ГАБИОН

Полезная модель относится к области строительства укрепленных покрытий грунтовых поверхностей, может быть использовано для изготовления конструкций габионов и/или геосинтетических матрацев, применяемых для укрепления водоотводных канав от размыва, откосов, конусов мостов, оснований автомобильных дорог, аэродромов, промышленных и строительных площадок, а также береговых линий, русел водоемов, при благоустройстве и строительстве объектов гидротехнического, гражданского и промышленного строительства и т.п.
Известен габион, состоящий из металлической сетчатой оболочки и заполнителя, в качестве которого использован гидравлически активный металлургический шлак (см. авторское свидетельство СССР №1141143, МПК Е02В 3/12, опубл. 23.02.1985 г.).
Недостатком известной конструкции является ограниченность его применения, так как в качестве заполнителя используется только металлургический шлак.
Известно армобутобетонное крепление, содержащее сетку и камни, при этом крепление состоит из армобутобетонных инертных блоков, разбитых в плане конструктивно-деформационными швами на квадраты или прямоугольники, взаимосвязанные между собой со всех четырех сторон сильнодеформируемой сеткой рабицей и образованные послойным чередованием плотно уложенных камней и высокопрочного раствора, в который уложена сетка рабица, причем размеры фракций камней от нижележащего слоя к вышележащему выполнены возрастающими, а размеры ячеек сетки рабицы не превышают размеров фракций камней нижележащего слоя, и величина их выполнена возрастающей от нижележащего слоя к вышележащему (см. патент РФ №2200793, МПК Е02В 3/12, E02D 17/20, опубл. 20.03.2003 г.).
Известная конструкция не технологична и трудоемка, так как требует приготовления высокопрочного раствора, ручной сортировки и укладки камней. Кроме того, это приводит к удорожанию процесса укрепления различных поверхностей.
Известен грунтогабион, включающий сетчатый каркас из металлической проволоки в форме блока с заполнителем, при этом в пределах сетчатого каркаса уложен внутренний чехол из синтетического геотекстильного материала или стеклоткани, а в качестве заполнителя используется дисперсный материал, в том числе теплоизолирующий, преимущественно уплотненный прессованием (см. патент РФ №2131493, МПК Е02В 3/12, Е02В 3/04, E02D 17/20, опубл. 10.06.1999 г.).
Известная конструкция также трудоемка и ограничена применением теплоизолирующего дисперсного материала, а также синтетического геотекстильного материала или стеклоткани, имеющих ограниченный срок службы и существенно повышающих стоимость конструкции.
Известна также конструкция габионов, в которой используется камень-заполнитель размером 125-200 мм (но не более 250 мм). Минимальный размер камня должен быть не меньше размера ячейки сетки. Допускается присутствие 5-7% камня меньшего размера, который должен находиться в центральной части габиона. Матрасы Рено толщиной 170, 230, 300 мм заполняются в один прием, без связывающих скоб. Габионы заполняются вручную или механизированно (см. Инструкция по сборке и установке габионов и матрацев Рено. - ООО «Габионы Маккаферри СНГ». Москва. 2003. - 11 с. [2]).
Недостатком известного технического решения является обязательное нормирование показателей размеров щебня и невозможность полного использования средних фракций щебня размером 70-100 мм.
Недостатками каменных габионов Маккафери являются ограниченность их применения, поскольку необходимо заполнение каркасов камнем большего размера, чем фракционированный щебень, что возможно только при наличии каменных карьеров, например в горных условиях со скальными породами или в руслах горных рек; высокая трудоемкость работ вручную при заполнении сеточных каркасов камнем с подбором лицевых облицовочных камней, высокая стоимость, поскольку конструкция связана с необходимостью использования дорогостоящего камня.
Известна конструкция клети, приспособленная для заполнения наполнителем для получения строительного блока, один из вариантов которой содержит имеющие с внутренней стороны облицовочный материал, сетчатые панели, соединенные с возможностью складывания по форме клети и раскладывания на плоскость, при этом панели соединены с возможностью перехода клети из сложенного положения в расправленное при раздвигании противолежащих панелей друг от друга (см. патент РФ №2073085, МПК E02D 29/02, Е02В 3/12, опубликовано: 10.02.1997 г.).
В известном техническом решении конструкции содержат по существу клети из проволочной сетки, образующие конфигурацию в виде строительного блока, которые заполняют скальной породой, камнем и булыжником и т.п. материалами. Камень обычно помещают непосредственно внутри поверхности клети с тем, чтобы он был видим сквозь клеть, и в этой связи камень обычно обрабатывают и укладывают в виде стенки с тем, чтобы он имел внешний вид повышенного качества, поскольку часто каменные поверхности оставляют открытыми.
Недостатком известного технического решения является обязательное нормирование показателей размеров камня и невозможность использования доступных на рынке и недорогих средних фракций щебня размером 70-100 мм.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является габион, выполненный в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно щебнем твердых пород фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки (см. патент на полезную модель РФ RU №113278, опубликовано 10.02.2012)
Недостатком известной конструкции является высокий отход щебня при заполнении им внутреннего объема сетчатой конструкции.
Это обусловлено тем, что поставка фракции щебня происходит со значительной вариацией гранулометрического состава, из-за чего во фракции присутствует щебень более мелких фракций, который при устройстве габиона идет в отход.
Задачей настоящего изобретения является удешевление конструкции и снижение трудоемкости работ по укреплению покрытий грунтовых поверхностей.
Техническим результатом, достигаемым в результате решения поставленной задачи, является оптимизация размеров клети и ее ячеек за счет их соотнесения с размерами фракций щебня.
Поставленная задача достигается тем, что в габионе, выполненном в виде проволочного сетчатого каркаса, заполненного дисперсным материалом, преимущественно щебнем твердых пород, согласно полезной модели, дисперсный материал заполнителя каркаса выполнен в виде фракции щебня с нижним размером диапазона менее и/или равным размерам ячейки сетки клети, а сетчатый каркас выполнен высотой 12÷16 см и с размерами ячейки 7,5÷9×8÷11,5 см.
Кроме того, сетчатый каркас содержит, по крайней мере, один внутренний защитный слой, образованный фракцией щебня с нижним размером диапазона менее и/или равным размерам ячейки сетки каркаса, а фракция щебня внутреннего защитного слоя имеет диапазон 7,0÷10,0 см.
Помимо того, сетчатый каркас может содержать, по крайней мере, один внешний лицевой слой, образованный фракцией щебня с меньшим размером диапазона фракции щебня, образующего внутренний защитный слой.
Причем внутренний защитный слой в каркасе коробчатой и цилиндрической формы расположен на верхней и, по крайней мере, на одной боковой стороне, а в каркасе матрасно-тюфячной формы - на их верхней стороне.
Заявляемая совокупность признаков позволяет использовать щебень средних и мелких фракций за счет оптимизации размеров клети и ее ячеек путем их соотнесения с размерами фракций щебня.
Кроме того, заявляемая конструкция позволяет исключить ручную выборочную укладку заполнителя, так как можно использовать засыпку щебня, например, лопатой.
Это позволяет удешевить конструкцию и снизить трудоемкость работ по укреплению покрытий грунтовых поверхностей, а также расширить область применения конструкций клетей для устройства укрепительных, удерживающих, улавливающих, защитных конструкций, теплоизолирующих и других покрытий и подушек при мало отходном использовании более широкого диапазона фракций щебня.
Заявляемая конструкция габиона поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид конструкции, на фиг.2 и 3 - примеры размещения внутреннего защитного слоя в каркасах.
Позиции на чертежах означают следующее: 1 - сетчатый каркас; 2 - дисперсионный материал; 3 - ячейка сетки каркаса 1; 4 - внутренний защитный слой; 5 - внешний защитный слой.
Габион выполнен в виде проволочного сетчатого каркаса 1, заполненного дисперсным материалом 2, преимущественно щебнем твердых пород.
Дисперсный материал 2 заполнителя каркаса 1 выполнен в виде фракции щебня с нижним размером диапазона менее и/или равным размерам ячейки 3 сетки каркаса 1, а каркас 1 выполнен высотой 12-16 см и с размерами ячейки 3 сетки каркаса 7,5÷9×8÷11,5 см. (фиг.1).
Минимальные и максимальные размеры ячейки 3 и каркаса 1 в целом определены эмпирически в зависимости от обеспечения надежной работы габиона в условиях действия различных нагрузок.
При этом установлено, что минимальный размер 7,5×8 см. ячейки 3 обеспечивает заполнение каркаса 1 фракцией щебня с минимальным размером фракции 70 мм, что определяет достаточную величину прочности габиона.
При меньшем значении размера ячейки 3 каркас 1 заполняется более мелкими фракциями щебня, что может привести к потере прочности габиона, например, при вибрационных или знакопеременных нагрузках.
Размер ячейки 3 более 9×11,5 см. нецелесообразен, так как увеличивается риск просыпания фракционированного щебня через ячейки, что приводит к снижению производительности и повышенному расходу щебня.
Кроме того, при большем размере ячейки 3 снижается удерживающая способность каркаса 1, за счет вымывания или высыпания более мелких фракций щебня, размещенного между крупными фракциями, что снижает работоспособность габиона.
Размер высоты каркаса 1 также определен эмпирически в зависимости от условий работы каркаса и технологичности его изготовления.
При высоте каркаса 1 менее 12 см для его полноценного формирования требуются более мелкие фракции щебня, что может привести к снижению прочности и работоспособности габиона.
Высота каркаса 1 более 16 см приведет к необходимости увеличения либо размеров фракций щебня, либо к увеличению числа слоев щебня для полного заполнения каркаса 1, необоснованно увеличит габариты и вес габиона.
Кроме того, каркас 1 содержит, по крайней мере, один внутренний защитный слой 4, образованный фракцией щебня с нижним размером диапазона менее и/или равным размерам ячейки 3 сетки каркаса, а фракция щебня внутреннего защитного слоя 4 имеет диапазон 7,0÷10,0 см.
Помимо того, каркас может содержать, по крайней мере, один внешний слой 5, образованный фракцией щебня с меньшим размером диапазона фракции щебня, образующего внутренний защитный слой.
Таким образом, варьируя размером фракций щебня в пределах диапазона от 7,0 см до 10,0 см можно получить одно- или двухслойную конструкцию каркаса 1, содержащую внутренний защитный слой 4 и внешний слой 5.
При этом внутренний защитный слой 4 в каркасах коробчатой и цилиндрической формы расположен на верхней и, по крайней мере, на одной боковой стороне (фиг.2), а в каркасах матрасно-тюфячной формы - на их верхней стороне (фиг.3).
Каркас выполняется из стальной оцинкованной проволоки двойного кручения сечением 2,4 мм (класс цинка 3), что при небольших габаритах каркаса 1, например, 1 м×2,5 м×0,15 м, увеличивает прочность конструкции каркаса, что позволяет осуществить заполнение клети лопатой фракционированным щебнем, а не укладкой каменного материала вручную.
В процессе производства работ каркас 1 заполняют фракцией щебня с минимальным размером, не менее половины которого остается при просеивании на ячейках 3 каркаса 1, просеивают фракции щебня равной и/или менее размеров ячейки 2 каркаса 1, оставляют щебень с большими размерами фракций на нижней стороне габиона и идентифицируют ее как внешнюю сторону каркаса.
При необходимости собирают просеявшуюся часть, досыпают ее сверху и/или в середину каркаса 1, образуя внутренний слой каркаса 1.
Заявляемая конструкция габиона позволяет снизить расходы на ее изготовление, снизить трудоемкость работ по укреплению покрытий грунтовых поверхностей, а также расширить область применения конструкций габионов для устройства укрепительных, удерживающих, улавливающих, защитных конструкций, теплоизолирующих и других покрытий и подушек при мало отходном использовании более широкого диапазона фракций щебня.
Результатом использования заявляемой полезной модели является возможность получения положительного эффекта в повышении качества проектирования, изготовления и монтажа конструкции, что обеспечивает повышение несущей способности укрепляемых грунтов в зависимости от вида грунта и типа сооружений, а также уменьшает риск недостижения требуемого срока службы возводимых сооружений и устраиваемых конструкций.