ГИБКАЯ ПОЛИМЕРНО-БЕТОННАЯ ГЕОПЛИТА И АРМИРУЮЩАЯ ЕЕ ЯЧЕИСТАЯ СТРУКТУРА Российский патент 2008 года по МПК F16L1/00 

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для укрепления траншей трубопроводов, для укрепления откосов при строительстве магистральных трубопроводов, при устройстве дорожной одежды в качестве основания, например, на технологических подъездных дорогах при строительстве магистральных трубопроводов, а также в виде пригруза или балласта, применяемого при прокладке трубопроводов на подводных или обводняемых участках.

Из уровня техники известны гибкие бетонные плиты «Геосоты» (ГБП), представляющие собой заполненную бетоном георешетку - ячеистую структуру из гибких полимерных лент, установленных на ребра и соединенных между собой с расположением точек прижима в шахматном порядке, при этом стенки ячеек выполнены перфорированными или неперфорированными и закреплены между собой с помощью соединительных элементов, пропущенных через отверстия.

Георешетка изготавливается из полиэтиленовых лент (полиэтилен высокой плотности низкого давления) посредством соединения лент между собой линейными швами, расположенными в шахматном порядке. Заполнителем различных типов ГБП «Геосоты» являются бетоны различных марок, в зависимости от назначения, условий эксплуатации. Дополнительным армированием и связью ячеек с бетоном служит полипропиленовый или полиамидный трос (см. ТУ 5841004-2293902-2004, Москва, ЗАО «Престо-Русь», 2004).

Недостатком известного решения является выполнение ячеистой структуры из полимерного материала, что требует осторожного обращения при монтаже ГБП в полевых условиях. Например, запрещается ходить по уложенному полимерному каркасу при заполнении ячеек бетонной смесью, что представляется значительным неудобством, поскольку требует ведения работ с каждой плитой в отдельности или использования специальных мостков для перемещения рабочих в ходе заполнения ячеек бетонной смесью. Кроме того, используемый в качестве армирующего полимерный материал является горючим, температура воспламенения которого достаточно низка (ниже 290°С), выделяет токсичные вещества при горении.

Поскольку ячейка известной конструкции представляет собой «ромб» с криволинейно изогнутыми стенками, то известная ГБП не обладает анизотропными свойствами. Для придания ячеистой структуре равнопрочности и для предотвращения выпадения бетонных «блоков» из ячеек их армируют рядами перпендикулярно направленных полимерных тросов.

Уложенные на месте проведения укрепительных работ готовые ГБП не рассчитаны на проезд тяжелой техники, что значительно ограничивает область использования ГБП.

Таким образом, существует задача создания гибких полимерно-бетонных геоплит, обладающих анизотропными свойствами, позволяющими упросить монтаж плит в полевых условиях, когда рабочие перемещаются по укладываемым ячеистым структурам, а также обладающих необходимой прочностью при перемещении по ним тяжелой техники.

Достигаемым техническим результатом является повышение гибкости, прочности и износоустойчивости полимерно-бетонных геоплит, а также упрощение монтажных работ в полевых условиях и на стационарных базах.

Указанная задача решается тем, что гибкая полимерно-бетонная геоплита, содержащая заполненную отвержденной бетонной смесью армированную полимерными тросами и выполненную из установленных с натяжением на ребра гибких лент ячеистую структуру, снабженная монтажными петлями и элементами для закрепления плиты на ее основании, снабжена элементами для скрепления плит между собой, а ячеистая структура сформирована из набора гибких лент, скрепленных попарно расположенными в шахматном порядке перпендикулярными длинным сторонам гибких лент парными швами, при этом ячейки указанной структуры имеют форму шестигранников, в качестве гибких элементов используются ленты из рулонированного текстильного материала - высокопрочной ткани, а в образованных указанными парными швами стенках ячеек выполнены сквозные отверстия, через которые пропущены армирующие тросы.

В частном случае выполнения геоплиты в ячеистой структуре в местах расположения парных скрепляющих швов располагаются площадки жесткости - набор пластин, выполненных из материала идентичного материалу гибких лент или из гибкого геотекстильного материала, и прошитых совместно с формирующими ячеистую структуру гибкими лентами, а места выполнения скрепляющих указанные ленты швов предварительно бандажированы, например, тесьмой, а указанные швы выполнены по бандажам.

Кроме того, элементы для закрепления геоплиты на ее основании и элементы для скрепления геоплит между собой совмещены и выполнены в виде петель, расположенных на продольных и поперечных сторонах геоплиты.

Кроме того, задача решается тем, что ячеистая структура для армирования геоплиты, содержащая трехмерную сотовую георешетку, выполненную из набора гибких лент, скрепленных между собой с расположением мест скрепления в шахматном порядке, причем в стенках ячеек выполнены отверстиями через которые пропущен полипропиленовый или полиамидный трос, снабжена монтажными петлями и элементами для ее закрепления на основании, а также элементами для скрепления указанных георешеток между собой, при этом гибкие ленты скреплены попарно расположенными в шахматном порядке перпендикулярными длинным сторонам гибких лент парными швами с возможностью образования заполняемой бетонной смесью предварительно напряженной ячеистой структуры, при этом ячейки указанной структуры имеют форму шестигранников, в качестве гибких элементов используются ленты из рулонированного текстильного материала - высокопрочной ткани, а в образованных указанными парными швами стенках ячеек выполнены сквозные отверстия, через которые пропущены армирующие тросы.

При этом места выполнения скрепляющих указанные ленты швов предварительно бандажированы, например, тесьмой, а указанные швы выполнены по бандажам, а скрепляющие ленты швы выполнены равнопрочными материалу лент.

В частном случае выполнения ячеистой структуры между смежными лентами в местах расположения парных скрепляющих швов располагаются площадки жесткости - набор пластин, выполненных из материала идентичного материалу гибких лент или из гибкого геотекстильного материала, и прошитых совместно с формирующими ячеистую структуру гибкими лентами.

При этом сквозные отверстия в стенках ячеек, образованных парными швами, выполнены прожиганием со сплавлением слоев материала пластин, образующих площадки жесткости.

Расстояние между парными швами не превышает половины расстояния между внутренними швами пар, формирующих ячейки, а скрепляющие гибкие ленты швы выполнены равнопрочными материалу лент.

Выбор материала для изготовления георешеток обусловлен его доступностью, удобством раскроя заготовок, хорошей способностью к сшиванию строчными соединительными швами, а также хорошими физико-механическими свойствами, прежде всего, прочностью, гибкостью, износостойкостью, термостойкостью и отсутствием склонности к гниению в сложных условиях.

Каждая монтажная петля выполнена в виде выступающих за край геоплиты петель, обеспечивающих возможность приложения к геоплите внешнего тягового усилия.

Использование армирующего слоя из высокопрочной ткани позволяет значительно увеличить физико-механические свойства геоплиты без значительного увеличения ее массы, что важно в условиях выполняемого вручную монтажа геоплит, особенно в стесненных условиях траншеи. Армирование геоплиты ведет к снижению расхода материалов, включая и самоотверждающуюся цементную смесь, что способствует улучшению санитарно-гигиенических условий труда.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен набор гибких лент; на фиг.2 - ячеистая структура.

На указанных фигурах позициями обозначены следующие элементы геоплиты:

1 - гибкая лента;

2 -соединительные швы;

3 -площадки жесткости из набора гибких пластин;

4 - бандажирующая накладка;

5 - отверстия, выполненные в площадках жесткости;

6 - армирующий трос;

7 - бетонная смесь.

Заявленное устройство изготавливают промышленным способом. Из рулона нетканого волокнистого материала нарезают заготовки расчетной длины, возможно использование изготовленных промышленным способом гибких лент 1 из высокопрочной ткани.

Для создания ячеистой структуры формируют набор плоских гибких лент 1 - заготовок, которые скрепляют попарно расположенными в шахматном порядке перпендикулярными длинным сторонам гибких лент парными соединительными швами 2. Расстояние между парными швами не превышает половины расстояния между внутренними швами пар, формирующих ячейки, что обеспечивает возможность образования ячеек в форме шестигранников.

В качестве гибких элементов используются ленты из рулонированного текстильного материала - высокопрочной ткани. Парные соединительные швы 2 выполняют равнопрочными материалу лент.

При наборе заготовок между смежными лентами в шахматном порядке в местах расположения парных скрепляющих швов располагают площадки жесткости 3 - набор пластин, выполненных из материала идентичного материалу гибких лент или из гибкого геотекстильного материала. При этом места выполнения скрепляющих указанные ленты швов предварительно бандажированы накладками 4, например тесьмой. В частном случае отношение ширины ячейки указанной структуры к высоте ячейки составляет, предпочтительно, 0,2-1,0.

Указанные площадки жесткости прошивают совместно с лентами, бандажирующими формирующие ячеистую структуру гибкими лентами, при этом скрепляющие гибкие ленты швы выполнены равнопрочными материалу лент.

В образованных указанными парными швами стенках ячеек выполняют сквозные отверстия 5, через которые пропускают армирующие тросы 6. Сквозные отверстия 4 в образованных парными швами стенках ячеек выполняют прожиганием со сплавлением слоев материала пластин, образующих площадки жесткости 3.

На продольных и/или поперечных сторонах указанного набора закрепляют сшиванием монтажные петли (не показаны), а также элементы для закрепления плиты на ее основании и элементы для скрепления плит между собой. Указанные элементы совмещены и выполнены в виде петель (не показаны).

Изготовленные из указанных материалов и прошитые ячеистые структуры обладают высокой механической прочностью, долговечностью в условиях эксплуатации, поскольку не подвержены гниению, что важно, например, при защите трубопроводного перехода, при этом ячеистые структуры остаются достаточно эластичной конструкцией, что облегчает их монтаж в полевых условиях. При укладке геоплит, например, на откосах траншеи, оврагов, берегов водоемов следует ориентировать ленты, формирующие ячеистую структуру вдоль действующей нагрузки, а армирующие тросы - поперек, при этом ленты ввиду высокой порочности воспринимают действующие на геоплиту усилия, а тросы обеспечивают надежную связь бетонной смеси 7 с ячеистой структурой.

Указанные пакеты сшитых лент в рулонированном или плоскосложенном виде отправляют к месту производства работ, где их разворачивают и формируют ячеистую структуру, установив на ребра ленты, которые с натяжением закрепляют инвентарными штырями на основании посредством петель, закрепленных на боковых сторонах блоков георешеток или формируют ячеистую структуру предварительным напряжением указанных блоков с помощью инвентарной технологической оснастки. Соседние блоки георешеток укладывают по типу «выступ-впадина» и через соединительные петли скрепляют их между собой гибкими элементами, например, шнурами или лентами из текстильных материалов. Указанные элементы крепления ячеистой структуры обеспечивают быстрое ее закрепление на основании геоплит.

Образованные таким образом ячейки предварительно напряженной георешетки с натянутыми с определенным усилием армирующими тросами заполняют бетонной смесью 7. Возможно изготовление геоплит на отдельных специализированных участках и после твердения бетонной смеси отгрузка и доставка геоплит к месту производства работ как штучных изделий. Армирующий полимерный трос (полипропилен, полиамид) выполняют круглым, плетеным из светлых высокопрочных непрерывных нитей заводского изготовления, состоящего из внутреннего сердечника в виде параллельных нитей, покрытого прядями из плетеного полимера. Относительное удлинение под воздействием нагрузки 450 кг не должно превышать 10%. Покрытие пучка должно быть изготовлено из полиэтилена низкой плотности толщиной 0,4-0,6 мм. Для связки ячеистой структуры, геоплит при их монтаже, служит, например, полиамидный трос (канат, шнур). Предел прочности при разрыве, диаметр пучка должны соответствовать ГОСТ 30055-93 - разрывная нагрузка 1000-1450 (кгс) или ТУ-15-08-333-89, при этом разрывная нагрузка составляет 700 (кгс). В условиях Крайнего Севера должны применяться полиамидные (ПА610) тросы с морозостойкостью минус 60°С или ПА 12 с морозостойкостью минус 40°С.

Геоплиты используются для укрепления траншей трубопроводов, для укрепления откосов при строительстве магистральных трубопроводов, при устройстве дорожной одежды в качестве основания, например, на технологических подъездных дорогах при строительстве магистральных трубопроводов, а также в виде пригруза или балласта, применяемого при прокладке трубопроводов на подводных или обводняемых участках.

В зависимости от функции, отводимой конструктивному слою, выполненному на основе гибких полимерно-бетонных геоплит, определяются требования к георешетке как ячеистой трехмерной структуре, в отношении геометрических размеров, материала, конструктивных элементов, усилия натяжения лент, образующих георешетку, а также армирующих тросов. Кроме того, в зависимости от назначения геоплит предъявляются определенные требования к заполнителю ячеек бетонной смеси. При этом следует использовать бетон не ниже марки 200.

Высота ячеек георешетки, применяемой в нежестких дорожных одеждах, должна выбираться исходя из расчета на прочность конструкции дорожной одежды, но не менее 152 мм. В основании сборного покрытия, например, укрепляющего берега водоема, следует применять ячеистую структуру с высотой стенки не менее 76 мм.

При заполнении ячеек бетоном роль георешетки сводится к обеспечению создания блочной структуры бетонного слоя, способствующей повышению температурной трещино-стойкости конструкции, например, в случае применения ее в основании асфальтобетонного покрытия.

Возможно использование геоплит для защиты изоляции трубопроводов подводных переходов как балластирующих устройств или как защитных для изоляции средств при использовании балластирующих устройств других типов.

Конструкция и материалы геоплит обеспечивают надежное и фиксированное положение трубопровода при его сооружении и в течение периода эксплуатации, позволяют защитить от повреждений изоляцию трубопровода.

Элементы фиксации геоплит на основании устраняют смещение ячеистой структуры, предотвращают смещение из ее ячеек заполняющего материала, что особенно важно при сооружении покрытия на суглинистых и глинистых грунтах.

Выполнение армирующей георешетки в виде пространственной трехмерной ячеистой конструкции, замкнутые ячейки которой предварительно напряжены и заполнены заполняющим материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеек, обеспечивает необходимую упругость и способность к восстановлению формы без разрушения в случае приложения к ней динамических нагрузок.

Степень шероховатости, а также размеры и расположение ячеек указанной структуры задаются, исходя из условия обеспечения надежного сцепления ячеистой конструкции с материалом заполнителя ячеек ее структуры и обеспечения равномерного армирования бетонной смеси в пределах каждой секции покрытия - геоплиты. Размеры геоплиты выбираются из соображений удобства их транспортировки и монтажа и, предпочтительно, равны: в транспортном положении длина геоплиты составляет 2-2,5 м, а ширина 1,0-1,5 м.

Высота объемной ячеистой структуры выбирается из условия обеспечения необходимой толщины упругого слоя, качественного уплотнения цементной смеси в указанных ячейках и оптимального соотношения ее прочностных свойств и веса.

При больших значениях высоты ячеек указанной структуры упругие свойства ячеистой конструкции снижаются, при этом прилегающая к основанию часть материала заполнителя в ячейках решетки оказывается недоуплотненной, что снижает несущую способность покрытия в целом.

Заявленное изобретение позволяет повысить несущую способность покрытия, например, откосов траншеи, берега водоема, выполненного на базе геоплит, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки. Одним из преимуществ указанной конструкции является то, что упрощается процесс монтажа покрытия на основании, а заполнение ячеистой структуры геоплит, например, в трассовых условиях ведут механизированным способом.

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для укрепления траншей трубопроводов, для укрепления откосов при строительстве магистральных трубопроводов, при устройстве дорожной одежды в качестве основания технологических подъездных дорог при строительстве магистральных трубопроводов, в виде пригруза или балласта при прокладке трубопроводов на подводных или обводняемых участках. Заполненная бетонной смесью армированная полимерными тросами и выполненная из установленных на ребра гибких лент ячеистая структуру снабжена монтажными петлями и элементами для закрепления на ее основании. Геоплита снабжена элементами для скрепления геоплит между собой. Заполняемая бетонной смесью предварительно напряженная ячеистая структура армирована тросами. Изобретение обеспечивает повышение гибкости, прочности и износоустойчивости полимерно-бетонных геоплит, а также упрощение монтажных работ в полевых условиях и на стационарных базах. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гибкая полимерно-бетонная геоплита, содержащая заполненную отвержденной бетонной смесью армированную полимерными тросами и выполненную из установленных с натяжением на ребра гибких лент ячеистую структуру, снабженная монтажными петлями и элементами для закрепления плиты на ее основании, отличающаяся тем, что указанная геоплита снабжена элементами для скрепления плит между собой, а ячеистая структура сформирована из набора гибких лент, скрепленных попарно расположенными в шахматном порядке перпендикулярными длинным сторонам гибких лент парными швами, при этом ячейки указанной структуры имеют форму шестигранников, в качестве гибких элементов используются ленты из рулонированного текстильного материала - высокопрочной ткани, а в образованных указанными парными швами стенках ячеек выполнены сквозные отверстия, через которые пропущены армирующие троса.2. Геоплита по п.1, отличающаяся тем, что в ячеистой структуре в местах расположения парных скрепляющих швов располагаются площадки жесткости - набор пластин, выполненных из материала идентичного материалу гибких лент или из гибкого геотекстильного материала, и прошитых совместно с формирующими ячеистую структуру гибкими лентами.3. Геоплита по п.1, отличающаяся тем, что места выполнения скрепляющих указанные ленты швов предварительно бандажированы, например, тесьмой, а указанные швы выполнены по бандажам.4. Геоплита по п.1, отличающаяся тем, что элементы для закрепления плиты на ее основании и элементы для скрепления геоплит между собой совмещены и выполнены в виде петель, расположенных на продольных и поперечных сторонах геоплиты.5. Ячеистая структура для армирования геоплиты по п.1, содержащая трехмерную сотовую георешетку, выполненную из набора гибких лент, скрепленных между собой с расположением мест скрепления в шахматном порядке, причем в стенках ячеек выполнены отверстия, через которые пропущен полипропиленовый или полиамидный трос, отличающаяся тем, что снабжена монтажными петлями и элементами для ее закрепления на основании, а также элементами для скрепления указанных георешеток между собой, при этом гибкие ленты скреплены попарно расположенными в шахматном порядке перпендикулярными длинным сторонам гибких лент парными швами с возможностью образования заполняемой бетонной смесью предварительно напряженной ячеистой структуры, при этом ячейки указанной структуры имеют форму шестигранников, в качестве гибких элементов используются ленты из рулонированного текстильного материала - высокопрочной ткани, а в образованных указанными парными швами стенках ячеек выполнены сквозные отверстия, через которые пропущены армирующие троса.6. Ячеистая структура по п.5, отличающаяся тем, что скрепляющие ленты швы выполнены равнопрочными материалу лент.7. Ячеистая структура по п.5, отличающаяся тем, что места выполнения скрепляющих указанные ленты швов предварительно бандажированы, например, тесьмой, а указанные швы выполнены по бандажам.8. Ячеистая структура по п.5, отличающаяся тем, что в ячеистой структуре между смежными лентами в местах расположения парных скрепляющих швов располагаются площадки жесткости - набор пластин, выполненных из материала идентичного материалу гибких лент или из гибкого геотекстильного материала, и прошитых совместно с формирующими ячеистую структуру гибкими лентами.9. Ячеистая структура по п.5, отличающаяся тем, что сквозные отверстия в стенках ячеек, образованных парными швами, выполнены прожиганием со сплавлением слоев материала пластин, образующих площадки жесткости.