ОБЪЕМНАЯ ПОДПОРНАЯ СТЕНА С АРМИРОВАННОЙ ЗАСТЕННОЙ ЧАСТЬЮ Российский патент 2009 года по МПК E02D29/02 

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано при возведении объектов промышленно-гражданского назначения на крутых склонах, в оврагах, в выемках, для сооружения дамб, насыпей, при расширении дорог и для строительства в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях.

В транспортном строительстве в основном используются сборные и монолитные железобетонные подпорные стены, чаще всего уголковые и массивные гравитационные (бутобетонные, бетонные, каменные).

Такие стены работают на изгиб под действием давления грунта, поэтому требуется сравнительно большая рабочая высота сечения, что приводит к повышенному расходу материалов - бетона и стали.

В последние годы в Российской Федерации и ряде других зарубежных стран чаще стали применяться пространственные облегченные конструкции подпорных стен в виде оболочек и мембран, хорошо работающих на действие распределенной нагрузки, такой как активное давление грунта.

Кроме того, грунт, контактирующий с тонкостенными оболочками, сообщает им дополнительную жесткость, в связи с чем отпадает необходимость обеспечения устойчивости конструкции.

Известны подпорные стенки из небольших объемных пустотелых элементов. В этом случае пустотелые объемные элементы в связи с небольшими размерами выполняют скорее декоративные, чем конструктивные функции.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является гравитационная подпорная стена, включающая расположенные ступенчато друг на друге, заполненные каменным материалом габионы, установленные на свайном ростверке. Для устранения сдвига подпорной стены габионы нижнего ряда могут быть закреплены свайками (патент РФ №2211287, кл. Е02D 29/02).

Недостатками гравитационных габионных стен, как и других гравитационных сооружений, являются относительно малая удерживающая способность, особенно в сейсмических районах, большой объем необходимого каменного материала, трудоемкость работ, связанных с установкой свайного ростверка, приводящая к значительным финансовым и временным затратам, что ограничивает применение габионных стен. Кроме того, в этих конструкциях не решен вопрос равномерности распределения нагрузки на основание.

Целью настоящего изобретения является повышение устойчивости объемной стенки при сложных природных процессах, в том числе, в сейсмоопасных районах в условиях, затрудняющих применение машин и механизмов, при одновременном сохранении структурной целостности подпорной стены в процессе всего срока службы и обеспечении эксплуатационной надежности.

Поставленная цель достигается тем, что объемная подпорная стена с армированной застенной частью выполнена коробчатой конструкции в виде гофрированных модульных секций, образованных соединением распорных элементов в виде профилированных листов с передними и задними вертикальными колоннами при помощи соединительных элементов в форме трапеции и крепежей в виде резьбовых соединений диаметром не менее 16 мм, при этом армогрунтовая конструкция выполнена в виде чередующихся слоев уплотненного сыпучего водопроницаемого материала толщиной не менее 400 мм и армирующего материала и сформирована во внутреннем пространстве гофрированных модульных секций и в застенной части, причем армогрунтовая конструкция уширяется по мере удаления от поверхности гофрированных модульных секций и плавно переходит в примыкающий откос.

Кроме того, для обеспечения необходимой стабильности подпорной стены и для защиты от коррозии стальные распорные листы гофрированных модульных секций оцинкованы горячим способом с нанесением цинка на каждую плоскость не менее 350 г/м³.

Кроме того, для распределения растягивающих усилий в армирующем композитном материале один его конец заведен в резьбовые соединения распорных деталей, а второй конец материала в натянутом состоянии уложен по поверхности уплотненного грунта, заведен за плоскость обрушения на длину не менее 1,5 м.

Кроме того, для решения поставленных задач в предложенной подпорной стене с армированной застенной частью в качестве армирующего материала использован геотекстиль тканый или нетканый, преимущественно синтетический, стеклопластик, георешетки, сетки, листовой материал или композитные комбинации с геотекстильным материалом.

Поведение объемных подпорных стен с армированной застенной частью в сейсмических районах зависит от прочности, плотности, жесткости армирующего материала, влияющего на распределение динамического растяжения, устранения неравномерных осадков.

Приведенная совокупность признаков по сравнению с традиционными гравитационными конструкциями объемных стен обеспечивает получение технического результата, выражающегося в снижении материалоемкости, повышении надежности, стабильности, эффективности, оптимальном соотношении веса и несущей способности, сокращении срока строительства, полном отсутствии мокрых процессов, простоте и скорости монтажа, меньшей трудоемкости возведения, устойчивости к значительным перепадам температур, достаточно высокой долговечности, вибро- и сейсмостойкости, высокой приспособляемости к изменяющимся грунтовым условиям, архитектурной выразительности, соблюдении охраны окружающей среды, экономичности. Несмотря на довольно высокую удельную стоимость металлических гофрированных структур сооружение существенно более эффективно в строительстве и экономично по сравнению с традиционными конструкциями.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена лицевая грань объемной подпорной стены из металлических гофрированных элементов и армогрунтовая конструкция в застенной части модульной секции;

на фиг.2 дан поперечный разрез армогрунтовой конструкции в застенной части модульной секции подпорной стены;

на фиг.2а представлен узел А (см. фиг.2) крепления армирующего материала между продольными элементами подпорной стены;

на фиг.3 приведена схема по сооружению первого слоя объемной подпорной стены с армированной застенной частью (отсыпка выравнивающего слоя, установка выдвижных стабилизаторов, установка лицевых щитов, расстилка армирующего материала);

на фиг.4 дана конструкция выдвижных стабилизаторов;

на фиг.5 представлена конструкция лицевых щитов;

на фиг.6 приведены составляющие элементы объемной металлической подпорной стены;

на фиг.7 изображена передняя часть подпорной металлической стены (вид изнутри);

на фиг.8 представлена передняя часть металлической стены (вид лицевой грани);

на фиг.9 приведен вертикальный элемент с усилением, дано сечение данного элемента в металлической подпорной стене;

на фиг.10 представлена монтажная схема продольных и вертикальных элементов.

Объемная подпорная стена с армированной застенной частью - 1 включает в себя: в основании стены - фундамент (бетонные стаканы) - 2 на глубину не менее 1,0 м, в который устанавливают вертикальные элементы - 3 (колонны) из листового профиля стали, оцинкованного горячим способом, соединяющиеся продольными металлическими гофрированными элементами - 4, образуя ряд секций - 5. Основание стены - продольные элементы укладываются на уплотненный выравнивающий слой - 6.

Одновременно в застенной части модульных секций формируется армогрунтовая конструкция в виде чередующихся слоев - 7 уплотненного дренирующего грунта в обойме композитного материала - 8.

На естественное основание - 9 отсыпается выравнивающий слой, на который устанавливаются выдвижные стабилизаторы - 10, лицевые щиты - 11, одновременно ведется сборка металлической конструкции подпорной стены с помощью соединительных элементов - 12.

Для увеличения высоты колонны применяется соединяющий элемент - 13 размером не менее 405 мм.

Строительство объемной подпорной стены с армированной застенной частью (см. фиг.1) ведется следующим образом: до производства строительно-монтажных работ тщательно осматривается и подготавливается строительная площадка, удаляется растительный слой и на естественное основание - 9 отсыпается выравнивающий слой - 6 толщиной 150-200 мм из гравийно-песчаной смеси или любого дренирующего грунта, который разравнивается и уплотняется по всему основанию подпорной стены.

На выравнивающем слое - 6 производится сборка модульных секций, форма которых обеспечивается посредством соединения профилированного стального листа, выполняющего роль распорного элемента - 4 толщиной не менее 2÷2,7 мм, резьбовыми соединениями (см. фиг.10) с вертикальными колоннами - 3, выполненными из швеллера листовой стали горячего цинкования размером не менее 165×260 мм, толщиной 4,2 мм, с отогнутыми наружу краями (см. фиг.7). Высота колонны изменяется при помощи элементов - 13 размером 405 мм. Вертикальные элементы (колонны) должны находиться на расстоянии не менее 3 м друг от друга (см. фиг.3).

Соединение вертикальных - 3 и горизонтальных - 4 элементов выполняется при помощи соединительных элементов - 12 в форме трапеций и крепежных сертифицированных элементов болтов и гаек, предназначенных для объединения элементов конструкции между собой и защищенных цинковой гальванизацией от коррозии.

Для обеспечения максимальной стабильности и безопасности эксплуатации подпорной стены из модульных секций одновременно в едином технологическом процессе со сборкой секции подпорной металлической стены в застенной части подпорной стены сооружается армогрунтовая конструкция в следующей последовательности:

- на подготовленный и уплотненный выравнивающий слой - 6 устанавливают выдвижные стабилизаторы - 10 на расстоянии 1,5 м друг от друга (см. фиг.3, 4). Выдвижные стабилизаторы изготавливают из гладкой арматуры - 14, диаметром 25-40 мм, длиной ножек не менее l_нож=120-150 мм, общей длиной с контрфорсом - (15) - l_к-ф=170-200 мм, шириной 40-50 мм и высотой контрфорса 50-80 мм; все детали соединены сваркой (см. фиг.4);

- для оконтуривания внешней грани армогрунтового слоя к стабилизаторам устанавливают лицевые щиты - 11 (см. фиг.3, 5), состоящие из досок - 16 толщиной 12,5 мм, соединенных поперечными брусками - 18, скрепленных гвоздями - 17 (длиной не менее 70 мм), высота щита h=500-600 мм, длина 1=300 мм; С_щ - стык щита;

- расстилают полотнища армирующего композитного материала - 8 по всей ширине модульной секции и на всю площадь застенной части модульных секций (см. фиг.3) с выпуском за внешнюю грань лицевых щитов не менее 2000 мм;

- на разостланный композитный материал - 8 отсыпают (самосвалами или грейдерами) в едином технологическом процессе как в модульной секции, так и в застенной части подпорной стены (см. фиг.3) грунт - 7 (песок средней крупности, крупный, гравелистый или любой другой сыпучий водопроницаемый материал) слоями 15-20 см. Отсыпку выполняют за один раз на всю площадь;

- отсыпанный, разровненный грунт - 7 уплотняют до уровня 0,95 максимальной стандартной плотности (катком, груженым самосвалом, механическими или ручными трамбовками) с выравниванием прибровочного участка;

- на уплотненный слой укладывают выпущенные за внешнюю грань армирующие полотнища, которые закрепляют с грунтом колышками или скобами;

- удаляют выдвижные стабилизаторы - (14) и снимают лицевые щиты - (11), устанавливают стабилизаторы и лицевые щиты на поверхность первого армогрунтового слоя.

Последующая сборка металлических секций и отсыпка армогрунтовых слоев производится в той же последовательности до проектной отметки.

Использование предлагаемой объемной подпорной стены с армированной застенной частью повышает устойчивость откосов при сейсмических воздействиях в широком диапазоне грунтовых характеристик, а следовательно, очевидно, что настоящее изобретение не ограничивается описанным вариантом его осуществления, а может иметь различные изменения, в частности конструкционные. С данными конструкциями не возникает никаких неудобств, потому что их модульная структура состоит из надежно соединенных друг с другом металлических элементов.

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано при возведении объектов промышленно-гражданского назначения в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях. Объемная подпорная стенка с армированной застенной частью, работающая в сложных инженерно-геологических условиях и в сейсмоопасных районах, содержит в застенной части армогрунтовую конструкцию. Подпорная стенка выполнена коробчатой конструкции в виде гофрированных модульных секций, образованных соединением распорных элементов в виде профилированных листов с передними и задними вертикальными колоннами при помощи соединительных элементов в форме трапеции и крепежей в виде резьбовых соединений диаметром не менее 16 мм. Армогрунтовая конструкция выполнена в виде чередующихся слоев уплотненного сыпучего водопроницаемого материала толщиной не менее 400 мм и армирующего материала и сформирована во внутреннем пространстве гофрированных модульных секций и в застенной части. Армогрунтовая конструкция уширяется по мере удаления от поверхности гофрированных модульных секций и плавно переходит в примыкающий откос. Технический результат состоит в снижении материалоемкости и повышении надежности, стабильности, эффективности, несущей способности, сокращении срока строительства, полном отсутствии мокрых процессов, простоте и скорости монтажа, меньшей трудоемкости возведения, устойчивости к значительным перепадам температур, высокой долговечности, вибро- и сейсмостойкости, высокой приспособляемости к изменяющимся грунтовым условиям, экономичности и соблюдении охраны окружающей среды. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Объемная подпорная стенка с армированной застенной частью, работающая в сложных инженерно-геологических условиях и в сейсмоопасных районах, содержащая в застенной части армогрунтовую конструкцию, отличающаяся тем, что подпорная стенка выполнена коробчатой конструкции в виде гофрированных модульных секций, образованных соединением распорных элементов в виде профилированных листов с передними и задними вертикальными колоннами при помощи соединительных элементов в форме трапеции и крепежей в виде резьбовых соединений диаметром не менее 16 мм, при этом армогрунтовая конструкция выполнена в виде чередующихся слоев уплотненного сыпучего водопроницаемого материала толщиной не менее 400 мм и армирующего материала и сформирована во внутреннем пространстве гофрированных модульных секций и в застенной части, причем армогрунтовая конструкция уширяется по мере удаления от поверхности гофрированных модульных секций и плавно переходит в примыкающий откос.2. Объемная подпорная стенка по п.1, отличающаяся тем, что для защиты от коррозии стальные распорные листы гофрированных модульных секций оцинкованы горячим способом с нанесением цинка на каждую плоскость не менее 350 г/м².3. Объемная подпорная стенка по п.1, отличающаяся тем, что для распределения растягивающих усилий в армирующем композитном материале один его конец заведен в резьбовые соединения распорных деталей, а второй конец материала в натянутом состоянии уложен по поверхности уплотненного грунта, заведен за плоскость обрушения на длину не менее 1,5 м и все полотнище армирующего материала скреплено с грунтовым основанием через каждые 1,5 м.4. Объемная подпорная стенка по п.1, отличающаяся тем, что в качестве армирующего материала использован геотекстиль тканый или нетканый, преимущественно синтетический, стеклопластик, георешетки, сетки, листовой материал или композитные комбинации с геотекстильным материалом.