УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ОТКОСА
DEVICE FOR SLOPE SURFACE GROUTING

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при укреплении откосов дорожных выемок, укреплении оврагов, каналов, русел рек и других водотоков, а также при строительстве других грунтовых сооружений, имеющих откосы.
Из уровня техники известны устройства для укрепления откоса грунтового сооружения, включающие объемную пластиковую георешетку (далее георешетка) с заполнителем, закрепленную по поверхности откоса анкерными стержнями (Патент РФ №34945 или Патент РФ №42834).
В известных решениях георешетка выполнена посредством соединения точечной сваркой полиэтиленовых лент, образующих объемные ячейки. Соседние секции георешеток соединяют между собой специальными скрепками при помощи пневмостеплера с возможностью больших площадей решетчатой конструкции. Ячейки объемной георешетки могут быть заполнены как дискретным, так и монолитным материалом: растительным грунтом с посевом трав, каменным материалом, бетоном, в северных условиях - торфопесчаной смесью.
В существующих конструкциях георешетка с заполнителем работает как защитный и изолирующий экран, воспринимающий и поглощающий температурные воздействия атмосферы на грунт, изолируя поверхностные слои грунта откоса от впитывания атмосферных осадков.
К недостаткам известных конструкций можно отнести следующее.
При использовании заполнителя, имеющего значительный объемный вес (например, бетон), может произойти разрыв стенок георешетки, т.е. относительно невысокая прочность на разрыв при возникновении сдвига.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для укрепления искусственных сооружений по патенту РФ №42834, содержащее объемную пластиковую георешетку с заполнителем, через ячейки которой пропущены расположенные рядами полимерные или металлические тросы.
Трос пропускают по вертикальным рядам ячеек через специальные отверстия в стенках ячеек. Закрепляют тросы при помощи специальных клипов на анкерных стержнях. Анкерные стержни удерживают георешетку на поверхности откоса. Таким образом, тросы и анкера образуют единую систему крепления георешетки на откосе. На бровке и на подошве откоса анкерные стержни, удерживающие георешетку и тросы, заглубляют в продольных ровиках и засыпают ровики щебнем. Как правило, на один анкерный стержень приходится вес 4-6 ячеек с заполнителем.
Тросы совместно с анкерами могут быть применены также с целью уменьшения расхода анкеров и экономии металла (см. «Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "Геовеб" при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири (для опытного строительства)», Балашиха, 2003).
Недостатком известной конструкции, принятой за прототип, является возможность разрыва георешетки, несмотря на использование тросов, при локальных сдвигах грунтовых масс укрепляемого откоса. Разрыв георешетки может произойти потому, что данная конструкция предназначена только для защиты поверхности откоса от атмосферных осадков и ветровых воздействий и не рассчитана на компенсацию сдвигающих усилий, возникающих в грунте поверхностного слоя откоса. Между тем применение георешетки с заполнителем для укрепления поверхности откоса, как правило, целесообразно в том случае, когда материал заполнителя самостоятельно на поверхности откоса не удерживается, что характерно для крутых откосов. А на высоких и крутых откосах, сложенных глинистыми грунтами, с обеспеченной общей устойчивостью, достаточно часто происходят локальные сдвиги грунта.
Задачей изобретения является разработка несущей конструкции укрепления откоса, не только защищающей поверхность откоса от атмосферных осадков и ветровых воздействий, но и способной компенсировать локальные сдвигающие усилия и удерживать грунтовые массы поверхностного слоя откоса при обеспеченной общей устойчивости откоса.
Для достижения поставленной задачи в устройстве для закрепления (или укрепления) грунта поверхностного слоя откоса, содержащем объемную георешетку, состоящую из соединенных между собой секций георешеток, ячейки секций которых заполнены заполнителем, и через ячейки каждой секции пропущены расположенные рядами в направлении образующей откоса полимерные или металлические тросы, секции георешеток присоединены в откосу анкерными стержнями, по меньшей мере, один трос в одной секции выполнен большей длины, чем ширина объемной георешетки, и закреплен своими концами на дополнительных (бетонных) анкерах, установленных на горизонтальной поверхности у вершины и вдоль подошвы насыпи, при этом анкерные стержни изолированы от тросов, прикрепленных к бетонным анкерам.
Возможным и другие варианты выполнения изобретения, согласно которым необходимо, чтобы:
- между объемной георешеткой и дополнительным анкером под тросом была бы расположена вблизи бровки откоса промежуточная опора, выполненная из бетона;
- дополнительные анкеры были бы выполнены из бетона и установлены на горизонтальной поверхности у вершины откоса на расстоянии не менее ширины активной зоны от перелома профиля откоса;
- анкеры на горизонтальной поверхности у вершины откоса могут быть выполнены в виде заглубленной металлической объемной конструкции, имеющей выпуски для крепления тросов.
Технический результат достигается за счет того, что тросы закреплены и натянуты на бетонных дополнительных анкерах, установленных на вершине откоса на некотором расстоянии от бровки и на подошве откоса, в результате чего георешетка, состоящая из соединенных между собой секций типа «Геовеб», прижимается тросами, вдавливаясь в поверхностный слой откоса или склона, образуя несущую систему. При этом тросы, пропущенные через каждую ячейку объемной георешетки, и анкерные стержни не объединяются с дополнительными тросами.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображена объемная георешетка с пропущенными через нее тросами.
На фиг.2 - схема поперечного профиля откоса с описанной выше конструкцией укрепления.
На фиг.3 - деталь схемы, включающая часть конструкции укрепления, расположенную на горизонтальной поверхности за бровкой откоса.
Сущности изобретения
На горизонтальной поверхности на расстоянии 2-5 м (уточняется расчетом) от бровки откоса выемки устраивают бетонный анкер 1 (фиг.2) следующим образом. Выкапывают продольную канаву, например, глубиной около 1-1,2 м, шириной примерно 0,5 м понизу, устанавливают опалубку и заливают бетон с закладкой металлических элементов в виде строповочных петель 2 (либо устанавливают в канаве бетонные блоки с металлическими петлями типа строповочных). На горизонтальной поверхности на расстоянии, например, около 0,5-1 м от бровки устраивают продольный ровик, например, глубиной 0,3-0,5 м, шириной поверху 0,2-0, 4 м, устанавливают в нем опалубку и заливают бетоном, образуя таким образом упор 3 для тросов 4. Во избежание деформации троса 4 из-за трения об упор 3 поверхность упора 3 должна быть достаточно гладкой и иметь обтекаемый профиль. У подошвы откоса также устраивают бетонный анкер 5: выкапывают продольную канаву, устанавливают в ней опалубку и заливают ее бетоном с закладкой металлических петель 2. Поверхность бетона должна быть заглублена, например, на 0,3-0,5 м.
После того как затвердевший бетон наберет требуемую прочность, на подготовленной поверхности защищаемого грунта откоса устанавливают соединенные между собой секции 6* георешетки 6 в соответствии с общепринятой технологией («Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "Геовеб" при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири (для опытного строительства)», Балашиха, 2003). Тросы 4 натягивают с возможностью прижатия объемной георешетки к поверхности откоса и исключения ее сползания вместе с поверхностным слоем откоса. Тросы 4 закрепляют на металлических петлях 2 бетонных анкеров 1 и 5.
Стержневыми анкерами 7, связанными с тросами 4* и не связанными с тросами 4, фиксируют положение георешетки 6 на откосе, при этом анкеры 7 георешетки работают изолированно от тросов 4. В приподошвенном бетонном анкере 5 образовавшееся углубление 8 над поверхностью бетона после закрепления тросов 4 на петлях засыпают щебнем или песком.
Конструкция укрепления откоса работает следующим образом.
Предварительно собирают конструкцию, предназначенную для укрепления поверхности откоса. Конструкция имеет объемную георешетку, ячейки которой заполнены дискретным или монолитным материалом, а также крепежные элементы - тросы, протянутые через ряды ячеек и закрепленные на бетонных дополнительных анкерах. Бетонные анкеры установлены (заглублены) на горизонтальной поверхности за бровкой откоса на расстоянии 2-4 м от перелома профиля. Анкерные стержни фиксируют положение георешетки на откосе и не являются несущими. Тросы препятствуют локальным сдвигам грунтовых масс поверхностного слоя откоса в активной зоне откоса, в результате чего конструкция работает как несущая система. Заполнитель в ячейках георешетки защищает поверхность откоса от атмосферных осадков и ветровых воздействий.
В результате процессов промерзания - протаивания и набухания - усадки в грунте поверхностного слоя откоса (в активной зоне) существенно изменяются его физико-механические свойства, и прочность грунта на сдвиг существенно уменьшается. В весеннее время в переувлажненном грунте образуется зона сдвига, в пределах которой сдвигающие силы превосходят удерживающие. Крепежные элементы (тросы, закрепленные на бетонных блоках) компенсируют сдвиговые усилия и удерживают грунтовые массы, в результате чего перемещения грунта не происходит, и конструкция укрепления сохраняет свою целостность. Бетонные упоры препятствуют деформации поверхности вершины откоса. Анкерные же стержни фиксируют георешетку на поверхности откоса. Заполнитель, помещенный в ячейки георешетки, защищает поверхность откоса от воздействия атмосферных осадков и ветра.