстий внутри опалубки определяется в соответствии с заданным расчетом по известным методикам. В установленную таким образом опалубку при помощи насоса подается бетонная смесь, класс которой определятся нормативным документом. После твердения бетона производится переустановка опалубки и процесс повторяется. Поверх армирующих бетонных плит производят отсыпку и уплотнение следующего слоя насыпи.
Таким образом, армирование грунта насыпей по заявленному способу бетонными плитами с выполненными в них отверстиями позволяет повысить эксплуатационную надежность и долговечность грунтовой насыпи, а использование в качестве крупного заполнителя отходов промышленных производств обеспечивает утилизацию отходов и способствует улучшению состояния окружающей среды. Кроме того, использование отходов промышленных производств в виде шлаков в качестве армирующего материала в сравнении с металлической проволокой по прототипу, а также применение переналаживаемой оснастки с возможностью ее многократного использования позволяет значительно снизить затраты на осуществление способа, что также является преимуществами заявляемого способа.