ЗААНКЕРОВАННАЯ ТОНКАЯ СТЕНКА
ANCHORED THIN WALL

Изобретение относится преимущественно к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении причальных и подпорных стенок на грунтах, допускающих частичное погружение в них стенкообразующих элементов, а также при возведении подпорных стенок в промышленном и гражданском строительстве.
Незаанкерованная тонкая стека с погруженным в грунт основания нижним концом работает по схеме консольной балки. Свободная высота такой стенки обычно не более 3-4 м, и только при использовании сложных разгрузочных и экранирующих устройств и стальных элементов с большим моментом сопротивления можно довести свободную высоту незаанкерованной стенки до 4,5-8 м (Яковлев П.И., Тюрин А.П., Фортученко Ю.А. Портовые гидротехнические сооружения: Учебн. для сред. спец. учебн. завед. - М.: Транспорт, 1989. С.152-161).
Там же известна заанкерованная тонкая стенка, включающая лицевую стенку, элементы которой частично погружены в грунт основания, и расположенные в грунтовой засыпке анкерные тяги, каждая из которых выполнена из металла и одним концом посредством анкерного пояса присоединена к лицевой стенке, а другим концом посредством анкерной плиты защемлена в устойчивой части грунтовой засыпки.
Недостатки такой известной заанкерованной стенки заключаются в следующем:
- узлы крепления анкерных тяг к анкерному поясу и анкерной плите, а также наличие на тягах соединительных муфт препятствуют использованию анкерных тяг из высокопрочных сталей, что обуславливает высокую металлоемкость анкерных тяг;
- выполнение анкерных плит и присоединение к ним анкерных тяг усложняет работы и увеличивает их объемы;
- анкерные тяги необходимо снабжать антикоррозийным покрытием;
- анкерные тяги по всей длине загружены практически равномерно, что при расчетном усилии обуславливает в них высокую величину растяжения;
- анкерные тяги практически не производят армирующего воздействия на грунт и тем самым не уменьшают давление грунтовой засыпки на лицевую стенку.
Эти недостатки увеличивают расходование средств на возведение известной стенки.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в экономии средств, необходимых для возведения заанкерованной тонкой стенки. Технический же результат заключается в экономии металла и других материалов и в упрощении работ и уменьшении их объемов при выполнении анкерных тяг, а также в армировании анкерными тягами грунтовой засыпки, уменьшающем давления грунтовой засыпки на лицевую стенку.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что заанкерованная тонкая стенка имеет лицевую стенку, элементы которой частично погружены в грунт основания, и расположенные в грунтовой засыпке анкерные тяги, каждая из которых выполнена в виде гибкой ленты. Гибкая лента выполнена из полимерного материала и содержит в себе стальные проволоки, вытянутые вдоль гибкой ленты от одного ее конца до другого, а поверхность гибкой ленты с обеих ее сторон структурирована выполненными из полимера поперечными ребрами, повышающими интенсивность взаимодействия грунта и гибкой ленты. Гибкая лента присоединена к лицевой стенке с ее тыльной стороны путем охватывания на лицевой стенке цилиндрического элемента с образованием гибкой лентой одного или двух свободных концов, каждый из которых с выбором слабины защемлен в устойчивой части грунтовой засыпки.
Дополнительно:
- поверхность стальной проволоки структурирована неровностями;
- напротив каждого поперечного ребра на одной стороне гибкой ленты расположено поперечное ребро на другой стороне гибкой ленты;
- между поверхностью цилиндрического элемента и охватывающей его гибкой лентой расположена ленточная прокладка, которая выполнена преимущественно из кордной прорезиненной ткани и сопровождает сдвоенную после охватывания гибкую ленту за пределы пластинчатого сжима, расположенного на расстоянии от цилиндрического элемента не менее трех его диаметров;
- грунтовая засыпка ниже анкерных гибких лент армирована свободно расположенными гибкими лентами;
- лицевая стенка выполнена из ряда частично погруженных в грунт основания металлических шпунтов, при этом с тыльной стороны лицевой стенки к металлическим шпунтам прикреплена металлическая труба, которая расположена горизонтально и образует собой на лицевой стенке анкерно-распределительный пояс с цилиндрической под гибкие связи поверхностью;
- лицевая стенка выполнена из деревянных брусьев, горизонтально расположенных в пазах направляющих металлических двутавров, частично погруженных вертикально в грунт основания, при этом с тыльной стороны лицевой стенки к каждому металлическому двутавру прикреплен горизонтально расположенный цилиндрический элемент с возможностью вертикального перемещения вместе с охватывающей его гибкой лентой;
- цилиндрический элемент снабжен двумя крюками, которыми он с разных сторон стенки двутавра зацепляется за его тыльную полку с возможностью вертикального перемещения вместе с гибкой лентой.
Именно замена в известной тонкой стенке металлических анкерных тяг и их анкерных плит на полимерные гибкие ленты, которые содержат в себе стальные проволоки, а их свободные концы без анкерных плит защемлены в устойчивой части грунтовой засыпки, обеспечивает достижение ранее указанного технического результата.
Изобретения поясняются чертежами, на которых изображено:
- на фиг.1 - заанкерованная тонкая стенка с лицевой стенкой из ряда частично погруженных в грунт основания металлических шпунтов, поперечный разрез;
- на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1, горизонтальный разрез;
- на фиг.3 - поперечный разрез гибкой ленты;
- на фиг.4 - продольный разрез участка гибкой ленты;
- на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1, узел прикрепления металлической трубы, образующей анкерно-распределительный пояс, к металлическим шпунтам;
- на фиг.6 - разрез С-С на фиг.1, узел присоединения гибкой ленты к металлической трубе;
- на фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.1, узел защемления гибкой ленты в устойчивой части грунтовой засыпки;
- на фиг.8 - заанкерованная тонкая стенка с лицевой стенкой из деревянных брусьев, горизонтально расположенных в пазах направляющих металлических двутавров, частично погруженных в грунт основания, поперечный разрез;
- на фиг.9 - разрез И-И на фиг.8.
Пример 1. Заанкерованная тонкая стенка набережной (причала) имеет лицевую стенку 1, выполненную из ряда частично погруженных в грунт основания 2 металлических шпунтов 3, и расположенные в грунтовой засыпке 4 анкерные тяги 5 (фиг.1). Каждая анкерная тяга 5 выполнена в виде гибкой ленты 6 (фиг.2), а каждая гибкая лента 6 выполнена из полимерного материала и содержит в себе стальные проволоки 7 (фиг.3), вытянутые вдоль гибкой ленты 6 от одного ее конца до другого. Поверхность стальной проволоки 7 структурирована неровностями, которые могут быть созданы механическим рифлением или лазером. Поверхность же гибкой ленты 6 с обеих ее сторон структурирована выполненными из полимера поперечными ребрами 8, при этом напротив каждого поперечного ребра 8 на одной стороне гибкой ленты 6 расположено поперечное ребро 8 на другой стороне гибкой ленты 6 (фиг.4).
Каждая гибкая лента 6 присоединена к лицевой стенке 1 с ее тыльной стороны путем охватывания металлической трубы 9 с образованием гибкой лентой 6 двух свободных концов 10 и 11 (фиг.1 и 2). Эта труба 9 расположена горизонтально с тыльной стороны лицевой стенки 1, прикреплена к металлическим шпунтам 3 и образует собой анкерно-распределительный пояс лицевой стенки 1. Узел прикрепления включает гнутый U-образный элемент 12, гайки 13, шайбы 14 и выравнивающие прокладки 15 и 16 (фиг.5).
Каждая сдвоенная после охватывания гибкая лента 6 содержит пластинчатый сжим 17 (фиг.2), который расположен на расстоянии от металлической трубы 9 не менее трех ее диаметров и состоит из двух пластин 18, четырех болтов 19 с гайкой и шайбой каждый и двух резинокордных прокладок 20 (фиг.6). При этом между поверхностью металлической трубы 9 и охватывающей ее гибкой лентой 6 расположена ленточная прокладка 21, выполненная из высокопрочной кордной прорезиненной ткани и сопровождающая сдвоенную гибкую ленту 6 за 4 пределы пластинчатого сжима 17, а в клинообразную полость 22, ограниченную сверху и снизу ленточной прокладкой 20, помещен вкладыш 23. Этот вкладыш 23 выполнен из полимерной пены с заданным модулем упругости, например из пенополистирола. Необходимость удаления с гибкой ленты 6 поперечных ребер 8 в местах охватывания металлической трубы 9 и установки пластинчатого сжима 17 устанавливается проектом.
Каждый свободный конец 10 и 11 гибкой ленты 6 после выбора слабины посредством накладки 24 и шурупов (гвоздей) 25 прикрепляют к деревянному анкерному брусу 26, расположенному в устойчивой части 27 грунтовой засыпки 4. Этим самым осуществляется защемление концов 10 и 11 гибкой ленты 6 в устойчивой части 27 грунтовой засыпки 4 (фиг.7).
Грунтовая засыпка 4 ниже анкерных гибких лент 6, т.е. ниже анкерных тяг 5, армирована свободно расположенными гибкими лентами 28 (фиг.1), которые в конструктивном отношении могут быть аналогичны гибким лентам 6.
Особенности работы такой предложенной стенки заключаются в следующем:
1. Структурирование поверхности гибкой ленты 6 обеспечивает ее интенсивное взаимодействие с грунтовой засыпкой 4. Это производит защемление гибкой ленты 6 в устойчивой части грунтовой засыпки 4 без выполнения громоздких анкерных плит при одновременном армировании гибкими лентами 6 грунтовой засыпки 4. Последнее, особенно при дополнительном армировании грунтовой засыпки 4 свободно расположенными гибкими лентами 28, уменьшает давление грунтовой засыпки 4 на лицевую стенку 1, что позволяет уменьшить момент сопротивления, следовательно, и толщину металлического шпунта 3.
2. Структурирование поверхности стальной проволоки 7 увеличивает сцепление стальной проволоки 7 с полимером гибкой ленты 6, что повышает их взаимодействие.
3. Ленточная прокладка 21 в узле присоединения гибкой ленты 6 к металлической трубе 9 (фиг.6) предотвращает ленту 6 от перенапряжения, а стальную проволоку 7 от оголения при местном смятии полимера.
4. Полимерный материал гибкой ленты 6 защищает стальную проволоку 7 от коррозии.
Пример 2 (фиг.8 и 9). Конструктивные особенности изображенной на чертежах заанкерованной тонкой стенки заключаются в следующем.
1. Лицевая стенка 1 выполнена из деревянных брусьев 32, горизонтально расположенных в пазах направляющих металлических двутавров 33, частично погруженных вертикально в грунт основания 2. Брусья 32 с лицевой стороны обшиты двойным слоем досок 34, наклоненных в рядах в разные стороны под углом 45° к горизонту.
2. По высоте каждый металлический двутавр 33 заанкерован в три яруса гибкими лентами 35. При этом устройство самой гибкой ленты 35 аналогично ранее описанной в примере 1.
3. Каждая гибкая лента 35 присоединена с тыльной стороны лицевой стенки 1 к металлическому двутавру 33 путем охватывания цилиндрического элемента 36, который снабжен двумя крюками 37. Этими крюками 37 цилиндрический элемент 36 с разных сторон стенки двутавра 33 зацепляется за его тыльную полку 38 с возможностью вертикального перемещения вместе с гибкой лентой 35 посредством такого скользящего шарнира. При необходимости тыльная полка 38 двутавра 33 может быть усилена, например, металлической пластиной 39, которая на фиг.9 изображена пунктиром.
4. Гибкая лента 35 присоединена к лицевой стенке 1 с образованием одного свободного конца, поэтому она снабжена, например, тремя пластинчатыми сжимами 40 (фиг.8).
Такая тонкая стенка конструктивно проста и неметаллоемка. При этом многоярусное расположение анкерных гибких лент 35 дополнительно обеспечивает эффективное армирование грунтовой засыпки 4.
Целесообразно такую стенку экспериментально возвести на многоводной реке при создании временного меженного причала, затопляемого весною.
В приведенных примерах 1 и 2 тонкой стенки гибкая лента 6 по длине загружена неравномерно, что уменьшает удлинение ленты 6 в сравнении с ее равномерным растяжением допустимым усилием. Однако при использовании прочностных свойств высокопрочной стальной проволоки 7, работающей совместно с полимерным материалом гибкой ленты 6, удлинение такой анкерной тяги 5 может выйти за допустимую величину. Поэтому при проектировании заанкерованной тонкой стенки целесообразно предусмотреть строительный наклон лицевой стенки 1 сторону грунтовой засыпки 4 (на чертеже не показан).
Обозначения:
1 - лицевая стенка
2 - грунт основания
3 - металлические шпунты
4 - грунтовая засыпка
5 - анкерная тяга
6 - гибкая лента
7 - стальные проволоки
8 - поперечные ребра
9 - металлическая труба (то же: анкерно-распределительный пояс)
10 и 11 - свободные концы гибкой ленты
12 - гнутый U-образный элемент
13 - гайка
14 - шайба
15 и 16 - выравнивающие прокладки
17 - пластинчатый сжим
18 - пластина
19-болт
20 - резинокордная прокладка
21 - ленточная прокладка
22 - клинообразная полость
23 - вкладыш
24 - накладка
25 - шуруп (гвоздь)
26 - деревянный анкерный брус
27 - устойчивая часть грунтовой засыпки
28 - свободно расположенные гибкие ленты
29 - оголовок лицевой стенки
30 - замок металлического шпунта
31 - кол
а - ширина гибкой ленты
δ - толщина гибкой ленты
h - высота поперечного ребра
d - толщина поперечного ребра
с - шаг поперечного ребра
Пример 2:
32 - деревянный брус
33 - металлический двутавр
34 - доски
35 - гибкая лента
36 - цилиндрический элемент
37 - крюк
38 - полка (двутавра)
39 - пластина усиления полки двутавра
40 - пластинчатый сжим