УГОЛКОВАЯ ПОДПОРНАЯ СТЕНА Российский патент 2005 года по МПК E02D29/02 

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерным конструкциям по защите линейных сооружений и отдельных объектов от скально-осыпных и скально-обвальных воздействий камнепадов и вывалов крупных отдельных камней, а также водно-каменных селей, и может быть использовано для инженерной защиты полотна автомобильных и железных дорог.

Известно улавливающее противообвальное сооружение, представляющее собой подпорную стену с устройством за ней амортизирующей отсыпки из щебня или местного грунта, укрепленного камнем в целях предотвращения разрушения конструкции стены падающими с верхового склона камнями и улавливающей пазухи, образованной откосом амортизирующей отсыпки и подрезающим нагорный склон откосом (Толмачев К.Х. Автомобильные дороги. Специальные сооружения. - М.: изд. Транспорт, 1986, с.86-87).

Недостатком такого сооружения является при относительно большой высоте улавливающей стены необходимость проведения большого объема земляных работ по устройству амортизирующей отсыпки и ее ремонту. В стесненных условиях строительства линейных сооружений на скальных склонах значительной высоты и крутизны необходимо выполнение большого объема скальных работ по подрезке нагорного склона с целью устройства улавливающей пазухи необходимого объема и формы, обеспечивающей задержание камней и продуктов выветривания, скатывающихся и падающих с нагорного склона.

Известно заграждение для удержания падающих камней, включающее ограждающие щиты, установленные на берме параллельно кромке откоса вблизи его бровки, и амортизирующие элементы, одним концом закрепленные на каждом ограждающем щите, а другим - к анкеру, установленному в скважине, пробуренной на откосе позади ограждающего щита, причем амортизирующие элементы выполнены в виде тросов, раскрепляющих смежные ограждающие щиты, и соединены между собой на середине пролета между анкерами в плоскости, проходящей через анкеры, параллельно ограждающим щитам (авт. свид. №678147, E 02 D 29/02, 1979, авт. свид. №909021, E 02 D 29/02, 1982).

Недостатком такого сооружения является невозможность в период эксплуатации механизированной очистки улавливающей пазухи от каменного материала осыпей, обвалов и вывалов за счет натянутых анкерных тросов, возможность повреждения тросов падающими с нагорного склона скальными обломками значительных размеров и веса.

Известна подпорная стенка, включающая фундаментную конструкцию, жестко закрепленные в ней стойки, прикрепленное к стойкам разгружающее устройство, образованное перекрытием, уложенным на поперечные балки ломаного очертания из двух частей, верхняя из которых образует с нижней частью и со стойками соответственно тупой и острый углы, и лицевое ограждение, соединенное со стойками выше их сопряжения с поперечными балками, причем фундаментная конструкция выполнена раздельной из фундаментов под стойки и столбчатых фундаментов под поперечные балки, а поперечные балки шарнирно соединены со стойками и закреплены нижними концами со столбчатыми фундаментами посредством П-образных анкеров с возможностью изменения угла наклона их нижней части, а верхние и нижние части поперечных балок соединены между собой шарнирно посредством гибких связей (SU 1808043 A3, E 02 D 29/02, 07.04.1993).

Недостатком такого сооружения является невозможность демпфирования конструкции при ударе о сооружение падающих со склона обломков скальных пород, имеющих значительные размеры и вес. Разгружающая конструкция выполнена из поперечных балок, шарнирно закрепленных со стойками и со столбчатыми фундаментами под поперечные балки. Каждая поперечная балка состоит из двух частей, также соединенных между собой шарнирно. Это предполагает, при условии отсутствия деформации изгиба отдельных частей, только возможность поворота частей конструкции в узлах без возможности горизонтального или вертикального смещения. Таким образом, компенсация динамического воздействия от падающих со склона камней значительных размеров возможна только за счет изгиба отдельных частей конструкции - стоек, поперечных балок, балок обрешетки, либо изменения положения фундаментов. Последнее предъявляет повышенные требования, с одной стороны, к деформируемости, с другой – к прочности частей конструкции.

Кроме того, выполнение фундаментов раздельными приводит к снижению устойчивости конструкции на опрокидывание, поскольку фундамент под нижние концы поперечных балок не способен работать как анкер, на выдергивание.

Наиболее близкой к предлагаемому сооружению по технической сущности и достигаемому результату является уголковая подпорная стена, включающая лицевое ограждение и фундаментную плиту, соединенные друг с другом посредством анкерных тяг, причем лицевое ограждение выполнено из продольных, а фундаментная плита из продольных и поперечных рядов примыкающих друг к другу штабелей, образованных из горизонтально размещенных одна на другой автопокрышек, а анкерные тяги выполнены из соединенных между собой и расположенных в одной плоскости автопокрышек (авт. свид. СССР №1694784 A1 E 02 D 29/02, 1991 г.).

Недостатком такого сооружения является: при работе сооружения в качестве противообвальной конструкции ширина конструкции соизмерима с ее высотой, что при выборе высоты стены и размеров улавливающей пазухи из условия предотвращения перелета и перескакивания падающих с нагорного склона камней ограничивает ее применение в стесненных условиях защиты линейных сооружений на скальных склонах большой крутизны и высоты. Кроме того, конструкция обладает малой устойчивостью на опрокидывание при значительных ударных нагрузках от падающих с нагорного склона камней вследствие соизмеримости веса конструкции с массой и величиной ударной нагрузки падающих с нагорного склона скальных обломков.

Задачей является препятствие перелету и перескакиванию и восприятие ударной нагрузки от падающих с нагорного склона камней без разрушения или повреждения за счет формы и податливости конструкции при минимальных поперечных размерах с целью минимизации земляных и скальных работ, а также сокращения сроков строительства и эксплуатационных затрат на очистку улавливающей пазухи от скопления продуктов выветривания, осыпей и обвалов.

Поставленная задача достигается тем, что в уголковой железобетонной подпорной стене, имеющей разгружающее устройство и включающей жестко соединенные лицевую и фундаментную плиты, причем последняя заанкерена в грунтах основания, разгружающее устройство выполнено из железобетонных плит, установленных двумя продольными рядами и закрепленных пружинами переменной жесткости к лицевой плите под разными углами наклона к горизонту, плиты нижнего ряда имеют меньший угол наклона к горизонту, при этом лицевая плита и нижний ряд плит имеют сквозные прорези, а фундаментная плита имеет подошву в форме круглоцилиндрической поверхности и соединена с наклонным анкером посредством демпферного устройства.

Новизна заявляемого сооружения обусловлена тем, что за счет формы поверхности разгружающего устройства, непосредственно воспринимающего динамическую нагрузку от падающих со склона камней и возможности ее упругого деформирования, величина ударной нагрузки может значительно снижаться. Установка демпферного устройства в узле соединения анкера с фундаментной плитой и круглоцилиндрическая форма поверхности подошвы плиты позволяют увеличить пределы упругой податливости стены при ударном воздействии. Предлагаемая конструкция стены в сравнении с известными аналогами, обладает более компактными размерами, что определяет преимущества ее использования в стесненных условиях защиты линейных сооружений на косогорных селе- и обвалоопасных участках.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показано поперечное сечение уголковой подпорной стены и на фиг.2 - вид стены со стороны склона.

Уголковая подпорная стена состоит из лицевой плиты 1, фундаментной плиты 2. Для предотвращения разрушения лицевой плиты 1 предусмотрено разгружающее устройство, выполненное из железобетонных плит 3, установленных двумя продольными рядами и закрепленных пружинами переменной жесткости 4 к лицевой плите 1 под разными углами наклона к горизонту, причем плиты 3 нижнего ряда имеют меньший угол наклона к горизонту. Для удержания стены в устойчивом состоянии и проектном положении фундаментная плита 2 стены закрепляется анкерами 5. Узел соединения фундаментной плиты 2 и тяжей анкеров 5 включает демпферные устройства 6. Лицевая плита 1 и нижний ряд плит 3 разгружающего устройства имеют ряд сквозных прорезей 7 с целью пропуска воды при сходе водно-каменной сели или обильном стоке поверхностных вод. Засыпка 8 дна застенного пространства производится слоем рыхлого материала одной определенной фракции.

Фундаментная плита 2 выполняется с подошвой в форме круглоцилиндрической поверхности (фиг.1, 2), а анкера 5 для предотвращения сдвига и опрокидывания стены, выполняются наклонными.

Сооружение работает следующим образом: динамическая нагрузка от падающих с нагорного склона камней, ударяющих непосредственно в стену, воспринимается плитами 3 разгружающего устройства. Плиты 3 установлены с разными углами наклона к горизонту, что позволяет снизить величину ударной нагрузки за счет механизма “скатывания” камня. Установка плит 3 на пружинах переменной жесткости 4 обеспечивает свойство упругой податливости конструкции, что приводит к увеличению времени удара и, соответственно снижению величины ударной нагрузки. Причем требование переменной жесткости пружин 4 крепления плит 3 обусловлено необходимостью постепенного включения в работу пружины и, соответственно, максимального эффекта снижения скорости движущегося скального обломка. Установка демпферного устройства 6 в узле соединения анкера 5 с фундаментной плитой 2 и круглоцилиндрической поверхностью подошвы фундаментной плиты 2 обеспечивает дополнительную упругую податливость стены, а соответственно, снижение воспринимаемой стеной нагрузки.

Для более эффективного снижения ударной нагрузки, передаваемой на стену отскакивающими от дна застенного пространства обломками, производится засыпка 8 последнего слоем рыхлого материала одной определенной фракции.

Уголковая подпорная стена возводится следующим образом: производится подсечка склона с целью образования откоса улавливающей пазухи необходимого объема и формы, производится разбивка осей и вынос проектного положения стены в натуру. Производится выемка грунта под фундаментную плиту 2. Затем устраиваются анкера 5. Производится установка каркаса и опалубки фундаментной плиты 2 и демпферного устройства 6 в проектное положение. Затем фундаментная плита 2 бетонируется, производится закрепление анкеров 5. Производится установка каркаса и опалубки лицевой плиты 1, пружин переменной жесткости 4 и конструкций крепления защитных железобетонных плит 3 в проектное положение. Производится бетонирование лицевой плиты 1. Устанавливаются плиты 3 разгружающего устройства в проектное положение. Производится засыпка 8 дна улавливающей пазухи рыхлым материалом одной фракции.

Изобретение относится к строительству, в частности к инженерным конструкциям по защите линейных сооружений и отдельных объектов от скально-осыпных и скально-обвальных воздействий камнепадов и вывалов крупных отдельных камней, а также водно-каменных селей, и может быть использовано для инженерной защиты полотна автомобильных и железных дорог. Уголковая железобетонная подпорная стена включает разгружающее устройство и жестко соединенные лицевую и фундаментную плиты, причем последняя заанкерена в грунтах основания. Разгружающее устройство выполнено из железобетонных плит, установленных двумя продольными рядами и закрепленных пружинами переменной жесткости к лицевой плите под разными углами наклона к горизонту. Плиты нижнего ряда имеют меньший угол наклона к горизонту. Лицевая плита и нижний ряд плит имеют сквозные прорези, а фундаментная плита имеет подошву в форме круглоцилиндрической поверхности и соединена с наклонным анкером посредством демпферного устройства. Технический результат состоит в сокращении сроков строительства и эксплуатационных затрат на очистку улавливающей пазухи, а также минимизации земляных и скальных работ. 2 ил.

Уголковая железобетонная подпорная стена, имеющая разгружающее устройство и включающая жестко соединенные лицевую и фундаментную плиты, причем последняя заанкерена в грунтах основания, отличающаяся тем, что разгружающее выполнено из железобетонных плит, установленных двумя продольными рядами и закрепленных пружинами переменной жесткости к лицевой плите под разными углами наклона к горизонту, плиты нижнего ряда имеют меньший угол наклона к горизонту, при этом лицевая плита и нижний ряд плит имеют сквозные прорези, а фундаментная плита имеет подошву в форме круглоцилиндрической поверхности и соединена с наклонным анкером посредством демпферного устройства.