УСТРОЙСТВО ДЛЯ СОЗДАНИЯ БАРЬЕРА ПО МЕСТУ ПОСЛЕ УСТАНОВКИ И СПОСОБ ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
DEVICE FOR MAKING BARRIER IN SITU AFTER INSTALLATION, AND APPLICATION METHOD THEREOF

Настоящее изобретение относится к устройству для создания барьера по месту после установки, а более конкретно, к многослойному устройству, создающему среду для инжекции после установки ремонтных веществ, таких как водозащитные смолы или цементы, инсектициды, средства против коррозии формы, ингибиторы коррозии и тому подобное.
Общим требованием в подземных структурах, таких как туннели, шахты и большие здания с подземными фундаментами, является то, чтобы структуры были водонепроницаемыми. Таким образом, главным является предотвращение контакта подземных вод с пористыми частями структур или связок, которые обычно состоят из бетона. Является также важным удаление воды, присутствующей в пустотах такого бетона, поскольку такая вода может расширяться при низких температурах и вызывать образование трещин в бетоне или может вступать в контакт с частями структуры, содержащими железо, приводя к окислению и ухудшению свойств материала. По этой причине разрабатываются устройства для удаления воды из структуры бетона и для предотвращения контакта воды со структурой бетона.
Попытки удаления грунтовых вод из структуры бетона включают в себя проницаемую прокладку и лист поглотителя. Оба они поглощают воду рядом с собой, унося ее из структуры бетона. Однако этот тип системы является ограниченным, поскольку она не может вводить текучую среду или газообразное вещество в бетон и поскольку удаляется только та вода, которая находится в контакте с системой. В дополнение к этому, эта система не обеспечивает водонепроницаемого барьера.
Среди попыток предотвращения контакта воды со структурой бетона имеется установка водонепроницаемой прокладки между системой креплений и бетонной формой. Этот способ не работает, если водонепроницаемая прокладка протыкается арматурой или другими острыми объектами, что является обычным на строительных площадках. В таком случае может быть необходимым, чтобы бетонная форма разбиралась, для того чтобы можно было установить новую водонепроницаемую прокладку. Такая разборка требует большого времени и денежных затрат. Следовательно, была бы предпочтительной установка системы, которая предусматривает использование вторичной водонепроницаемой альтернативы, в случае разрушения начального водонепроницаемого слоя. В дополнение к этому, попытки предотвращения контакта воды со структурой бетона включают в себя установку мембраны, которая набухает при контакте с водой. Хотя этот тип мембраны является эффективным при поглощении воды и расширении с образованием барьера для воды, этот тип мембраны является ограниченным в своей способности к набуханию. По этой причине было бы предпочтительным создание системы, которая является неограниченной в своей способности к набуханию, посредством добавления материала до тех пор, пока протечка не будет устранена.
Другая попытка решения этой проблемы описана в "Achieving Dry Stations and Tunnels with Flexible Waterproofing Membranes", published by Egger, et al. 02.03.2004, которая описывает гибкую мембрану для гидроизоляции туннелей и подземных структур. Гибкая мембрана содержит первый и второй слои, которые устанавливаются отдельно. Первый слой представляет собой нетканый полипропиленовый геотекстиль, который служит в качестве прокладки против давления, прикладываемого во время размещения конечной прокладки, когда мембрана жестко прижимается к расположенному под ней слою. Первый слой также переносит воду в трубы в основании мембраны, в открытой системе. Второй слой обычно представляет собой мембрану из поливинилхлорида (PVC) или мембрану из модифицированного полиэтилена (РЕ) и устанавливается поверх первого слоя. Водонепроницаемая мембрана разделяется на секции посредством приваривания барьеров для воды к мембране в ее основании. Протечка детектируется посредством труб, проходящих от водонепроницаемой мембраны к наружной поверхности прокладки на бетон. Трубы располагаются в высоких и низких точках каждой выделенной секции. Если детектируется протечка, жидкий цементный раствор низкой вязкости может инжектироваться через трубы, расположенные ниже. Однако сварка и отдельная установка первого и второго слоев делают эту систему гидроизоляции сложной при установке, требуя, таким образом, работников высокой квалификации.
По этой причине было бы преимущественным создание многослойного устройства по месту для герметизации бетона после установки, а более конкретно, создание среды для инжекции после установки водозащитной смолы.
Одной из задач настоящего изобретения является создание единого покрытия, которое содержит первый слой, обеспечивающий начальную водонепроницаемую поверхность. Другой задачей настоящего изобретения является создание вторичного, ремонтного слоя, который работает, когда первый слой разрушается. Дополнительной задачей настоящего изобретения является обеспечение того, чтобы такая многослойная система устанавливалась быстро и легко. Дополнительная задача настоящего изобретения делает возможным выборочное введение жидкого вещества в конкретные области структуры.
Соответственно, задачей настоящего изобретения является создание двухслойного слоя, который:
имеет водонепроницаемый слой, обеспечивающий первый уровень защиты от проникновения воды;
имеет вторую, ремонтную защиту от проникновения воды посредством ввода жидкого вещества в структуру;
делает возможным введение жидкого вещества по месту;
делает возможным выборочное введение жидкого вещества в конкретные области структуры;
может прикрепляться к разнообразным поверхностям;
легко и быстро устанавливается.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут ясны из следующего далее описания прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
На чертежах изображено:
на фиг.1 - вид в поперечном разрезе предпочтительного варианта осуществления системы доставки текучих сред;
на фиг.2 - изометрический вид системы доставки текучих сред с перекрывающейся выступающей частью;
на фиг.3 - вид спереди множества систем доставки текучих сред, установленных в систему крепления;
на фиг.4 - вид сбоку системы доставки текучих сред, установленной между арматурной матрицей и системой крепления;
на фиг.5 - вид сбоку системы доставки текучих сред, установленной между структурой бетона и системой крепления;
на фиг.6 - изометрический вид разделенной на отделения системы доставки текучих сред с присоединенными механизмами для распределения текучих сред.
На фиг.1 изображен предпочтительный вариант осуществления системы доставки веществ 100.
Система доставки веществ 100 представляет собой многослойную систему для доставки веществ в структуру по месту, где многослойная система имеет, по меньшей мере, два слоя. В предпочтительном варианте осуществления - система ввода веществ 100, состоящая из трех соединенных между собой слоев: первого слоя 130, промежуточного слоя 120 и второго слоя 110, и, по меньшей мере, одной системы трубок 150 (показано на фиг.6). Хотя предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения состоит из трех слоев, соединенных вместе, являются возможными и альтернативные многослойные конфигурации.
Первый слой 130 предпочтительно является полупроницаемым. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения первый слой 130 должен быть изготовлен из материала, пригодного для проникновения через него текучих сред, в то же время предотвращая прохождение бетона или других сходных с ним структурных конструкционных материалов. Полипропиленовый или полиэтиленовый нетканый геотекстиль является пригодным для использования. В дополнение к этому, и другие материалы, известные в данной области, могут быть предпочтительными, в зависимости от конкретного применения.
Второй слой 110 представляет собой непроницаемый слой, который предпочтительно является водонепроницаемым и самогерметизирующимся. Второй слой 110 может представлять собой асфальтовый лист или другой сходный материал, известный в данной области. Второй слой 110 может иметь адгезив, фиксированный на внутренней стороне второго слоя 114, на наружной стороне второго слоя 112 или на обеих сторонах 112 и 114. Адгезив на внутренней стороне второго слоя 114 делает возможным соединение соседних панелей системы ввода веществ 100. Адгезив на наружной стороне второго слоя 112 помогает при фиксировании системы ввода веществ 100 на системе крепления 20 (показана на фиг.4 и 5).
Промежуточный слой 120 представляет собой слой для создания пустот, делающий возможным прохождение потока текучего вещества через систему ввода веществ 100. Промежуточный слой 120 может формироваться посредством открытой решетки из волокон достаточной жесткости для сохранения наличия пустот, когда направленная внутрь сила прикладывается к системе ввода веществ 100. Полипропиленовая решетка или другой материал со сходной жесткостью является предпочтительным. Присутствие промежуточного слоя 120 делает возможным каналирование текучих веществ через систему ввода веществ 100. Промежуточный слой 120 либо каналирует воду прочь от структурного строительного материала 200, либо создает среду для транспортировки текучего вещества к структурному строительному материалу 200.
На фиг.2 показаны второй слой 110, промежуточный слой 120 и первый слой 130, которые жестко соединены, при этом промежуточный слой 120 расположен между вторым слоем 110 и первым слоем 130. Второй слой 110, промежуточный слой 120 и первый слой 130 определяются, каждый, посредством множества сторон, соответственно, образующих периметр второго слоя 116, периметр промежуточного слоя 122 и периметр первого слоя 132. В предпочтительном варианте осуществления периметр промежуточного слоя 122 и периметр первого слоя 132 являются пропорциональными по размерам, так что периметр проницаемого слоя 122 и периметр полупроницаемого слоя 132 имеют эквивалентные размеры. Промежуточный слой 120 и первый слой 130 имеют первую ширину, которая простирается горизонтально по слоям. Периметр второго слоя 116 является частично пропорциональным периметру промежуточного слоя 122 и периметру первого слоя 132, так что, по меньшей мере, две стороны периметра второго слоя 112 имеют размеры, эквивалентные соответствующим сторонам периметра промежуточного слоя 122 и периметра первого слоя 132. Второй слой 110 имеет вторую ширину, которая простирается горизонтально по второму слою 110. Вторая ширина второго слоя 110 больше, чем первая ширина промежуточного слоя 120 и первого слоя 130. Таким образом, как показано на фигурах 2 и 3, когда нижние края первого слоя 130, промежуточного слоя 120 и второго слоя 110 совмещаются, выступающая часть второго слоя 114Е простирается наружу на расстояние выступающей части 115, по меньшей мере, от одной стороны первого слоя 130 и промежуточного слоя 120. Выступающая часть второго слоя 114Е создает подкладку для установки системы ввода веществ 100 на ней, тем самым устраняя потенциальную слабость на стыке, где соприкасаются панели системы ввода веществ 100.
В предпочтительном варианте осуществления, показанном на фигурах 4 и 5, устанавливается система крепления 20 для удерживания земли 10, когда извлекается большое количество грунта. Система крепления 20 включает в себя обычные технологии крепления, такие как двутавровые балки со сваями и торкретированием. Система ввода веществ 100 жестко соединена с наружной поверхностью системы крепления 22. Как было указано ранее, система ввода веществ 100 может присоединяться к наружной поверхности системы крепления 22 посредством нанесения адгезива на наружную сторону второго слоя 112 и фиксирования наружной стороны второго слоя 112 на наружной поверхности системы крепления 22. Альтернативно, система ввода веществ 100 может присоединяться к наружной поверхности системы крепления 22 посредством прохождения гвоздей или других сходных средств крепления через систему ввода веществ 100 и внутрь системы крепления 20. В предпочтительном варианте осуществления второй слой 110 является самогерметизирующимся. Таким образом, пробивание второго слоя 110 множеством гвоздей практически не повлияет на способность второго слоя 110 к созданию водонепроницаемого барьера.
На фиг.3 и 6 показана система ввода веществ 100, которая покрывает собой наружную поверхность системы крепления 22. Система ввода веществ 100 может вырезаться любого размера в зависимости от применения. Если одна система ввода веществ 100 не перекрывает желаемую площадь, множество панелей системы доставки веществ 100 используются совместно для обеспечения гидроизоляционной защиты. Как отмечалось ранее, система ввода веществ 100 может содержать выступающую часть второго слоя 114Е для укрепления стыка между соседними панелями системы ввода веществ 100. Таким образом, первая панель системы ввода веществ 100 жестко присоединяется к наружной поверхности системы крепления 22, при этом выступающая часть второго слоя 114Е простирается наружу на наружной поверхности системы крепления 22. Вторая панель системы ввода веществ 100 перекрывает выступающую часть второго слоя 114Е первой панели системы ввода веществ 100, тем самым перекрываются первая и вторая панели системы ввода веществ 100. Этот процесс повторяется до тех пор, пока множество панелей системы ввода веществ 100 не покроют собою наружную поверхность системы крепления 22. Участок перекрывания между соседними панелями системы ввода веществ 100 предпочтительно простирается вертикально. Верхний конечный край системы ввода веществ 100, ближний верхний край строительной формы (не показан), герметизируется посредством механизма герметизации 105. Механизм герметизации 105 предотвращает высвобождение инжектируемой текучей среды через верх системы ввода веществ 100. Механизм герметизации 105 может представлять собой зажим или другое сходное зажимное устройство для герметизации верхнего конечного края системы ввода веществ 100.
На фиг.6 изображена разделительная полоска 162, которая жестко присоединяется при вертикальной ориентации между точками соединения соседних систем ввода веществ 100. В предпочтительном варианте осуществления разделительная полоска 162 имеет адгезивную поверхность, тем самым делая возможной быструю и надежную установку разделительной полоски 162. Альтернативно, разделительная полоска 162 может устанавливаться посредством прохождения множества гвоздей или сходных средств крепления через разделительную полоску 162. Выступающая часть второго слоя 114Е может быть такой ширины, чтобы соответствовать разделительной полоске 162 и по-прежнему делать возможным соединение с соседней панелью системы ввода веществ 100.
Разделительная полоска 162 предпочтительно состоит из материала, который набухает при контакте с водой. Когда вода взаимодействует с разделительной полоской 162, разделительная полоска 162 расширяется наружу, тем самым устраняя сообщение между стыкующимися системами ввода веществ 100. Таким образом, разделительная полоска 162 создает отделения из каждой панели системы ввода веществ 100. Разделение на отделения делает возможной выборочную инжекцию текучей среды или газа в заданную панель системы ввода веществ 100. Альтернативно, разделительная полоска 162 формируется из ненабухающего материала. Когда разделительная полоска 162 является ненабухающей, структурный строительный материал 200 формируется вокруг разделительной полоски 162, при этом заполняя любые пустоты и образуя уплотнения между соседними системами ввода веществ 100.
На фиг.4 и 6 показана, по меньшей мере, одна трубка 150, которая соединяется с зацеплением с панелью системы ввода веществ 100. Трубка 150 является цилиндрической с входом 152, выходом 154 и цилиндром 156, простирающимся между ними. Множество зубцов (не показаны) простирается наружу из выхода 154 и зацепляется с первым слоем 130, с тем чтобы сделать возможным инжекцию текучей среды в первый слой 130 через промежуточный слой 120. Цилиндр 156 простирается через арматурную матрицу 210, при этом вход 152 завершается вне формы структурного строительного материала (не показан). Цилиндр 156 может крепиться к арматурной матрице 210 посредством хомутов, зажимов или других сходных средств крепления. Необходимое количество трубок 150 зависит от размера камеры 160. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения трубки 150 должны располагаться в нижней точке 164, средней точке 166 и верхней точке 168.
В предпочтительном варианте осуществления, изображенном на фиг.4, структурный строительный материал 200 вставляется в форму (не показана). Структурный строительный материал 200 может представлять собой бетон, гипс, керамику, шлакобетон, кирпич, дерево, пластик, пену или другие сходные синтетические или природные материалы, известные в данной области. Второй слой 110 системы ввода веществ 100 предусматривает первичную водонепроницаемую защиту. Если определяется, что второй слой 110 пробит или не срабатывает, что приводит к протечке воды в структурный строительный материал 200, текучее вещество может закачиваться в панель системы ввода веществ 100, расположенную вблизи протечки. Текучее вещество вводится в такую панель системы ввода веществ 100 через трубку 150, постепенно продвигаясь вверх, при этом текучее вещество контролируемым образом вводится в нижнюю точку 164 панели системы ввода веществ 100, затем в среднюю точку 166 панели системы ввода веществ 100, а затем в верхнюю точку 168 панели системы ввода веществ 100. Краситель может добавляться к текучему веществу, делая возможным визуальное определение того, когда прекращать закачку текучего вещества в панель системы ввода веществ 100. Когда краситель в текучем веществе вытекает из структурного строительного материала 200, тем самым показывая, что выбранная система ввода веществ 100 полностью пропитывается, закачку прекращают.
Первый слой 130 пропускает текучее вещество в пространство между первым слоем 130 и структурным строительным материалом 200. Когда текучее вещество представляет собой гидрофильную жидкость, текучее вещество взаимодействует с любой присутствующей водой, тем самым вызывая расширение текучего вещества, и оно становится непроницаемым, создавая непроходимый водонепроницаемый слой. Таким образом, если происходит разрушение во втором слое 110, может создаваться вторичный водонепроницаемый барьер.
Альтернативно, различные текучие вещества могут вводиться в систему ввода веществ 100 в зависимости от ситуации. Если целостность структурного строительного материала 200 ослабляется, смола для упрочнения структурного строительного материала 200 может инжектироваться в систему ввода веществ 100 для ремонта структурного строительного материала 200. Альтернативно, газ может инжектироваться в систему ввода веществ 100 для создания защиты формы, ингибирования коррозии, доставки инсектицида или других сходных целей.
В отдельном и отличном варианте осуществления настоящего изобретения промежуточный слой 120 может быть полностью заменен первым слоем 130.
В отдельном и отличном варианте осуществления настоящего изобретения система ввода веществ 100 непосредственно крепится к земле, например, в туннеле или шахте. В этом варианте осуществления система ввода веществ 100 устанавливается на внутренней поверхности туннеля. Первый слой 130 располагается напротив поверхности туннеля, а второй слой 110 смотрит внутрь пространства туннеля. Система ввода веществ 100 может жестко присоединяться посредством нанесения адгезива на первый слой 130, прохождения гвоздей через систему ввода веществ 100 или сходных средств крепления, известных в данной области. Система ввода веществ 100 устанавливается в виде вертикальных сегментов, что сходно со способом, описанным выше для предпочтительного варианта осуществления. Однако множество трубок 150 не является необходимым в альтернативном варианте осуществления.
После установки системы ввода веществ 100 на поверхности туннеля структурный строительный материал 200 может устанавливаться непосредственно на второй слой 110.
В альтернативном варианте осуществления (не показан), если произошло разрушение в системе ввода веществ 100, оператор может просверлить множество отверстий через структурный строительный материал 200, прекращая после прохождения второго слоя 110. Такие отверстия обеспечивали бы доступ текучей среды в промежуточный слой 120. Жидкое вещество (не показано) закачивалось бы потом через отверстия, тем самым вводя жидкое вещество в промежуточный элемент 120. Промежуточный слой 120 каналирует жидкое вещество в системе ввода веществ 100, в конечном счете делая возможным проникновение жидкого вещества через первый слой 130.
Указанное выше описание настоящего изобретения иллюстрирует предпочтительный вариант его осуществления. Могут быть проделаны различные изменения в деталях иллюстрируемой конструкции в рамках прилагаемой формулы изобретения без отклонения от существа настоящего изобретения. Настоящее изобретение должно ограничиваться только формулой изобретения и ее эквивалентами.