ПРОТИВООПОЛЗНЕВОЕ СООРУЖЕНИЕ КОЖИНА Ю.П. Российский патент 1995 года по МПК E02D17/20 

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерным сооружениям по стабилизации оползневых и сплывных процессов, в особенности обводненных склонов, откосов, косогоров с кривой скольжения по основанию откоса, а конкретно к противооползневому сооружению Кожина Ю.П.

Известна конструкция берегозащитного сооружения, которое содержит лицевые плиты, установленные и жестко закрепленные к контрфорсам, причем последние выполнены в виде треугольных прямоугольных рам, при этом лицевая балка наклонена верхним концом к откосу и образует с нижней фундаментной балкой, выполненной горизонтально, равный углу внутреннего трения грунтовой засыпки, ниже этого угла с целью защиты от подъема основания сооружения устраивается противооползневое устройство в виде бетонного зуба или зуба шпунта, тыльная балка вертикальна и жестко закреплена одним концом к верхней части наклонной лицевой балке, а другим к тыльному концу фундаментной балки.

Недостатком данного технического решения:
конструкция оптимальна лишь при грунтах с большим значением угла внутреннего трения, т.е. при галечниках, щебне, что требует больших затрат и повышает стоимость строительства;
конструкция не использует пассивный отпор грунта в значительных объемах;
конструкция не перераспределяет активное давление грунта по рамным контрфорсам, что увеличивает их сечение и стоимость строительства.

Наиболее близким по технической сущности является конструкция плитных подпорных стенок для ограждения причальных набережных. Конструкция причальных набережных из плитных подпорных стенок разработана Ленгипроречстроем. В ней ограждающие плиты опираются на железобетонные контрфорсы рамного типа с равносторонним треугольным очертанием по его периметральному обводу и ячейками внутри рам также треугольного очертания, образуя ферму. После установки контрфорсов в линию набережной они соединены закладными брусьями. Кроме того, ограждающая поверхность из плит принята двутипной, а именно ниже горизонта в виде деревянных плит, выше железобетонных плит. Нижние же балки рам расположены горизонтально.

Недостатки данного технического решения:
громоздкость плитных подпорных стенок, обусловленных громоздкостью контрфорсных рам, требующих специальных средств в транспортировке и монтаже;
конструкция рамных контрфорсов не вовлекает пассивный отпор грунта;
деревянные щиты, принятые в качестве ограждающих конструкций, обводняют засыпку, снижая при этом характеристики засыпки, и увеличивают активное давление на сооружение в целом;
конструкция не перераспределяет активное давление засыпки в удерживающие силы.

Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности сооружения за счет снижения и значительного перераспределения активного давления грунта в удерживающие силы путем заданной ориентации в вертикальной плоскости, расширение функциональных возможностей применения рамной конструкции.

Указанная цель достигается тем, что противооползневое сооружение выполнено из рамных контрфорсов, смонтированных по фронту оползневого массива на заданном расстоянии и в створе друг относительно друга и плоскостями по сечению сооружения, причем рамные контрфорсы выполнены по типу равностороннего треугольника из профилированных трапецеидальных брусьев шпального профиля, кроме того угол наклона лицевых брусьев рамного контрфорса относительно горизонтали составляет угол 34^о≥α≥26^о, из которых α=26 ^о соответствует заложению откоса 1:2, α=30^o соответствует заложению откоса 1:1,75, α= 34^o соответствует заложению 1:1,5 как к типовым поперечникам откосов земляного полотна. В свою очередь лицевой брус контрфорсов прислонен к откосу земляного полотна, склону, косогору, а вершина, образованная лицевым и фундаментными нижними брусьями, совпадает с основанием откоса, склона, косогора и плоскости скольжения оползневого массива на ее выходе в основании откоса, при этом между рамами уложены брусья по ширине оползневого массива.

Противооползневое сооружение Кожина Ю.П. отличается от известного тем, что рамные контрфорсы выполнены из сборных брусьев, что позволяет обеспечить их сборку как на базе так и на объекте, что упрощает транспортировку, расходы за счет их малого веса и малой емкости, не требующей спецсредств для перевозки.

Конструкция рамных контрфорсов значительно увеличивает удерживающий момент за счет трапецеидального сечения фундаментных внутренних брусьев, вовлекающий пассивный отпор грунта, и удерживающие силы при расчете на срез за счет профилированной поверхности последних и тыльных внутренних брусьев рамы.

Выполнение же заборных брусьев с профилированными зауженными гранями со стороны засыпки повышает сцепление грунта за счет зубообразного очертания трапецеидальной формы заборных брусьев, а также снижение активного давления на них за счет того, что они выполнены наклонно к откосу земполотна, склона или косогора. Помимо указанного, выполнение вертикальной рамной конструкции с углом лицевого блока под углом 34^о ≥α≥26^о к горизонтали в зависимости от высоты рассматриваемого сечения земполотна, склона или косогора обеспечивает трапецеидальные активного давления грунта опрокидыванием конструкции по оползневому грунту и удерживающими силами по устойчивому грунту ниже плоскости скольжения вокруг вершины рамной конструкции, совпадающей с основанием откоса, склона, косогора, кроме того выполнение фундаментных спаренных брусьев своим внутренним брусом увеличивает пассивный отпор при расчете на опрокидывающий момент за счет вовлечения пассивного отпора грунта, а спаренные тыльные брусья, брусья обращенные зауженными гранями в сторону откоса, косогора, склона снижают силы активного давления за счет погонной нагрузки приходится на большие боковые трапецеидальные поверхности и ее зауженную грань.

На фиг. 1 дан план сооружения; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1.

Противооползневое сооружение Кожина Ю.П. содержит рамные контрфорсы 1, смонтированные по фронту оползневого массива 2 на заданном расстоянии L и в створе друг относительно друга и плоскостями по сечению сооружения. Рамные контрфорсы 1 выполнены по типу равностороннего треугольника из профилированных трапецеидальных брусьев шпального профиля. Угол 3 наклона лицевых брусьев 4 рамного контрфорса 1 относительно горизонтали 5 составляет угол, равный 34^о≥α≥26^о, угол 3, равный 26^о, соответствует заложению откоса 6 с соотношением 1: 2, угол 3, равный 30^о, соответствует заложению откоса 6 с соотношением 1:1,75 и угол 3, равный 34^о, соответствует заложению откоса 6 с соотношением 1: 1,5 как к типовым поперечникам откосов земполотна железных дорог. Лицевой брус 4 контрфорсов 1 прислонен к откосу 6 земполотна, склону, косогору, а вершина 7, образованная лицевым 4 и фундаментным нижним 8 брусьями, совпадает с основанием 9 откоса 6, склона, косогора. Помимо этого трапецеидальные профилированные лицевые 4 и тыльные 10 брусья шпального профиля рамных контрфорсов 1 обращены в их сечении уширенными 11 основаниями внутрь 12 конструкции, а фундаментные 8 при этом зауженными гранями 13 или в варианте усиленных рамных контрфорсов 1 из спаренных брусьев уширенными основаниями 11 по фундаментным 8 и тыльным 10 ее сторонам рамы 1, образуя как внутреннюю 12 так и наружную 14 ориентацию их зауженных граней 13 с заборкой брусьев 15 между рамами 1 по ширине оползневого массива 2, сопрягаемыми подошвенными, уширенными 11 гранями за поперечными лицевыми брусьями 4 рам 1. Помимо указанного, рамы 1 заделаны в прорези 16, выполненные как по оползневой 2 так и устойчивой части 17 откоса 6 склона, косогора и последующей засыпкой 18 или местным грунтом или дренирующим. Брусья 4, 8, 10 в вершинах углов 3 рамных контрфорсов 1 жестко сочленены посредством соединительных анкеров 19.

Противооползневое сооружение Кожина Ю.П. работает следующим образом. При активизации оползневых массивов 2 склонов, косогоров и земляного полотна дорог, вызванных насыщением последних грунтовыми водами, реологическими изменениями свойств грунтов, подпиткой атмосферными осадками и т.д. возникают силы, стремящиеся сместить массив 2 по круглоцилиндрической плоскости скольжения 20. Последние, оказывая давление на заборку 15 из брусьев, наклонно смонтированных между рамами 1 по откосу 6 и ширине оползневого массива 2, находятся в устойчивом положении благодаря сопряжению концевых смежных частей брусьев за лицевым брусом 4 каждой рамы 1 и обращены при этом зауженными гранями 13 во внутрь 12 конструкции. Нагрузка, передаваемая на брусья заборки 15, передается на рамы 1, которые компенсируют выдергивающие нагрузки благодаря защемлению фундаментных брусьев 8.

При значительных расчетных нагрузках оползневого массива 2 рамы выполнены усиленными, из спаренных брусьев, сочлененных уширенными их гранями 11, спаренные же брусья выполнены по фундаментным 8 и тыльным 10 элементам рамы 1. При этом силы оползневого массива компенсированы как увеличенной массой рам 1 за счет их спаренных элементов 8, 10, так и удерживающим моментом относительно вершины 7, также и вовлечением пассивного отпора по тыльным элементам 10 рамы 1 их внутренними брусьями и увеличением сопротивления по перемещению рамы 1 в сечении сооружения за счет профилированной плоскости фундаментных 8 элементов нижнего бруса.

Элементы рамы 1, соединенные в вершинах 7, соединительными анкерами 19, обеспечивают жесткость конструкции. Кроме того, наклон лицевых 4 брусьев под углом к горизонтали в пределах 34^о≥α≥26^о обеспечивает их применение в соответствии с типовым заложением откосов земполотна. Что касается прорезей 16, в которые заделаны рамы, то их заполнение дренирующим грунтом 18 повышает не только сопротивление выдергивающим нагрузкам, но и способствует выходу грунтовых вод, снижая при этом гидростатическое давление, применение же местного грунта 18 для засыпки прорезей 16, требуя уплотнения, снижает потребность щебня и удешевляет строительство. Выполнение заборки 15 из наборных брусьев также способствует выходу грунтовых вод между брусьями, снижая гидродинамическое давление.

Использование предлагаемого технического решения позволит:
повысить устойчивость оползневых массивов за счет минимальных затрат с применение утилизированных или отбракованных железобетонных шпал, в том числе из новых шпал;
за счет наклона рамок в вертикальной плоскости и выполнения наклона лицевых брусьев рам по откосу типовых поперечников обеспечивается значительное перераспределение сил активного давления грунта со значительным увеличением удерживающих сил и снижением активного давления за счет наклона брусьев заборки и их размещения по откосу с учетом расположения вершины в основании откоса;
расширить фундаментные возможности использования рамок из шпал с применением их не только в берегоукрепительных работах, но и для защиты от оползневых подвижек;
повысить безопасность движения транспорта вблизи потенциально опасных склонов косогоров и откосов;
снять ограничения скорости на участках подверженных оползневым подвижкам;
продлить срок службы железобетонных утилизированных и отбракованных шпал;
повысить эксплуатационную надежность конструкции за счет повышения ее устойчивости, обусловленной ее вертикальной ориентацией, помогающей вовлекать значительные удерживающие силы как на срез так и по моментам;
уйти от традиционных методов защиты оползневых косогоров посредством массивных подпорных стен;
повысить безопасность работ за счет устройства прорезей без сплошной подрезки склонов, по ширине оползневого массива.

Изобретение относится к строительству и предназначено для стабилизации оползневых процессов обводненных склонов, откосов и косогоров. Сущность изобретения: сооружение включает равносторонние треугольные контрфорсные рамы из брусьев шпального профиля и облицовочные плиты. Сооружение выполнено с укладкой известных рам дискретно в прорези, которые выполнены в основании откоса насыпи земполотна, склона, косорога в его оползневой устойчивой части. Лицевой брус уложен на откос под углом 34^°≥ α ≥ 26^° , при этом α = 26° соответствует заложению откоса 1:2 a = 30° соответствует заложению откоса 1:1,75, а a = 34° соответствует заложению откоса 1:1,5 как типовым откосам земполотна железных дорог. Вершина, образованная лицевым и фундаментным (нижним) брусьями, совпадает с основанием откоса, склона, косорога и кривой скольжения оползниевого массива, при этом между рамами уложены брусья по ширине оползневого массива. 2 ил.

Противооползневое сооружение, включающее равносторонние треугольные контрфорсные рамы из брусьев шпального профиля и облицовочные плиты, отличающееся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности сооружения за счет снижения активного давления грунта путем перераспределения его в силы, удерживающие путем заданной ориентации в вертикальной плоскости, расширения функциональной возможности рамной конструкции, оно выполнено с укладкой указанных рам дискретно в прорези, которые выполнены в основании откоса насыпи земполотна, склона или косогора в его оползневой устойчивой части, причем лицевой брус контрфорсной рамы уложен на откос под углом 34^°≥ α ≥ 26^°, при этом α = 26^° соответствует заложению откоса 1:2, α = 30^° 1: 1,75, а α = 34^° 1:1,5, а вершина, образованная лицевым и фундаментным нижним брусьями, ориентирована с возможностью совпадения ее с основанием откоса, склона или косогора и плоскости скольжения оползневого массива на ее выходе в основании откоса, при этом между рамами уложены брусья по ширине оползневого массива.