СПОСОБ АРМИРОВАНИЯ ГРУНТА
METHOD FOR REINFORCEMENT OF SOIL

Изобретение относится к области строительства, а именно к укреплению армированием грунтов склонов, откосов, насыпей, засыпок подпорных стенок, а также оснований сооружений.
Армирование грунта выполняют путем укладки и засыпки грунтом армирующих элементов, изготовляемых из различных материалов, - металла, железобетона, тканевых кордов, стекловолокна и полимеров. Принято считать, что для армирования грунтов наиболее эффективны армирующие элементы из полимерных материалов, такие как тканые и нетканые геотекстили, георешетки, геосетки и геомембраны.
Общие недостатки армирующих элементов из полимерных материалов заключаются в следующем. Во-первых, все они образуют в грунте сплошную армирующую прослойку, что обуславливает их высокую материалоемкость. Во-вторых, деформации армирующих элементов за счет ползучести полимеров могут превысить допустимые величины, что ограничивает в них допустимые растягивающие нагрузки. При этом не всегда обеспечивается качественное взаимное зацепление грунта и геосетки или геомембраны, особенно на песчаных и супесчаных участках. Все это снижает эффективность работы армирующих элементов из полимерных материалов, следовательно, и эффективность способа армирования грунта такими армирующими элементами в целом.
Известны армирующие элементы в виде металлопластиковых (то же: сталеполимерных) геосеток. Такие геосетки за счет сочетания пластика и металла обладают высокой прочностью и малой деформацией ползучести, поэтому они чаще всего могут использоваться при армировании грунта засыпки высокой подпорной стенки [1]. Недостаток же способа армирования грунта металлопластиковыми сетками заключается в его материалоемкости, а также в недостаточном взаимном зацеплении грунта и геосетки.
Известен способ армирования грунта, включающий укладку и засыпку грунтом гибких армирующих лент [2], при этом концы армирующих лент могут быть вплетены в гибкую ограждающую поверхность, образующей стену [3], или размещены с забутовкой в одном из блоков, образующих стену [4].
В этих известных способах передача растягивающих усилий с грунта на армирующую ленту в существенной мере происходит не непосредственно при их взаимодействии, а через стену, что обуславливает высокие нагрузки от грунта сначала на стенку, а затем и на армирующие ленты. Все это повышает материалоемкость и затраты при осуществлении способов и снижает эффективность этих способов в целом.
Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении эффективности способа армирования грунта, а технический же результат заключается в повышении прочности полимерной армирующей ленты и в повышении интенсивности взаимодействия грунта и армирующей ленты.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что способ включает укладку и засыпку грунтом армирующих лент, каждая из которых выполнена из полимерного материала и содержит в себе стальные проволоки, вытянутые вдоль армирующей ленты от одного ее конца до другого. Поверхность армирующей ленты с обеих сторон структурирована выполненными из полимера поперечными ребрами, повышающими интенсивность взаимодействия грунта и армирующей ленты. При этом напротив каждого поперечного ребра на одной стороне армирующей ленты расположено поперечное ребро на другой стороне армирующей ленты. Дополнительно поверхность стальной проволоки структурирована неровностями, а концы армирующих лент разрезают в продольном направлении с образованием двух или более полос, которые укладывают веером.
Изобретение поясняется чертежами, на которых схематично изображены:
на фиг.1 - земляная насыпь железнодорожного пути, послойно укрепленная армирующими лентами, поперечный разрез;
на фиг.2 - две смежные армирующие ленты в раскатанном по поверхности слоя грунта виде, вид сверху;
на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2, поперечный разрез армирующей ленты;
на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2, продольный разрез участка армирующей ленты.
Пример. Двухколейный железнодорожный путь прокладывают в стесненной застройками местности. В целях уменьшения занимаемой площади относительно высокую грунтовую насыпь (далее: насыпь) 1 пути выполняют обжатого в поперечном сечении профиля. Обжатие насыпи 1 осуществляют путем послойного армирования грунта насыпи 1 армирующими лентами 2, а на особо стесненных участках и путем дополнительного выполнения подпорной стенки 3 из габионов 4 (фиг.1).
Каждая армирующая лента 2 выполнена из полимерного материала и содержит в себе стальные проволоки 5, вытянутые вдоль армирующей ленты 2 от одного ее конца до другого, а поверхность армирующей ленты 2 с обеих сторон структурирована выполненными из полимера поперечными ребрами 6 (фиг.3 и фиг.4). Напротив каждого поперечного ребра 6 на одной стороне армирующей ленты 2 расположено поперечное ребро 6 на другой стороне армирующей ленты 2, что образует каждый раз пару смежных ребер. Такое парное расположение поперечных ребер 6 упрощает силовое взаимодействие армирующей ленты 2 с грунтом насыпи 1 и делает его с обеих сторон армирующей ленты 2 более равномерным.
Армирующая лента 2 работает на растяжение, а ее основным силовым элементом являются стальные проволоки 5. Однако передача растягивающих усилий с грунта насыпи 1 на стальные проволоки 5 может ограничиться недостаточностью сцепления полимера с поверхностью стальной проволоки 5. Поэтому целесообразно поверхность стальной проволоки 5 структурировать неровностями, которые могут быть созданы механическим рифлением или лазером.
При осуществлении способа армирующие ленты укладывают поперек насыпи 1 на поверхность отсыпанного с выравниванием и уплотнением грунтового слоя 7 (слои с 1-го по 4-й) и засыпают грунтом последующего слоя 7. При этом один конец 8 каждой армирующей ленты 2 защемляют между габионами 4 подпорной стенки 2, а другой конец 9 выводят в свободном виде на противоположный свободный откос 10 насыпи 1.
В примере высота грунтового слоя 7 принята равной высоте габиона 4, которая обычно равна 1,0 метр. Ширину и толщину армирующей ленты 2 и расстояние между их осями 12, размеры поперечных ребер 6 и расстояние между ними, а также число и диаметр стальной проволоки 5 задают исходя из местных условий и данных расчета - см. чертежи и обозначения.
Целесообразно свободный конец армирующей ленты 2 разрезать в продольном направлении, например, на три полосы 11 и уложить их на поверхность грунтового слоя 7 веером. Это повысит качество армирования грунта непосредственно у свободного откоса 10.
Армирование грунта полимерной лентой 2, содержащей внутри стальную проволоку 5, а на поверхности поперечные ребра 6, обеспечивает высокую прочность ленты 2 при ее малой растяжимости и повышает интенсивность взаимодействия грунта и армирующей ленты 2, что повышает эффективность способа армирования грунта в целом.
Обозначения
1 - грунтовая насыпь (далее: насыпь)
2 - армирующие ленты
3 - подпорная стенка
4 - габионы
5 - стальные проволоки
6 - поперечные ребра
7 - грунтовый слой
8 - конец ленты (защемленный)
9 - конец ленты (свободный)
10 - откос (свободный)
11 - полоса (на конце ленты)
12 - ось армирующей ленты
13 - ось железнодорожного пути
14 - шпала
15 - рельс
16 - водоотводящая канава
17 - покрытие проезда
18 - дренажный слой
19 - естественная поверхность земли
а - ширина ленты
δ - толщина ленты
в - расстояние между лентами в плане
h - высота ребра
d - толщина ребра
с - шаг ребра
Источники информации
1. Http://tp-geosintetika.ru/goods_category/geosetka.html от 19/07/2011. Металлопластиковая геосетка.
2. ЕР 0232175 А1, опубл. 12.08.87.
3. Патент Российской Федерации №2181407, кл. Е02В 3/06, опубл. 20,04,2002.
4. Заявка на изобретение Российской Федерации №2006137277, кл. E02D 29/02, опубл. 10.05.2008.