ОБЛИЦОВОЧНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ПРИДАННОЙ ЕМУ СЖИМАЕМОСТЬЮ Российский патент 2015 года по МПК E02D29/02 

Настоящее изобретение относится к строительству армированных структур грунта. Эта техника строительства обычно используется для создания таких конструкций, как подпорные стенки, опоры мостов и т.п.

Армированная структура грунта сочетает уплотненный заполнитель, облицовку и арматуру, обычно соединенную с облицовкой.

Возможно использование различных видов арматуры: металла (например, оцинкованная сталь), синтетики (например, на основе полиэфирных волокон) и т.д. Их помещают в землю с плотностью, которая зависит от напряжений, которые могут быть приложены к структуре, причем реакция на осевую нагрузку на грунт определяется трением между землей и арматурой.

Облицовку обычно выполняют из предварительно изготовленных бетонных элементов в форме панелей или блоков, совмещенных для того, чтобы закрывать переднюю поверхность структуры.

Возможно наличие горизонтальных ступеней на этой передней поверхности между различными уровнями облицовки, когда структура включает в себя одну или больше террас. В некоторых структурах облицовка может быть сооружена на месте путем заливки бетона или специального цемента.

В технике хорошо известно, что облицовка должна быть сжимаемой для того, чтобы следовать возможным деформациям структуры, связанным, например, с усадкой заполнителя.

Обычно предварительно изготовленные бетонные облицовочные элементы не обеспечивают достаточную сжимаемость, следующую за усадкой заполнителя. Для того чтобы улучшить ситуацию, существует способ помещения сжимаемого материала между последовательными облицовочными элементами. В таком случае вертикальные структуры грунта ограничиваются высотой приблизительно 20 метров с высококачественным материалом заполнителя, уплотненным согласно состоянию технического способа.

Существует потребность в армированной структуре грунта с вертикальными стенками большой высоты, в особенности в карьерах и горных выработках.

Задачей настоящего изобретения является предложение нового облицовочного элемента, который может использоваться так, чтобы построить армированную структуру грунта, в которой отсутствуют упомянутые выше проблемы.

Изобретение предлагает таким образом облицовочный элемент для армированных структур грунта, содержащий первый облицовочный подэлемент, содержащий по меньшей мере один соединительный элемент, приспособленный для соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с указанным первым облицовочным подэлементом, второй облицовочный подэлемент и связующее устройство, в котором указанные первый и второй облицовочные подэлементы разделяются зазором и связаны вместе связующим устройством, так что первый и второй облицовочные подэлементы сохраняют постоянное относительное положение.

Предпочтительно облицовочный элемент согласно изобретению может быть встроен в облицовку армированной структуры грунта, придавая более высокую сжимаемость облицовке, чем у существующего бетонного облицовочного элемента, в особенности в случае, если высвобождено или удалено связующее устройство.

Согласно другим вариантам реализации изобретения облицовочный элемент согласно изобретению может содержать следующие признаки, по отдельности или в сочетании:

- указанный второй облицовочный подэлемент содержит по меньшей мере один соединительный элемент, приспособленный для соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с указанным вторым облицовочным подэлементом;

- зазор заполняют материалом, обладающим сжимаемостью, так что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 0,5% до 20%;

- материал, заполняющий зазор, обладает сжимаемостью, так что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 1% до 5%;

- связующее устройство приспособлено для того, чтобы высвобождаться или сниматься в то время, когда облицовочный элемент является частью армированной структуры грунта;

- связующее устройство размещается так, чтобы разрушаться под воздействием силы, более чем в два раза превышающей вес указанного облицовочного элемента;

- связующее устройство размещается так, чтобы естественно изнашиваться с течением времени.

Изобретение относится также к облицовочному элементу армированных структур грунта, содержащих по меньшей мере два облицовочных элемента, подобных описанным выше, и вторичное связующее устройство, причем по меньшей мере два облицовочных элемента разделяются вторым зазором и связаны вместе вторичным связующим устройством, так что по меньшей мере два облицовочных элемента имеют постоянное относительное положение.

Согласно варианту реализации изобретения второй зазор, разделяющий по меньшей мере два облицовочных элемента, имеет продольное направление, по существу перпендикулярное к продольному направлению зазоров, разделяющих подэлементы, образующие указанные облицовочные элементы.

Изобретение относится также к армированной структуре грунта, содержащей заполнитель, облицовку, выполненную из облицовочных элементов, размещенных вдоль передней поверхности структуры, причем каждый облицовочный элемент соединяется с по меньшей мере одним армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности, причем облицовка содержит по меньшей мере один облицовочный элемент согласно любому из предшествующих пунктов, а по меньшей мере один облицовочный подэлемент указанного облицовочного элемента соединяется с по меньшей мере армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности.

Согласно другим вариантам реализации изобретения армированная структура грунта согласно изобретению может содержать следующие признаки, по отдельности или в сочетании:

- облицовка содержит, по меньшей мере, один ряд элементов согласно изобретению, причем по меньшей мере один облицовочный подэлемент указанных облицовочных элементов соединяется с по меньшей мере армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности,

- армирующие элементы выбирают среди следующего списка, состоящего из синтетической полосы, металлической полосы, металлического прутка, металлической решетки из полосы, металлической решетки из листа, металлической решетки в форме лестницы, синтетической полосы, синтетической решетки из листа, синтетической решетки в форме лестницы, геотекстильного слоя, геоячейки.

Другой аспект изобретения относится к способу сооружения армированной структуры грунта, который содержит следующие этапы:

- размещение облицовочного элемента согласно изобретению вдоль передней поверхности структуры, ограничивая заполняемый объем;

- соединение по меньшей мере одного армирующего элемента с соединительным элементом одного облицовочного подэлемента так, чтобы иметь армирующий элемент, проходящий армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности;

- внесение заполняющего материала в указанный объем поверх, по меньшей мере, армированной зоны, в которой проходит армирующий элемент, и уплотнение заполняющего материала.

Согласно варианту реализации изобретения способ сооружения может содержать также этап удаления связующего устройства между облицовочными подэлементами.

Далее будут описаны не являющиеся ограничительными варианты реализации изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 показан схематический вид сзади первого варианта реализации облицовочного элемента согласно изобретению;

на фиг.2 показан схематический перспективный вид второго варианта реализации облицовочного элемента согласно изобретению;

на фиг.3 показан схематический вид сзади третьего варианта реализации облицовочного элемента согласно изобретению.

По смыслу изобретения задняя поверхность облицовочного элемента или подэлемента соответствует поверхности, которая должна находиться в контакте с заполнителем в то время, когда указанный облицовочный элемент или подэлемент является частью армированной структуры грунта.

По смыслу изобретения передняя поверхность облицовочного элемента или подэлемента соответствует поверхности, противоположной задней поверхности.

Согласно первому варианту реализации изобретение предлагает облицовочный элемент 10, изображенный на фиг.1. Указанный облицовочный элемент 10 содержит два подэлемента 12 и 14. Например, эти подэлементы являются панелями из бетона или железобетона. Такие панели могут иметь различную форму, например прямоугольную форму. Каждый из указанных подэлементов содержит также по меньшей мере соединительный элемент 16 и 18. Указанные соединительные элементы приспособлены для соединения по меньшей мере армирующего элемента с облицовочными подэлементами. В варианте реализации изобретения только подэлементы 12 или 14 содержат соединительный элемент 16 или 18.

Как показано на фиг.1, два подэлемента 12 и 14 разделяются зазором 20 и связаны между собой связующим устройством 22. Связующее устройство приспособлено для удерживания двух подэлементов в постоянном относительном положении, когда к облицовочному элементу не прилагается никакого дополнительного напряжения за исключением его собственного веса. Например, связующее устройство является железной накладкой, прикрепленной к подэлементам болтами.

Согласно варианту реализации изобретения связующее устройство 22 сконструировано так, чтобы быть снимаемым или высвобождаемым. Таким образом может быть получена подвижность между двумя подэлементами, например тогда, когда облицовочный элемент является частью армированной структуры грунта, придавая облицовочному элементу большую сжимаемость. Например, связующее устройство 22 размещается так, чтобы разрушаться под воздействием силы, более чем в два раза превышающей вес указанного облицовочного элемента. Согласно варианту реализации изобретения связующее устройство размещается так, чтобы естественно изнашиваться с течением времени, например его изготавливают из материала, который изнашивается в течение 2-5 лет.

Предпочтительно облицовочный материал согласно изобретению может быть интегрирован в облицовку армированной структуры грунта, придавая большую сжимаемость облицовке по сравнению с существующими бетонными облицовочными элементами, в особенности в случае снятия или высвобождения связующего устройства.

Согласно варианту реализации изобретения зазор 20 может быть по меньшей мере частично заполнен сжимаемым материалом, например полистиролом, этиленпропиленовым каучуком, полиэтиленом или пробкой. Например, в зазор помещается брусок сжимаемого материала. Размеры зазора и заполняющего материала могут быть предпочтительно выбраны для того, чтобы получить нужную сжимаемость облицовочного элемента. Например, зазор заполняется материалом, обладающим такой сжимаемостью, что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 0,5% до 20%, предпочтительно от 1% до 5%. Например, направление 1, в котором приспособлена общая способность к сжимающей деформации, является направлением, по существу перпендикулярным к продольному направлению зазора, как показано на фиг.1.

На фиг.2 изображен второй вариант реализации облицовочного элемента согласно изобретению. Облицовочный элемент содержит первый подэлемент 12 и второй подэлемент 14, разделенные зазором 20 и связанные между собой связующим устройством 22. Спецификации этого облицовочного элемента являются по существу такими же, как перечисленные выше для облицовочного элемента, изображенного на фиг.1.

Как показано на фиг.2, первый подэлемент 12 снабжен соединительным элементом 16 на задней поверхности указанного первого подэлемента 12. Первый подэлемент 12 содержит также первую выступающую часть 2, идущую вдоль передней поверхности указанного подэлемента 12 и в направлении, перпендикулярном к толщине указанного первого подэлемента 12. Второй подэлемент 14 содержит вторую выступающую часть 4, которая проходит вдоль задней поверхности указанного второго подэлемента 14 и в направлении, перпендикулярном толщине указанного второго подэлемента 14.

Облицовочный элемент 10 конфигурирован так, что первая и вторая выступающие части 2 и 4 первого и второго подэлементов 12 и 14 образуют между собой зазор 20. Облицовочный элемент 10 дополнительно конфигурирован так, что первая выступающая часть 2 обращена ко второй выступающей части 4.

Предпочтительно, хотя и не будучи соединенным с армирующим элементом, подэлемент 14 может удерживаться на облицовке посредством первой выступающей части 2 первого подэлемента 12 при высвобождении связующего устройства 22, и облицовочный элемент является частью армированной структуры грунта.

Третий вариант реализации облицовочного элемента согласно изображению изображен на фиг.3. Указанный облицовочный элемент 100 содержит первый облицовочный элемент 101 и второй облицовочный элемент 102 согласно изобретению и вторичное связующее устройство 320. Каждый из указанных облицовочных элементов 101 или 102 содержит первый подэлемент 121 или 122, второй подэлемент 141 или 142, разделенные зазором 201 или 202 и связанные связующим устройством 221 или 222. Первый и второй облицовочные элементы 101 и 102 разделены первым зазором 300 и связаны между собой вторичным связующим устройством 320, так что они имеют постоянное относительное положение. Таким образом, облицовочный элемент согласно этому третьему варианту реализации изобретения содержит четыре подэлемента 121, 122, 141 и 142. Каждый подэлемент снабжен соединительным элементом 161, 162, 181 и 182 соответственно. В варианте реализации изобретения по меньшей мере один из указанных подэлементов не имеет соединительного элемента.

Согласно варианту реализации, показанному на фиг.3, два облицовочных элемента 101 и 102 являются смежными, так что зазоры 201 и 202 каждого элемента образуют самый длинный второй зазор 200. В варианте реализации с фиг.3 продольное направление первого зазора 300 и продольное направление второго зазора 200 являются по существу перпендикулярными.

В качестве зазора облицовочного элемента согласно предыдущим вариантам реализации первый и второй зазоры 200 и 300 могут быть по меньшей мере частично заполнены сжимаемым материалом, например полистиролом, этиленпропиленовым каучуком, полиэтиленом или пробкой. Например, в зазор помещается брусок сжимаемого материала. Размеры первого и второго зазоров 300 или 200 и заполняющего материала могут быть предпочтительно выбраны для того, чтобы получить нужную сжимаемость облицовочного элемента. Например, зазор заполняется материалом, обладающим такой сжимаемостью, что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 0,5% до 20%, предпочтительно от 1% до 5%. Например, размеры и заполняющий материал зазора 300 влияют на общую способность к сжимающей деформации в направлении, перпендикулярном к продольному направлению зазора 300.

Согласно варианту реализации с фиг.3 общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента может быть предпочтительно приспособлена в двух направлениях, перпендикулярных друг к другу.

Согласно варианту реализации с фиг.3 связующее устройство 320 находится на пересечении первого и второго зазоров 200 и 300. Согласно другому варианту реализации, связующее устройство может быть помещено в другом месте, например между двумя вторыми подэлементами 141 и 142 двух облицовочных элементов 101, 102.

Согласно другому варианту реализации изобретения связующее устройство 320 спроектировано так, чтобы его можно было снимать или высвобождать. Таким образом может быть получена подвижность между облицовочными элементами 101, 102, например если облицовочный элемент 100 является частью армирующей структуры грунта, придавая облицовочному элементу более высокую сжимаемость. Например, связующее устройство 320 размещается так, чтобы разрушаться под воздействием силы, более чем в два раза превышающей вес указанного облицовочного элемента. Согласно варианту реализации изобретения связующее устройство размещается так, чтобы естественно изнашиваться с течением времени, например его изготавливают из материала, который изнашивается в течение 2-5 лет.

Другой аспект изобретения относится к армированной структуре грунта, как изображено на фиг.4. Армированная структура грунта согласно изобретению содержит заполнитель 81, ограниченный облицовкой 84, выполненной из заранее изготовленных элементов, сложенных для того, чтобы накрывать переднюю поверхность структуры. Структура согласно изобретению содержит также по меньшей мере один облицовочный элемент 85 согласно изобретению.

После размещения и уплотнения слой заполнителя нагружается последующими слоями заполнителя, помещенными сверху и, возможно, дополнительной загрузкой, помещенной сверху готовых армированных структур грунта, такой как нагрузка от транспортных средств, складирование массового или заключенного в тару материала, конструкционные элементы типа бетонных плит, мостовые настилы, звукопоглощающие экраны и т.д. Предпочтительно введение облицовочных элементов согласно изобретению в облицовку армированной структуры грунта позволяет получить облицовку со сжимаемостью, эквивалентной сжимаемости заполнителя. Эта сжимаемость может оцениваться и зависеть от качества заполняющего материала и последующая нагрузка, приложенная к слоям заполнителя, прилегает к облицовочным элементам. Таким образом, облицовка может следовать сжатию заполнителя, и опасность разрушения резко снижается.

Согласно другому варианту реализации изобретения облицовка содержит ряд элементов согласно изобретению. Например, указанный ряд элементов тянется от одного края облицовки до другого.

Структура согласно изобретению содержит также армирующие элементы 83, проходящие через армированную зону Z заполнителя 81, расположенную позади указанной передней поверхности. Указанные армирующие элементы 83 выбирают из следующего списка, состоящего из синтетической полосы, металлической полосы, металлического прутка, металлической решетки из полосы, металлической решетки из листа, металлической решетки в форме лестницы, синтетической полосы, синтетической решетки из листа, синтетической решетки в форме лестницы, геотекстильного слоя, геоячейки.

В армированной структуре грунта согласно изобретению по меньшей мере один подэлемент каждого элемента согласно изобретению облицовки соединяется, по меньшей мере, с одним из указанных армирующих элементов. Согласно варианту реализации с фиг.4 каждый облицовочный подэлемент соединяется, по меньшей мере, с армирующим элементом. Предпочтительно каждый из облицовочных элементов соединяется с по меньшей мере армирующим элементом, идущим через армированную зону заполнителя, расположенную позади указанной передней поверхности.

Другой аспект изобретения относится к способу сооружения армированной структуры грунта, например, сооружения структуры с фиг.4 с облицовочным элементом согласно варианту реализации с фиг.1, причем указанный способ содержит следующие этапы:

а) размещение облицовочного элемента 85 согласно изобретению вдоль передней поверхности 84 структуры, ограничивая заполняемый объем так, чтобы иметь возможность затем подавать материал на определенную глубину. Известным образом водружение и позиционирование облицовочного элемента может быть сделано легче путем сборки элементов, помещенных между ними;

b) соединение по меньшей мере одного армирующего элемента 83 с соединительным элементом первого облицовочного подэлемента так, чтобы армирующий элемент проходил через армированную зону Z, расположенную позади указанной передней поверхности;

с) подача материала заполнителя в указанный объем поверх, по меньшей мере, армированной зоны, в которой проходит только что установленный армирующий элемент, и уплотнение материала заполнителя;

d) повторение двух предшествующих этапов у второго облицовочного подэлемента облицовочного элемента согласно изобретению.

Согласно варианту реализации изобретения связующее устройство разрушается под воздействием напряжения, возникающего при втором этапе уплотнения.

Согласно варианту реализации способ сооружения согласно изобретению может дополнительно содержать этап удаления связующего устройства между облицовочными подэлементами, например в случае, когда связующее устройство не предусматривает разрушения или естественного износа.

Согласно варианту реализации изобретения, например в то время, когда используется облицовочный элемент согласно варианту реализации с фиг.2, материал заполнителя может быть подан в ходе этапа с) по всему объему, ограниченному облицовочным элементом. После этого этап d) не выполняется. Вторая выступающая часть второго подэлемента 14 проталкивается к первой выступающей части 2 первого подэлемента 12 путем заполнения, когда материал заполнителя подается в армированную зону. Давление, приложенное материалом заполнителя ко второму подэлементу 14, и трение между первой и второй выступающими частями 2 и 4 сохраняет зазор между двумя подэлементами 12 и 14 в то время, когда связующее устройство удалено.

Изобретение было описано выше с помощью приведенных в качестве примеров вариантов реализации, без ограничения общего принципа изобретения. Следует отметить, что возможно применение многочисленных альтернатив к структуре, описанной выше, и к способам ее получения.

Изобретение относится к строительству, а именно к армированным структурам грунта, таким как подпорные стенки, опоры мостов и т.п. Облицовочный элемент для армированных структур грунта содержит первый облицовочный подэлемент, содержащий по меньшей мере один соединительный элемент, выполненный с возможностью соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с первым облицовочным подэлементом, второй облицовочный подэлемент, связующее устройство, в котором первый и второй облицовочные подэлементы разделены зазором и соединены вместе связующим устройством, так что первый и второй облицовочные подэлементы сохраняют постоянное относительное положение. Технический результат состоит в повышении несущей способности и надежности. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Облицовочный элемент (10) для армированных структур грунта, содержащий:
- первый облицовочный подэлемент (12), содержащий по меньшей мере один соединительный элемент (16), выполненный с возможностью соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с первым облицовочным подэлементом (12),
- второй облицовочный подэлемент (14)
- связующее устройство (22),
в котором первый (12) и второй (14) облицовочные подэлементы разделены зазором (20) и соединены вместе связующим устройством (22), так что первый и второй облицовочные подэлементы сохраняют постоянное относительное положение.

2. Облицовочный элемент по п.1, в котором указанный второй облицовочный подэлемент содержит по меньшей мере один соединительный элемент (18), выполненный с возможностью соединения по меньшей мере одного армирующего элемента с указанным вторым облицовочным подэлементом (14).

3. Облицовочный элемент по п.1 или 2, в котором зазор (20) заполнен материалом, обладающим сжимаемостью, так что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 0,5% до 20%.

4. Облицовочный элемент по п.3, в котором материал, заполняющий зазор (20), обладает сжимаемостью, так что общая способность к сжимающей деформации облицовочного элемента в по меньшей мере одном направлении составляет от 1% до 5%.

5. Облицовочный элемент по п.1, в котором связующее устройство (22) выполнено с возможностью высвобождения или снимания в то время, когда облицовочный элемент является частью армированной структуры грунта.

6. Облицовочный элемент по п.1, в котором связующее устройство размещено так, чтобы разрушаться под воздействием силы, более чем в два раза превышающей вес указанного облицовочного элемента;

7. Облицовочный элемент по п.1, в котором связующее устройство размещено так, чтобы естественно изнашиваться с течением времени.

8. Облицовочный элемент (100) для армированных структур грунта, содержащий по меньшей мере два облицовочных элемента (101, 102) по любому из пп.1-7, и вторичное связующее устройство (320), причем по меньшей мере два облицовочных элемента (101, 102) разделены вторым зазором (300) и соединены вместе вторичным связующим устройством (320), так что по меньшей мере два облицовочных элемента имеют постоянное относительное положение.

9. Облицовочный элемент по п.8, в котором второй зазор (300), разделяющий по меньшей мере два облицовочных элемента, имеет продольное направление, по существу перпендикулярное к продольному направлению зазоров (201, 202), разделяющих подэлементы, образующие указанные облицовочные элементы.

10. Армированная структура грунта, содержащая:
- заполнитель;
- облицовку, выполненную из облицовочных элементов, размещенных вдоль передней поверхности структуры; причем
- каждый облицовочный элемент соединен с по меньшей мере одним армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности;
- в которой облицовка содержит по меньшей мере один облицовочный элемент согласно любому из предшествующих пунктов, а по меньшей мере один облицовочный подэлемент указанного облицовочного элемента соединен с по меньшей мере армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади указанной передней поверхности.

11. Структура по п.10, в которой облицовка содержит, по меньшей мере, один ряд элементов согласно любому из пп.1-9, причем по меньшей мере один облицовочный подэлемент указанных облицовочных элементов соединен с по меньшей мере армирующим элементом, проходящим через армированную зону заполнителя, находящегося позади передней поверхности.

12. Структура по п.10 или 11, в которой армирующие элементы выбирают среди следующего списка, состоящего из синтетической полосы, металлической полосы, металлического прутка, металлической решетки из полосы, металлической решетки из листа, металлической решетки в форме лестницы, синтетической полосы, синтетической решетки из листа, синтетической решетки в форме лестницы, геотекстильного слоя, геоячейки.

13. Способ сооружения армированной структуры грунта, который содержит следующие этапы, на которых:
- размещают облицовочный элемент по любому из пп.1-9 вдоль передней поверхности структуры, ограничивая заполняемый объем;
- соединяют по меньшей мере один армирующий элемент с соединительным элементом одного облицовочного подэлемента так, чтобы армирующий элемент проходил через армированную зону заполнителя, расположенную позади передней поверхности;
- осуществляют внесение заполняющего материала в указанный объем поверх, по меньшей мере, армированной зоны, в которой проходит армирующий элемент, и уплотнение заполняющего материала.

14. Способ сооружения армированной структуры грунта по п.13, который содержит также этап удаления связующего устройства между облицовочными подэлементами.