АРМАТУРА ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E02D3/08 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при усилении слабых оснований для возведения плотин, оградительных и причальных сооружений, маяков, нефтяных платформ, искусственных островов, насыпей дорог и дамб.

Известна набережная из массивов-гигантов, в фундаменте (постели из сыпучих материалов) которой располагают поярусно маты из использованных автомобильных покрышек [1] . Автопокрышки заполнены грунтоцементом, укладку ярусов в открытом подводном котловане чередуют с заполнением слоев сыпучего материала постели. В период эксплуатации в работе матов наблюдается частичное сходство, однако при производстве работ, т.е. в момент усиления слабого основания, сходство отсутствует. При эксплуатации маты в постели набережной играют главным образом роль упругих амортизаторов, смягчающих за счет упругости резины перегрузки при циклических нагрузках, а в статическом состоянии распределяющих вышележащие нагрузки.

Наиболее близкой по технической сущности к изобретению является плотина на слабом основании [2]. В естественное слабое основание погружены поярусно грузы, соединенные гибкими элементами, которые своеобразно армируют слабую толщу основания, что и позволяет в последующем возводить грунтовую плотину.

Недостатками данной плотины являются малая эффективность укрепления основания и высокая экономия материалов. Для более надежного и эффективного укрепления грунтового слабого основания требуется довольно густое насыщение его гибкими элементами и грузами.

Цель изобретения - повышение эффективности укрепления и экономия материалов.

Цель достигается тем, что арматура включает поярусно располагаемые в толще основания маты из использованных автопокрышек, при этом грузы прикреплены по краям матов гибкими связями и имеют тем меньший вес, чем выше ярус погружения в однородное основание, а при неоднородных основания вес грузов и глубину погружения регулируют в зависимости от несущей способности укрепляемого основания. Поскольку в устройстве используют утилизированные автопокрышки, то это обеспечивает экономию материалов при повышении эффективности укрепления слабого основания. Помимо непосредственного армирования массива грунта слабого основания каждый мат представляет собой: 1) своеобразную площадную дрену, которая, последовательно погружаясь, обезвоживает окружающую ее массу грунта, способствуя уплотнению прилегающих слоев грунта; 2) уплотняющую конструкцию, которая непосредственно собственным весом способствует уплотнению потревоженных при погружении частиц грунта; 3) армирующую конструкцию, которая, подобно арматуре в железобетонных конструкциях, воспринимает напряжения и, кроме того, поглощает их благодаря своей упругой способности; 4) экранирующую конструкцию, которая, воспринимая напряжения, ограждает, экранирует от их восприятия нижеследующие слои усиливаемого основания.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая арматура отличается от прототипа наличием матов из автопокрышек.

Сравнение предлагаемого с другими техническими решениями показывает, что главный отличительный признак - маты из автопокрышек, погружаемые в грунты, находящиеся в состоянии грунтовой массы, - отсутствует.

На фиг. 1 показана предлагаемая арматура для случая, когда ярусы имеют промежуточные общие грузы (арочно-купольная система); на фиг.2 - то же - ярусы составлены из отдельных арок с самостоятельными, индивидуальными грузами (автопокрышки условно не показаны); на фиг.3 - вид сверху мата из автопокрышек верхнего яруса с крайними грузами; на фиг.4 - вид сверху одного яруса матов из автопокрышек (промежуточные грузы не показаны).

Арматура состоит из погруженных в слабое основание 1 матов нижнего яруса, включающих автопокрышки 2, гибкие связи 3 и грузы 4, а также погруженных матов второго (верхнего) яруса, включающих автопокрышки 5, гибкие связи 6 и грузы 7. Над поверхностью дна слабого основания 1 размещают уплотнительно-распределительную призму из песка 8.

Арматуру устанавливают следующим образом.

На месте укрепления слабого основания 1 размещают на плавсредствах заготовленные заранее маты нижнего яруса, обеспечивают синхронность сброса (спуска) с плавсредств матов и всех грузов 4. Проводят промеры и определяют глубину погружения грузов и матов, затем производят аналогичные операции с матами второго яруса и т.д. После погружения верхнего яруса, промеров и выдержки производят отсыпку уплотнительно-распределительной песчаной призмы 8, на которой впоследствии возводят необходимое сооружение.

В процессе погружения матов под действием грузов происходит перемешивание илов с одновременным их относительным обезвоживанием. Чем шире мат и меньше шаг между ними вдоль сооружения, тем выше этот эффект. Таким образом, маты играют своеобразную роль уплотнителей и дрен одновременно. При повторном погружении в разжиженные илы (слабое основание) в частично уплотненные грунты матами нижних ярусов матов верхних ярусов эффект также возрастает. При наступлении предельного равновесия перемещение матов (и грузов) прекращается, но наступает неустойчивое равновесие, когда при дополнительных вертикальных нагрузках движение может возникнуть вновь. Дополнительную стабилизирующую роль в этом случае играет уплотнительно-распределительная призма 8, которая имеет большую площадь, чем опорная площадь возводимого на ней сооружения. Призма 8 претерпевает осадку и оказывает дополнительные нагрузки на каждый (особенно на верхний) из ярусов, которые вновь придут в движение. Сама призма 8, пропуская через себя фильтрующую из скелета грунта воду, в контактной зоне с грунтом слабого основания 1 опирается на уплотнительный слой относительно обезвоженного (пленочного) грунта и в состоянии выдержать передающиеся на нее вышележащие нагрузки по принципу "плавающего" основания. Таким образом, комплексное воздействие на весь массив слабого основания приводит к его укреплению (усилению).

Использование: гидротехническое строительство, усиление слабых оснований для возведения плотин, оградительных и причальных сооружений, маяков, нефтяных платформ, искусственных островов, насыпей дорог и дамб. Сущность изобретения: арматура для укрепления слабого основания содержит ярусы гибких линейных элементов, погружаемых в грунт с изгибом вверх. К концам гибких линейных элементов прикреплены грузы. Гибкие элементы выполнены в виде матов из соединенных между собой использованных автопокрышек. Крепление грузов выполнено по торцам матов посредством гибких связей. Вес грузов принимают уменьшающимся по высоте яруса. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. АРМАТУРА ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ СЛАБОГО ОСНОВАНИЯ, содержащая ярусы погружаемых с изгибом вверх гибких линейных элементов и прикрепленные к концам последних грузы, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности укрепления и экономии материалов, гибкие элементы выполнены в виде матов из соединенных между собой использованных автопокрышек, а крепление грузов выполнено по торцам матов посредством гибких связей. 2. Арматура по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью обеспечения равномерного погружения матов и регулирования их высотного положения, вес прикрепленных к ним грузов принимают уменьшающимся по высоте яруса.