СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВОГО ОТКОСА ИЛИ ГОРНОГО СКЛОНА Российский патент 2009 года по МПК E02B3/12 E02D17/20 

Изобретение относится к областям строительства, в том числе и гидротехнического, и горного дела, и может быть использовано для защиты берегов акваторий и откосов гидротехнических сооружений из местных материалов от волновых и ветровых воздействий, а также при укреплении грунтовых откосов и горных склонов для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., преимущественно при невозможности или технической или экономической нецелесообразности изменения рельефа грунтового откоса или горного склона, например, при размещении на поверхности откоса или склона отдельно стоящих инженерных сооружений, таких как опоры мостов, виадуков или акведуков, или при размещении на бермах откоса или склона линейных инженерных сооружений, таких как автомобильные дороги, железнодорожные пути, линии электропередачи или связи, линии водопроводов, газопроводов или нефтепроводов.

Известен способ укрепления грунтового откоса, включающий закрепление на откосе гибкого покрытия из нетканого синтетического материала, которое осуществляют посредством эллипсоидных массивов, которые образуют из грунта и инъектируемого в него вяжущего материала и располагают в толще откоса со взаимным удалением один от другого, равным 3÷4 диаметрам массива, причем каждый массив соединяют через нетканый синтетический материал с полусферическим объемом затвердевшего вяжущего материала, образуемым на поверхности нетканого синтетического материала (SU 1361233 А1, МПК Е02В 3/12, опубликовано 23.12.1987).

Недостатками этого известного способа укрепления грунтового откоса являются высокие затраты материалов на создание часто расположенных крупнообъемных эллипсоидных массивов с выступающими над поверхностью откоса полусферическими объемами затвердевшего вяжущего материала и низкая прочность соединения массивов через нетканый синтетический материал с этими полусферическими объемами, а следовательно, и низкая надежность закрепления нетканого синтетического материала на откосе.

Также известен другой способ укрепления грунтового откоса для стабилизации оползневых масс грунта, включающий укладку на поверхности грунтового откоса защитного покрытия и его закрепление на откосе анкерами, фиксируемыми в скважинах, предварительно пробуренных в грунтах откоса с погружением в стабильные слои грунтов, причем в качестве анкеров используют эластично деформируемые маты из искусственных материалов, которые сгибают в форме трубы, которую затем погружают в соответствующую скважину, после чего в скважину насыпают заполнитель, такой как щебень, гравий или шлак, который уплотняют трамбованием и закрепляют добавлением строительного раствора, составленного на основе глины или цемента, в результате чего образуется «мягкий» анкер, который при перегрузке не ломается, как жесткий анкер, а мягко затормаживает подвижки оползневых масс грунта откоса (DE 3630969 А1, МПК E02D 17/20, опубликовано 24.03.1988).

Недостатки данного известного способа укрепления грунтового откоса состоят в его сложности и низких прочности и надежности получаемого в результате его реализации укрепления откоса.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа укрепления грунтового откоса или горного склона является известный способ укрепления грунтового откоса или горного склона (косогора) преимущественно для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., включающий укладку на поверхности, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона защитного покрытия (из геотекстиля) и металлоконструкционной сетки и закрепление последней на этом участке анкерами, фиксируемыми в предварительно пробуренных в грунтах откоса или горных породах склона скважинах посредством нагнетания твердеющего материала (бетона) в скважины с установленными в них анкерами (FR 2615542 А1, МПК E02D 17/20, опубликовано 25.11.1988).

Недостатки этого известного способа укрепления грунтового откоса или горного склона заключаются в низких прочности и надежности получаемого в результате его реализации укрепления грунтового откоса или горного склона, а также в том, что при его осуществлении все работы производятся на поверхности укрепляемого грунтового откоса или горного склона, что ограничивает область использования этого известного способа в связи с невозможностью в ряде случаев размещения необходимого оборудования и проведения работ на поверхности укрепляемого грунтового откоса или горного склона, например, в условиях угрозы начала оползневых процессов, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п. от производимых при реализации этого способа механических, ударных или вибрационных нагрузок на массив грунтов откоса или массив горных пород склона.

Задачей настоящего изобретения является повышение прочности и надежности получаемого укрепления грунтового откоса или горного склона, а также расширение области использования способа укрепления грунтового откоса или горного склона путем обеспечения возможности его осуществления в условиях угрозы начала оползневых процессов, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п. благодаря уменьшению количества работ, производимых при осуществлении способа на поверхности грунтового откоса или горного склона, и снижению оказываемых на массив грунтов откоса или массив горных пород склона механических, ударных или вибрационных воздействий.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе укрепления грунтового откоса или горного склона преимущественно для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., включающем укладку на поверхности, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона защитного покрытия и металлоконструкционной сетки и закрепление последней на этом участке анкерами, фиксируемыми в предварительно пробуренных в грунтах откоса или горных породах склона скважинах посредством нагнетания твердеющего материала в скважины с установленными в них анкерами, согласно изобретению на каждом укрепляемом участке грунтового откоса или горного склона предварительно производят инженерно-геологические и гидрологические изыскания для определения степени подверженности этого участка опасности оползня, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., а также глубины по вертикали и распространения вглубь откоса или склона соответственно слабых грунтов или трещиноватых горных пород и очистку поверхности участка от растительности, затем по результатам изысканий определяют створ заложения и глубину проведения выработки в прочном и устойчивом массиве грунтов откоса или в не имеющем трещин массиве горных пород склона и в намеченном створе на установленной глубине вдоль и по всей длине укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона с дневной поверхности с подъемом или с уклоном и выходом на дневную поверхность для вывода на нее дренажных вод проводят выработку, используя при этом средства и методы производства работ, не оказывающие на массив грунтов откоса или массив горных пород склона ударных или вибрационных нагрузок, после чего из выработки в сторону, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона бурят с выходом на дневную поверхность скважины для установки анкеров, которые выполняют из металлических тросов или металлических стержней и заводят в скважины из выработки или с поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона, на которой затем металлические тросы или металлические стержни соединяют в единую металлоконструкционную сетку, а находящиеся в скважинах части металлических тросов или металлических стержней натягивают размещаемыми в выработке или на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона натяжными устройствами до образования в этих частях металлических тросов или металлических стержней предварительного напряжения, необходимого для повышения прочности и устойчивости массива грунтов откоса или массива горных пород склона, натянутые части металлических тросов или металлических стержней, находящиеся в скважинах, фиксируют и в скважины из выработки нагнетают твердеющий материал, в качестве которого используют полимерный жидкий твердеющий материал, после чего на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона выполняют защитное покрытие путем заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки полимерным жидким твердеющим материалом на толщину сетки с образованием на ее верхней поверхности защитного слоя, причем для нагнетания в скважины используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью и неразлагаемостью в естественных условиях, а для заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью, неразлагаемостью в естественных условиях и отражающей солнечную радиацию способностью.

При укреплении нескольких участков грунтового откоса или горного склона, разделенных между собой бермами, на которых размещены линейные инженерные сооружения, проводят дополнительные выработки с образованием минимально необходимого суммарного количества всех выработок, которое меньше количества укрепляемых участков грунтового откоса или горного склона, и из некоторых выработок бурят в стороны, по меньшей мере, двух ближних укрепляемых участков с выходом на дневную поверхность скважины для установки анкеров, при этом каждую вышерасположенную выработку соединяют гезенками с ближней нижерасположенной выработкой.

При выполнении выработки тупиковой ее завершают проходкой вентиляционной скважины.

При изготовлении единой металлоконструкционной сетки на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона используют для ее усиления металлические балки, в том числе из прокатного фасонного металла, например двутавров или швеллеров.

В наиболее опасных зонах укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона ячейки изготавливаемой на его поверхности единой металлоконструкционной сетки уменьшают путем приваривания к ее металлическим балкам дополнительных металлических балок с образованием в этих зонах мелкоячеистых участков единой металлоконструкционной сетки.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан грунтовый откос или горный склон, укрепляемые участки которого разделены между собой бермами, на которых размещены линейные инженерные сооружения, поперечный разрез; на фиг.2 - то же, план; на фиг.3 - береговые откосы или склоны, на поверхностях которых размещены опоры моста.

Способ укрепления грунтового откоса или горного склона преимущественно для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п. включает укладку на поверхности, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона защитного покрытия (на чертежах не показано) и металлоконструкционной сетки 1 и закрепление последней на этом участке анкерами 2, фиксируемыми в предварительно пробуренных в грунтах откоса или горных породах склона скважинах 3 посредством нагнетания твердеющего материала в скважины 3 с установленными в них анкерами 2.

При этом на каждом укрепляемом участке грунтового откоса или горного склона предварительно производят инженерно-геологические и гидрологические изыскания для определения степени подверженности этого участка опасности оползня, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., а также глубины по вертикали и распространения вглубь откоса или склона соответственно слабых грунтов или трещиноватых горных пород. Затем на каждом укрепляемом участке грунтового откоса или горного склона производят очистку поверхности участка от растительности и при необходимости ее обработку гербицидами сплошного действия. По результатам инженерно-геологических и гидрологических изысканий определяют створ заложения и глубину проведения выработки 4 в прочном и устойчивом массиве грунтов откоса или в не имеющем трещин массиве горных пород склона. В намеченном створе на установленной глубине вдоль и по всей длине укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона с дневной поверхности, немного выше уровня воды в водоеме 5, с подъемом или с уклоном и выходом на дневную поверхность для вывода на нее дренажных вод проводят выработку 4 с необходимыми для осуществления дальнейших работ размерами поперечного сечения, используя при этом средства и методы производства работ, не оказывающие на массив грунтов откоса или массив горных пород склона ударных или вибрационных нагрузок, т.е. в данном случае, например, буровзрывной метод проведения выработки 4 не может быть использован. После чего из выработки 4 в сторону, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона бурят с выходом на дневную поверхность скважины 3 для установки анкеров 2.

Анкеры 2 выполняют из металлических тросов или металлических стержней и заводят в скважины 3 из выработки 4 или с поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона. В качестве металлических тросов могут быть использованы отработавшие в шахтных подъемниках установленный срок металлические канаты. Затем на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлические тросы или металлические стержни соединяют в единую металлоконструкционную сетку 1. Находящиеся в скважинах 3 части металлических тросов или металлических стержней натягивают размещаемыми в выработке 4 или на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона натяжными устройствами (на чертежах не показаны) до образования в этих частях металлических тросов или металлических стержней предварительного напряжения, необходимого для повышения прочности и устойчивости массива грунтов откоса или массива горных пород склона. Натянутые части металлических тросов или металлических стержней, находящиеся в скважинах 3, фиксируют и в скважины 3 из выработки 4 нагнетают твердеющий материал, в качестве которого используют полимерный жидкий твердеющий материал. После чего на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона выполняют защитное покрытие путем заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки 1 полимерным жидким твердеющим материалом на толщину сетки 1 с образованием на ее верхней поверхности защитного слоя. При этом для нагнетания в скважины 3 используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью и неразлагаемостью в естественных условиях, а для заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки 1 используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью, неразлагаемостью в естественных условиях и отражающей солнечную радиацию способностью.

При укреплении нескольких участков грунтового откоса или горного склона, разделенных между собой бермами 6, на которых размещены линейные инженерные сооружения, такие как автомобильная дорога 7, железнодорожный путь 8, линии электропередачи или связи (на чертежах не показаны), линии 9 водопроводов, газопроводов или нефтепроводов, проводят дополнительные выработки 4 с образованием минимально необходимого суммарного количества всех выработок 4, которое меньше количества укрепляемых участков грунтового откоса или горного склона. Из некоторых выработок 4 бурят в стороны, по меньшей мере, двух ближних укрепляемых участков с выходом на дневную поверхность скважины 3 для установки анкеров 2. При этом каждую вышерасположенную выработку 4 соединяют гезенками 10 с ближней нижерасположенной выработкой 4 для вывода дренажных вод в самую заглубленную выработку 4 и из нее на дневную поверхность.

При выполнении выработки 4 тупиковой ее завершают проходкой вентиляционной скважины 11.

При изготовлении единой металлоконструкционной сетки 1 на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона используют для ее усиления металлические балки, в том числе из прокатного фасонного металла, например двутавров или швеллеров.

В наиболее опасных зонах укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона ячейки изготавливаемой на его поверхности единой металлоконструкционной сетки 1 уменьшают путем приваривания к ее металлическим балкам дополнительных металлических балок с образованием в этих зонах мелкоячеистых участков 12 единой металлоконструкционной сетки 1.

В результате осуществления данного способа может быть укреплен весь грунтовый откос или горный склон, который в дальнейшем не будет разрушаться и создавать опасность расположенным на нем и ниже него отдельно стоящим и линейным инженерным сооружениям, движущимся автомобилям и поездам. Данный способ позволяет укреплять участки грунтовых откосов или горных склонов с любым углом крутизны, в том числе и навесные скальные карнизы с обратными уклонами укрепляемой поверхности, и, кроме того, может быть использован для защиты берегов акваторий и откосов гидротехнических сооружений из местных материалов от волновых и ветровых воздействий.

Данное изобретение обеспечивает высокую прочность и надежность получаемого укрепления грунтового откоса или горного склона, позволяет уменьшить количество работ, производимых на поверхности грунтового откоса или горного склона при их укреплении, и снизить оказываемые при этом на массив грунтов откоса или массив горных пород склона механические, ударные или вибрационные воздействия, что расширяет область использования предлагаемого способа укрепления грунтового откоса или горного склона путем обеспечения возможности его осуществления в условиях угрозы начала оползневых процессов, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п.

Изобретение относится к строительству, в том числе и гидротехническому, и может быть использовано для защиты берегов акваторий и откосов гидротехнических сооружений от волновых и ветровых воздействий, а также при укреплении грунтовых откосов и горных склонов. На каждом укрепляемом участке грунтового откоса или горного склона производят инженерно-геологические и гидрологические изыскания и очистку его поверхности от растительности. По результатам изысканий определяют створ и глубину проведения выработки в прочном и устойчивом массиве грунтов откоса или в не имеющем трещин массиве горных пород склона. Вдоль и по всей длине укрепляемого участка проводят выработку, не оказывая на массив грунтов откоса или массив горных пород склона ударных или вибрационных нагрузок. Из выработки в сторону, по меньшей мере, одного укрепляемого участка бурят скважины для установки анкеров, которые выполняют из металлических тросов или стержней и заводят в скважины из выработки или с поверхности укрепляемого участка, на которой затем тросы или стержни соединяют в единую металлоконструкционную сетку. Находящиеся в скважинах части тросов или стержней натягивают размещаемыми в выработке или на поверхности укрепляемого участка натяжными устройствами до образования в этих частях тросов или стержней предварительного напряжения. Натянутые части тросов или стержней, находящиеся в скважинах, фиксируют и в скважины из выработки нагнетают полимерный жидкий твердеющий материал. На поверхности укрепляемого участка выполняют защитное покрытие путем заливки уложенной металлоконструкционной сетки полимерным жидким твердеющим материалом на толщину сетки с образованием на ее верхней поверхности защитного слоя. Изобретение обеспечивает повышение прочности и надежности укрепления откоса или склона, а также возможность укрепления откоса или склона в условиях угрозы начала оползневых процессов, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п. благодаря уменьшению количества работ, производимых на поверхности откоса или склона, и снижению оказываемых на массив грунтов откоса или массив горных пород склона механических, ударных или вибрационных воздействий. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ укрепления грунтового откоса или горного склона, преимущественно для стабилизации оползневых процессов или для предотвращения сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., включающий укладку на поверхности, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона защитного покрытия и металлоконструкционной сетки и закрепление последней на этом участке анкерами, фиксируемыми в предварительно пробуренных в грунтах откоса или горных породах склона скважинах посредством нагнетания твердеющего материала в скважины с установленными в них анкерами, отличающийся тем, что на каждом укрепляемом участке грунтового откоса или горного склона предварительно производят инженерно-геологические и гидрологические изыскания для определения степени подверженности этого участка опасности оползня, сдвига, обрушения, обвалов и вывалов грунтов или горных пород, осыпей, камнепадов и т.п., а также глубины по вертикали и распространения вглубь откоса или склона, соответственно, слабых грунтов или трещиноватых горных пород, и очистку поверхности участка от растительности, затем по результатам изысканий определяют створ заложения и глубину проведения выработки в прочном и устойчивом массиве грунтов откоса или в не имеющем трещин массиве горных пород склона, и в намеченном створе на установленной глубине вдоль и по всей длине укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона с дневной поверхности с подъемом или с уклоном и выходом на дневную поверхность для вывода на нее дренажных вод проводят выработку, используя при этом средства и методы производства работ, не оказывающие на массив грунтов откоса или массив горных пород склона ударных или вибрационных нагрузок, после чего из выработки в сторону, по меньшей мере, одного укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона бурят с выходом на дневную поверхность скважины для установки анкеров, которые выполняют из металлических тросов или металлических стержней и заводят в скважины из выработки или с поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона, на которой затем металлические тросы или металлические стержни соединяют в единую металлоконструкционную сетку, а находящиеся в скважинах части металлических тросов или металлических стержней натягивают размещаемыми в выработке или на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона натяжными устройствами до образования в этих частях металлических тросов или металлических стержней предварительного напряжения, необходимого для повышения прочности и устойчивости массива грунтов откоса или массива горных пород склона, натянутые части металлических тросов или металлических стержней, находящиеся в скважинах, фиксируют и в скважины из выработки нагнетают твердеющий материал, в качестве которого используют полимерный жидкий твердеющий материал, после чего на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона выполняют защитное покрытие путем заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки полимерным жидким твердеющим материалом на толщину сетки с образованием на ее верхней поверхности защитного слоя, причем для нагнетания в скважины используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью и неразлагаемостью в естественных условиях, а для заливки уложенной на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона металлоконструкционной сетки используют жидкий полимерный материал, после затвердевания обладающий водонепроницаемостью, неразлагаемостью в естественных условиях и отражающей солнечную радиацию способностью.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при укреплении нескольких участков грунтового откоса или горного склона, разделенных между собой бермами, на которых размещены линейные инженерные сооружения, проводят дополнительные выработки с образованием минимально необходимого суммарного количества всех выработок, которое меньше количества укрепляемых участков грунтового откоса или горного склона, и из некоторых выработок бурят в стороны, по меньшей мере, двух ближних укрепляемых участков с выходом на дневную поверхность скважины для установки анкеров, при этом каждую вышерасположенную выработку соединяют гезенками с ближней нижерасположенной выработкой.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при выполнении выработки тупиковой ее завершают проходкой вентиляционной скважины.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при изготовлении единой металлоконструкционной сетки на поверхности укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона используют для ее усиления металлические балки, в том числе из прокатного фасонного металла, например, двутавров или швеллеров.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в наиболее опасных зонах укрепляемого участка грунтового откоса или горного склона ячейки изготавливаемой на его поверхности единой металлоконструкционной сетки уменьшают путем приваривания к ее металлическим балкам дополнительных металлических балок с образованием в этих зонах мелкоячеистых участков единой металлоконструкционной сетки.