КОМБИНИРОВАННАЯ ПОДПОРНАЯ СТЕНКА С СЕТЧАТЫМИ АНКЕРАМИ Российский патент 2005 года по МПК E02B3/12 

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано в качестве устройства для укрепления склонов, берегоукрепительных конструкций в размываемых руслах рек, каналов и других сооружениях.

Известно устройство габион [1], состоящий из металлической сетчатой оболочки и заполнителя в виде активного металлургического шлака.

Недостатками данного технического решения являются:

- сетка габионов может подвергаться сильному истиранию наносами в процессе эксплуатации;

- несущая способность на изгиб и на сдвиг такой конструкции достаточно низкая;

- конструкция и способ ее строительства достаточно сложен;

- такое техническое решение неэффективно применять для крепления высоких откосов;

Наиболее близким техническим решением является комбинированная подпорная стенка с сетчатыми анкерами, включающая габионы из сетки, заполненные камнями и уложенные слоями, и с другой стороны заанкерованная сетчатыми анкерами в грунтовую насыпь [2]. Недостатками данного технического решения являются:

- жесткость конструкции габиона недостаточная, так как нет связи между слоями внутри габиона и между габионами;

- форма каркаса габиона является изменяемой;

- несущая способность на изгиб и на сдвиг такой конструкции достаточно низкая;

- в экономическом отношении не является благоприятным техническим решением.

Цель изобретения - повышение несущей способности при работе на изгиб и сдвиг и защита подпорной стенки от истирания наносами.

Поставленная цель достигается тем, что комбинированная стенка с сетчатыми анкерами прямоугольного или другого сечения состоит из параболических цилиндров. Комбинированная подпорная стенка с сетчатыми анкерами из параболических цилиндров сооружается, постепенно, для этого вначале в основании укладывается нижняя сетка. Сетка укладывается со смещением и образованием нахлеста. В месте нахлеста сетки соединяются между собой соединительной проволокой. Соединительная проволока скручивается устройством для скручивания проволоки, имеющем для этого два специальных отверстия, в которые просовываются концы соединительной проволоки и далее рычагом скручиваются, тем самым образуется прочное соединение. На образованный таким образом ковер из сетки укладываются формы, имеющие форму параболических цилиндров. Парабола, лежащая в основании параболического цилиндра, описывается уравнением

где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра;

В_г, h_г - соответственно ширина и высота габионов, В_г=(2-4)h_г.

В загрузочное отверстие формы заполняется камень с образованием слоя камней, имеющего аналогичную форму, после чего она снимается. По верхнему слою камней, имеющих форму параболических цилиндров, прокладывается верхняя сетка разматыванием рулонов, которая, облегая его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки к нижнему слою сетки. Каждый отдельный параболический цилиндр на одном погонном метре длины имеет 6-10 креплений соединительной проволоки, толщина которой обычно 4-5 мм и предел прочности на растяжение может достигать 800-1300 кг. Таким образом привязанные параболические цилиндры имеют повышенную устойчивость против сдвиговых и изгибающих сооружение нагрузок. Далее по слою из параболических цилиндров укладывается второй слой габионов из параболических цилиндров, который прикрепляется соединительной проволокой к гребням нижнего слоя (фиг.3). Гребни второго слоя габионов сдвинуты относительно гребней нижнего слоя габионов. За вторым следует третий и так последовательно сооружается высокая комбинированная подпорная стенка, высота которой может достигать больших размеров, а стенка при этом оставаться тонкой, так как конструкция способна работать на изгибающие нагрузки.

Наиболее благоприятной ориентацией при комбинированном креплении является поперечная, так как образованные параболические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы при работе на изгибающие нагрузки.

Наиболее благоприятной высотой габионов является h_г=0,2-0,5 м. При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах B_г=0,5-1,0 м и камни, находящиеся под сеткой, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сетки. Сила трения о боковую поверхность в этом случаи превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сетки, если даже габионы из параболических цилиндров привести в вертикальное положение.

Одна сторона подпорной стенки, которая работает на сжатие и истирание, бетонируется. Известно, что прочность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение, а это значительно усилит несущую способность конструкции при работе на изгиб. Толщина слоя бетона зависит от величины расчетного изгибающего момента. Бетон также является надежной защитой стенки от истирания наносами.

С другой стороны комбинированной подпорной стенки с сетчатыми анкерами присоединяются сетчатые анкера, которые заделаны в грунт и могут иметь сплошную либо прерывистую конструкцию, в зависимости от высоты подпорной стенки и физико-механических характеристик грунта, идущего в обратную засыпку.

Для усиления несущей способности при работе на изгибающие нагрузки, а также устойчивости сооружения на опрокидывание стенка может иметь ступенчатую форму поперечного сечения с уменьшающейся шириной ступеней кверху (фиг.1). Плоская сторона стенки при этом примыкает к подпираемому грунту, тем самым смещается центр тяжести подпорной стенки и увеличивается удерживающий от опрокидывания момент.

Спереди у комбинированной подпорной стенки с сетчатыми анкерами имеется армобетонный фартук. Для этого фартук имеет более удлиненную конструкцию и при подмыве может опускаться, не влияя на устойчивость сооружения в целом. Армобетонный фартук изготавливается бетонированием ранее разложенной плетеной сетки.

На фиг.1 изображено поперечное сечение комбинированной подпорной стенки с сетчатыми анкерами; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.4 - сетчатые анкера из плетеной сетки; на фиг.5 - комбинированная подпорная стенка с прерывистыми сетчатыми анкерами, аксонометрия; на фиг.6 - изображена эпюра изгибающих моментов комбинированной подпорной стенки с сетчатыми анкерами; на фиг.7 - эпюра изгибающих моментов комбинированной подпорной стенки, заделанной в основание.

Грунт 1 упирается на комбинированную подпорную стенку ступенчатого сечения 2, состоящую из бетонной облицовки 3 параболических цилиндров 4. Комбинированная подпорная стенка из параболических цилиндров 4 сооружается постепенно и в основании вначале горизонтально укладывается нижняя сетка 5, а сверху камни 6 покрываются верхней сеткой 7, которая закрепляется соединительной проволокой 8 к нижней сетке 6. Гибкая подпорная стенка заанкерована в грунт сплошными сетчатыми анкерами 9 или прерывистыми сетчатыми анкерами 10. Спереди подпорной стенки 2 прикреплен гибкий армобетонный фартук 11. В бетонной облицовке предусмотрены конструктивно-деформационные швы 12.

Комбинированная подпорная стенка сооружается и работает следующим образом. На подготовленном основании укладывается нижний слой сетки 5. Сетка 5 укладывается со смещением и образованием нахлеста. В месте нахлеста сетки 5 соединяются между собой соединительной проволокой 8. На образованный таким образом ковер из сетки 5 укладываются формы, имеющие форму параболических цилиндров. Парабола, лежащая в основании параболического цилиндра, описывается уравнением

где X, Y - соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра;

B_г, h_г - соответственно ширина и высота габионов, B_г=(2-4)h_г.

В загрузочное отверстие формы заполняется камень 6 с образованием слоя камней, имеющих аналогичную форму, после чего она снимается. По верхнему слою камней 6, имеющих форму параболических цилиндров, прокладывается верхняя сетка 7 разматыванием рулонов, который, облегая его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки 8 к нижнему слою сетки 5. Далее по слою габионов из параболических цилиндров 4 укладывается второй слой габионов из параболических цилиндров 4, который прикрепляется соединительной проволокой 7 к гребням нижнего слоя (фиг.3). Гребни второго слоя габионов сдвинуты относительно гребней нижнего слоя габионов. За вторым следует третий и так последовательно сооружается высокая комбинированная подпорная стенка, высота которой может достигать больших размеров, а стенка при этом оставаться тонкой.

Причем ориентация параболических цилиндров может быть как поперечной, так и продольной по отношению к направлению движения водного потока. Наиболее благоприятной ориентацией является поперечная, так как образованные параболические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы при работе на изгибающие нагрузки. Та сторона комбинированной подпорной стенки, которая контактирует с водой и при изгибе, работает на сжатие, покрывается бетонной облицовкой 3. Известно, что несущая способность бетона при работе на сжатие, в десятки раз больше, чем несущая способность бетона при работе на растяжение. В бетонной облицовке 3 предусмотрены конструктивно-деформационные швы 12, обеспечивающие гибкость и способность деформироваться конструкции.

Наиболее благоприятной высотой габионов является h_г=0,2-0,5 м. При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах В_г=0,5-1,0 м и камни, находящиеся под сеткой 7, максимально закреплены за счет силы трения камней 6 о боковую поверхность сетки 7. Сила трения о боковую поверхность в этом случае превосходит вес камней, и они не будут выпадать из сетки 7, если даже габионы из параболических цилиндров 4 привести в вертикальное положение.

По мере строительства стенка анкеруется сплошными сетчатыми анкерами 9 (фиг.4) в грунтовую насыпь. Сетчатые анкера могут иметь и прерывистую конструкцию 10 (фиг.5), если подпорная стенка невысокая. В результате анкеровки уменьшается расчетный изгибающий момент (фиг.6), что позволяет делать конструкцию более тонкой и экономичной. Так как без анкеров стенка работает как заделка с большим изгибающим моментом в основании (фиг.7).

Количество анкеров 9 и 10 может быть больше одного и зависит от высоты стенки. С увеличением количества анкеров 9 и 10 уменьшается расчетный изгибающий момент, и конструкция соответственно будет экономичней.

Для повышение несущей способности при работе на изгибающие нагрузки, а также устойчивости сооружения на опрокидывание стенка имеет ступенчатую форму поперечного сечения с уменьшающейся шириной ступеней кверху (фиг.1).

Спереди комбинированной подпорной стенки с сетчатыми анкерами предусмотрен армобетонный фартук 11 (фиг.2), так при подмыве гибкий фартук опускается, что предотвращает подмыв сооружения.

Предлагаемая комбинированная подпорная стенка с сетчатыми анкерами дешевле и надежнее в работе известных аналогичных технических решений. При этом экономичность этих сооружений в 1,5-2 раза больше, так как конструкция способна работать на изгибающие нагрузки, а расчетные изгибающие моменты меньше, чем у стенок с заделкой.

Источники информации:

1. А.с. 1141143 СССР, МКИ Е 02 В 3/12. Габион Саратов И.Е., Свиренко Л.П. и Шерков И.А. (СССР); Заявл. 14.09.83; опубл. 23.02.85, Бюл. №7 (аналог).

2. Великобритания №2073281 А, кл. E 02 D 17/18, опубл. 14.10.1981 г. (прототип).

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для укрепления склонов, в руслах рек, каналов. Подпорная стенка включает габионы из сетки, заполненные камнями и уложенные слоями, и с другой стороны заанкерована сетчатыми анкерами в грунтовую насыпь. Габионы имеют форму параболических цилиндров, соединенных между собой со смещением гребней габионов каждого верхнего слоя относительно гребней габионов предыдущего нижнего слоя, к которым прикреплены габионы соответствующего верхнего слоя, при этом подпорная стенка в основании защищена от подмыва гибким армобетонным фартуком, а с рабочей стороны покрыта бетонной облицовкой. Сетчатые анкеры могут быть выполнены сплошными, а число сплошных сетчатых анкеров может быть больше одного, кроме того, сетчатые анкеры могут выполняться прерывистыми. Изобретение повышает несущую способность сооружения, снижает экономические затраты. 3 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Комбинированная подпорная стенка с сетчатыми анкерами, включающая габионы из сетки, заполненные камнями и уложенные слоями, и с другой стороны заанкерованная сетчатыми анкерами в грунтовую насыпь, отличающаяся тем, что габионы имеют форму параболических цилиндров, соединенных между собой со смещением гребней габионов каждого верхнего слоя относительно гребней габионов предыдущего нижнего слоя, к которым прикреплены габионы соответствующего верхнего слоя, при этом подпорная стенка в основании защищена от подмыва гибким армобетонным фартуком, а с рабочей стороны покрыта бетонной облицовкой.2. Подпорная стенка по п. 1, отличающаяся тем, что сетчатые анкеры выполнены сплошными.3. Подпорная стенка по п. 2, отличающаяся тем, что число сплошных сетчатых анкеров больше одного.4. Подпорная стенка по п. 1, отличающаяся тем, что сетчатые анкеры выполнены прерывистыми.