Гидротехническое сооружение и способ его монтажа Российский патент 2024 года по МПК E02B3/06 E02D5/74 

Изобретение относится к строительству подпорных стенок из сварного трубчатого шпунта и их укреплению с помощью анкерных устройств и может найти применение для укрепления подпорных стенок различного назначения в гидротехнике, в промышленном и гражданском строительстве, а также для опор линий электропередач, мостов и др.

Шпунтовые стены с применением анкерных устройств гидротехнических сооружений предназначены для выполнения функции ограждений, обеспечивая предотвращение подвижки грунтовой массы, защиту котлованов и траншей от проникновения в них подземных вод. Шпунтовые стены, сваи которых соединены между собой анкерными тягами, способны выдерживать значительные нагрузки и могут быть применены при строительстве тяжело нагруженных гидротехнических сооружений, например портовых причалов.

Известно анкерное устройство (патент RU 2456407, МПК B02D5/74, 2012), преимущественно для укрепления подпорных стенок гидротехнических сооружений содержащее анкерную тягу и шарнирный узел крепления к анкеруемому объекту. Шарнирный узел состоит из двух замковых элементов, выполненных из замковой части прокатного шпунта с возможностью соединения их между собой в замок и с возможностью частичного относительного поворота. Один из упомянутых замковых элементов жестко закреплен на одном из концов анкерной тяги, а другой выполнен с возможностью закрепления на анкеруемом объекте.

Известно гидротехническое сооружение (ТУ 5264-001-41288602-2008), содержащее подпорную стенку из стальных трубчатых свай и анкерное устройство для укрепления подпорной стенки, включающее анкерную тягу, выполненную из стержня круглого сечения с закрепленной на одном его конце проушиной и с резьбой на другом конце, вилку, закрепляемую на анкеруемом объекте, т.е. на лицевой свае подпорной стенки, и натяжное приспособление, соединенное с резьбовым концом анкерной тяги и с анкерной сваей, т.е. с анкерующим объектом. Вилка совместно с проушиной и соединяющей их осью выполняет функцию плоского шарнира, позволяющего снизить внутренние напряжения в жестком стержне анкерной тяги и узле ее соединения с лицевой сваей. Стержневые анкерные тяги в этом известном устройстве не удлиняются в процессе эксплуатации, поэтому их натяжение осуществляется только при монтаже.

Указанное известное анкерное устройство обладает высокой металлоемкостью, трудоемко и неудобно в монтаже, требует выполнения большого количества механической обработки и кузнечных работ.

Известна шпунтовая стенка (Патент RU 2275456C2, МПК E02B3/08, 2006), включающая забитые в ряд сваи, соединенные между собой посредством замков, анкерные тяги, металлический распределительный пояс для их крепления к стенке и анкерную грунтозащитную плиту. Распределительный пояс выполнен наборным из помещенных внутрь свай анкерных узлов крепления анкерных тяг. Анкерный узел смонтирован в каждой свае и выполнен в виде жестко соединенного с ней трубчатого металлического каркаса и сборной закладной опоры, закрепленной на каркасе и свае. Закладная опора может быть установлена в лицевой части сваи (со стороны акватории) или в тыльной части сваи (со стороны берега). При установке закладной опоры в лицевой части сваи она выполнена в виде поперечины и двух направляющих металлических балок, образующих в плане Т-образную фигуру. При установке закладной опоры в тыльной части сваи она выполнена в виде фигурного Т-образного в плане коробчатого кронштейна. Свая с помещенным внутри нее анкерным узлом забетонирована полностью или частично.

Шпунтовая стенка имеет высокую трудоемкость изготовления и монтажа.

Известно гидротехническое сооружение, содержащее шпунтовые стенки из цилиндрических труб, установленные напротив друг друга и соединенные между собой анкерными тягами (каталог фирмы Anker Schroeder «Анкерные тяги для морских сооружений М64-М170, отвечающие требованиям стандарта EN1993-5», 2017 г., с. 13, http://steelpile.ru/files/RUS_anker_2017.pdf). Гидротехническое сооружение содержит узлы крепления анкерных тяг, установленные внутри свай, залитых бетоном и содержащих анкерные плиты с приваренными проушинами или штангой со сферическим блоком, вынесенными за пределы свай. Анкерные тяги сооружения содержат дополнительные шарнирные элементы для компенсации перекоса узлов крепления тяг на соединяемых между собой сваях и имеют большую трудоемкость изготовления и высокую металлоемкость, содержат дополнительные элементы для компенсации отклонений от теоретического положения, связанного с монтажом свай с предварительно вырезанными отверстиями для узлов крепления анкерных тяг (при погружении трубчатых свай наблюдается их разворот на некоторый угол).

Известно, наиболее близкое к заявляемому, гидротехническое сооружение, содержащее шпунтовые стенки из цилиндрических труб, установленные напротив друг друга и соединенные между собой анкерными тягами (каталог фирмы Macalloy «Система анкерных тяг Macalloy для шпунтовых стен», 2013 г., с 5, http://baukern.ru/old/ upload/Natyajnye_konstrukcii-1380690083-0.pdf). Гидротехническое сооружение содержит узлы крепления анкерных тяг, установленные внутри свай, залитых бетоном и содержащие опорные плиты, сферические гайки на концах штанг анкерных тяг и защитные футляры, установленные с обеих сторон опорной плиты. Свободные полости внутри футляров заполнены пластичным герметикам Denso. Устройством не предусмотрено соосное расположение узлов крепления на обеих сторонах на противоположных сторонах анкерных тяг, соединяющих сваи шпунтовых стенок между собой и не содержат элементов для установки приспособлений для регулировки положения узлов крепления анкерных тяг по вертикали и горизонтали. Анкерные тяги имеют высокую металлоемкость из-за повышенных нагрузок, воздействующих на элементы анкерных тяг.

Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и нагрузочной способности возводимых гидротехнических сооружений, уменьшение их металлоемкости, упрощение конструкции снижение трудоемкости изготовления, повышение качества и точности монтажа.

Выполнение указанной задачи достигается тем, что гидротехническое сооружение содержит две шпунтовые стенки, установленные напротив друг друга и состоящие из свай, выполненных из металлических труб, частично или полностью погруженных в грунт и соединенных между собой горизонтальными анкерными тягами, включающими в себя цилиндрические штанги с резьбой на своих концах, соединительные муфты и натяжные муфты для соединения штанг между собой и узлы крепления анкерных тяг со шпунтовыми стенками, выполненные в виде находящихся внутри свай и залитых бетоном опорных плит и гаек, установленных на концах штанг, а, также, защитных футляров, установленных с обеих сторон опорных плит, при этом узлы крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках снабжены регулировочными винтами установленными на боковых поверхностях опорных плит, а в стенках соединяемых между собой свай, с внутренней стороны шпунтовых стенок, выполнены отверстия, соответствующие наружным диаметрам футляров с открытой стороны и находящиеся на осях О1-О2, соединяющих центры свай между собой, причем на наружных поверхностях футляров с открытой стороны выполнены кольцевые бурты, на верхних поверхностях опорных плит установлены рым-болты, а в верхних стенках футляров выполнены отверстия, закрытые пробками.

Также, задача указанного изобретения достигается тем, что осуществляют способ монтажа гидротехнического сооружения, включающий в себя погружение свай шпунтовых стенок в грунт, вырезку отверстий в стенках свай для размещения футляров узлов крепления анкерных тяг, их соединение с телом свай посредством сварки, соединение штанг анкерных тяг между собой и с узлами крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках посредством соединительных и натяжных муфт, предварительное натяжение анкерных тяг натяжными муфтами до выбора зазоров в соединениях анкерных тяг, заполнение свай шпунтовых стенок с узлами крепления анкерных тяг бетоном, при этом положение центров отверстий в сваях под узлы крепления анкерных тяг по вертикали определяют с учетом разницы уровней ΔН1-2 верхних частей соединяемых между собой свай, а положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай, с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже.

Положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай, с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже, посредством натяжения струны между центрами О1-О2 соединяемых анкерными тягами свай.

Положение узлов крепления анкерных тяг в отверстиях в стенках свай регулируют по горизонтали с помощью регулировочных винтов, выдерживая одинаковые расстояния между боковыми поверхностями опорных плит и внутренними поверхностями свай, причем смещение узлов крепления внутри свай в осевом направлении ограничивают кольцевые бурты на наружной поверхности защитных футляров с открытой стороны.

Положение узлов крепления анкерных тяг внутри свай фиксируют после поверки их углового положения внутри отверстий в стенках свай, посредством изменения их углового положения подъемом или опусканием узлов крепления за рым-болты грузоподъемным устройством.

После фиксации положения узлов крепления анкерных тяг осуществляют соединение узлов крепления в сваях посредством сварки, производят сборку анкерных тяг и их натяжение до выбора зазоров в их соединениях, затем производят заполнение свободных полостей футляров пластичным герметиком через отверстия в верхних стенках футляров, после чего отверстия закрывают пробками и выполняют заливку внутренних полостей свай, с установленными в них узлами крепления, бетоном.

Изобретение поясняется чертежами, где изображен:

Фиг. 1 - фрагмент гидротехнического сооружения. Вид в плане;

Фиг. 2 - разрез А-А;

Фиг. 3 - узел Б (узел крепления анкерной тяги в свае);

Фиг. 4 - узел Д (узел крепления анкерной тяги в свае);

Фиг. 5 - разрез Г-Г, монтаж узла крепления анкерной тяги в свае. Вид в плане;

Фиг. 6 - разрез Е-Е, монтаж узла крепления анкерной тяги в свае. Вид в плане.

Обозначения на чертежах:

1, 2 - шпунтовая стенка;

11-15 и 21-25 - свая шпунтовой стенки;

3 - анкерная тяга;

4-7 - цилиндрическая штанга;

8,9 - соединительная муфта;

10 - натяжная муфта;

16, 26 - узел крепления анкерной тяги в свае;

17 - бетон;

18, 28 - опорная плита;

19, 20 - гайка;

27, 29, 31, 32 - защитный футляр;

30, 33 - регулировочный винт;

34-37 - пробка отверстия диаметром d в футляре;

38, 39 - рым-болт;

40 - грунт естественный;

41, 42 - бетонная пробка;

43 - засыпка несжимаемым грунтом;

44 - сварной шов;

46, 47 - кольцевой бурт;

L1-2 - расстояние между шпунтовыми стенками;

Т1, Т2 - шаг свай в шпунтовой стенке;

D27, D31 - диаметр отверстия в свае для узла крепления анкерной тяги;

О1, О2 - центр сваи шпунтовой стенки;

ΔТ1-2 - смещение центров свай от проектного положения в горизонтальной плоскости;

ΔН1-2 - разница в уровнях погружения, соединяемых анкерной тягой свай.

Гидротехническое сооружение содержит две шпунтовые стенки 1, 2, установленные напротив друг друга на расстоянии L1-2 между собой, состоящих из свай 11-15 и 21-25, установленных с шагами Т1, Т2 выполненных из металлических труб, частично или полностью погруженных в грунт и соединенных между собой горизонтальными анкерными тягами 3, включающими в себя цилиндрические штанги 4, 5, 6, 7 с резьбой на своих концах, соединительные муфты 8, 9 и натяжные муфты 10 для соединения штанг 4-7 между собой и узлы крепления 16, 26 анкерных тяг 3 со шпунтовыми стенками 1, 2, выполненные в виде находящихся внутри свай 11-15 и 21-25, залитых бетоном 17, опорных плит (в частном случае прямоугольных) 18, 28, гаек (с плоской опорной поверхностью или сферических) 19, 20, установленных на концах штанг 4, 7 и защитных футляров 27, 29 и 31, 32, установленных с обеих сторон опорных плит 18, 28. Узлы крепления 16, 26 анкерных тяг 3 в шпунтовых стенках 1, 2 снабжены регулировочными винтами 30, 33 установленными на боковых поверхностях опорных плит 18, 28 для установки узлов крепления 16, 26 в горизонтальной плоскости, а в стенках, соединяемых между собой, свай 11-15 и 21-25 с внутренней стороны шпунтовых стенок 1, 2 выполнены отверстия диаметром D27, D31, соответствующие наружным диаметрам футляров (с открытой стороны) 27, 31 и находящихся на осях О1-О2, соединяющих центры свай 11-21…15-25 между собой с учетом смещения ΔТ1-2 центров О1-О2 свай шпунтовых стенок 1, 2 от проектного положения в горизонтальной плоскости и с учетом разницы ΔН1-2 в уровнях погружения свай 11-21…15-25 при монтаже. На наружной поверхности футляров 27, 31 выполнены кольцевые бурты 46, 47. На верхних поверхностях опорных плит 18, 28 установлены рым-болты 38, 39. В верхних стенках футляров 27, 29 и 31,32 выполнены отверстия диаметром d, закрытые пробками 34-37.

Монтаж гидротехнического сооружения включает в себя погружение свай 11-15 и 21-25 шпунтовых стенок 1, 2 в грунт 40 (в нижней части свай 11-15 и 21-25 заливают бетонные пробки 41, 42, после чего их заполняют несжимаемым грунтом не доходя до уровня расположения узлов крепления 16, 26 анкерных тяг 3) , вырезку отверстий диаметром D27, D31 в стенках свай 11-15 и 21-25 для размещения футляров (с открытой стороны) 27, 31 узлов 16, 26 крепления анкерных тяг 3, их соединение с телом свай 11-15 и 21-25 посредством сварки, соединение штанг 4-7 анкерных тяг 3 между собой и с узлами крепления 16, 26 анкерных тяг 3 в шпунтовых стенках 1, 2 посредством соединительных муфт 8, 9 и натяжных муфт 10 предварительное натяжение анкерных тяг 3 натяжными муфтами 10 до выбора зазоров в соединениях анкерных тяг 3 заполнение свай 11-15 и 21-25 шпунтовых стенок 1, 2 с узлами 16, 26 крепления анкерных тяг 3 бетоном 17. При этом положение центров отверстий диаметром D27, D31 в сваях под узлы крепления 16, 26 анкерных тяг 3 по вертикали определяют с учетом разницы уровней ΔН1-2 верхний частей соединяемых между собой свай 11-21…15-25, а положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай (с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже), например, посредством натяжения струны между центрами О1-О2 соединяемых анкерными тягами 3 свай 11-21…15-25. Положение узлов 16, 26 крепления анкерных тяг 3 в отверстиях диаметром D27, D31 в стенках свай регулируют по горизонтали с помощью регулировочных винтов 30, 33, выдерживая одинаковые расстояния между боковыми поверхностями опорных плит 18, 28 и внутренними поверхностями свай 11-21…15-25, при этом смещение узлов крепления 16, 26 в осевом направлении внутри свай 11-15 и 21-25 ограничивают кольцевые бурты 46, 47 на наружных поверхностях футляров 27,31. Положение узлов крепления 16, 26 фиксируют после поверки углового (в частном случае - горизонтального) положения узлов 16, 26 крепления анкерных тяг 3 внутри отверстий в стенках свай 11-21…15-25 посредством изменения их углового положения подъемом или опусканием узлов крепления 16, 26 за рым-болты 38, 39 грузоподъемным устройством, например, ручной или механической лебедкой, после чего осуществляют соединение узлов крепления 16, 26 в сваях посредством сварки, после чего производят сборку анкерных тяг 3 и их натяжение до выбора зазоров в их соединениях, затем производят заполнение свободных полостей футляров 27, 29 и 31, 32 пластичным герметикам через отверстия диаметром d в верхних стенках футляров, после чего отверстия закрывают пробками 34-37. Затем производят заливку внутренних полостей свай 11-21…15-25 с установленными в них узлами крепления 16, 26 бетоном 17.

Изобретение позволяет повысить надежность и нагрузочную способность возводимых гидротехнических сооружений, уменьшить их металлоемкость, упростить конструкцию за счет исключения элементов для компенсации отклонений от теоретических положений свай и вырезанных в них отверстий для узлов крепления анкерных тяг шпунтовых стенок, снизить трудоемкость изготовления, повысить качество и точность монтажа.

Изобретение относится к строительству подпорных стенок из сварного трубчатого шпунта и их укреплению с помощью анкерных устройств и может найти применение для укрепления подпорных стенок различного назначения в гидротехнике, в промышленном и гражданском строительстве, а также для опор линий электропередач, мостов и др. Задачей изобретения является повышение надежности и нагрузочной способности возводимых гидротехнических сооружений, уменьшение их металлоемкости, упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления, повышение качества и точности монтажа. Выполнение указанной задачи достигается тем, что гидротехническое сооружение содержит две шпунтовые стенки, установленные напротив друг друга и состоящие из свай, выполненных из металлических труб, частично или полностью погруженных в грунт и соединенных между собой горизонтальными анкерными тягами, включающими в себя цилиндрические штанги с резьбой на своих концах, соединительные муфты и натяжные муфты для соединения штанг между собой и узлы крепления анкерных тяг со шпунтовыми стенками, выполненные в виде находящихся внутри свай и залитых бетоном опорных плит и гаек, установленных на концах штанг, а также защитных футляров, установленных с обеих сторон опорных плит, при этом узлы крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках снабжены регулировочными винтами, установленными на боковых поверхностях опорных плит, а в стенках соединяемых между собой свай, с внутренней стороны шпунтовых стенок, выполнены отверстия, соответствующие наружным диаметрам футляров с открытой стороны и находящиеся на осях О1-О2, соединяющих центры свай между собой, причем на наружных поверхностях футляров с открытой стороны выполнены кольцевые бурты, на верхних поверхностях опорных плит установлены рым-болты, а в верхних стенках футляров выполнены отверстия, закрытые пробками. Способ монтажа гидротехнического сооружения включает в себя погружение свай шпунтовых стенок в грунт, вырезку отверстий в стенках свай для размещения футляров узлов крепления анкерных тяг, их соединение с телом свай посредством сварки, соединение штанг анкерных тяг между собой и с узлами крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках посредством соединительных и натяжных муфт, предварительное натяжение анкерных тяг натяжными муфтами до выбора зазоров в соединениях анкерных тяг, заполнение свай шпунтовых стенок с узлами крепления анкерных тяг бетоном, при этом положение центров отверстий в сваях под узлы крепления анкерных тяг по вертикали определяют с учетом разницы уровней ΔН1-2 верхних частей соединяемых между собой свай, а положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай, с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже. Обеспечивается повышение надежности и нагрузочной способности возводимых гидротехнических сооружений, уменьшение их металлоемкости, упрощение конструкции, снижение трудоемкости изготовления, повышение качества и точности монтажа. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гидротехническое сооружение, содержащее две шпунтовые стенки, установленные напротив друг друга и состоящие из свай, выполненных из металлических труб, частично или полностью погруженных в грунт и соединенных между собой горизонтальными анкерными тягами, включающими в себя цилиндрические штанги с резьбой на своих концах, соединительные и натяжные муфты и узлы крепления анкерных тяг со шпунтовыми стенками, выполненные в виде находящихся внутри свай и залитых бетоном опорных плит и гаек, установленных на концах штанг, а также защитных футляров, установленных с обеих сторон опорных плит, отличающееся тем, что узлы крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках снабжены регулировочными винтами, установленными на боковых поверхностях опорных плит, при этом в стенках соединяемых между собой свай, с внутренней стороны шпунтовых стенок, выполнены отверстия, соответствующие наружным диаметрам футляров с открытой стороны и находящиеся на осях О1-О2, соединяющих центры свай между собой, причем на наружных поверхностях футляров с открытой стороны выполнены кольцевые бурты, на верхних поверхностях опорных плит установлены рым-болты, а в верхних стенках футляров выполнены отверстия, закрытые пробками.

2. Способ монтажа гидротехнического сооружения по п. 1, включающий в себя погружение свай шпунтовых стенок в грунт, вырезку отверстий в стенках свай для размещения футляров узлов крепления анкерных тяг, их соединение с телом свай посредством сварки, соединение штанг анкерных тяг между собой и с узлами крепления анкерных тяг в шпунтовых стенках посредством соединительных и натяжных муфт, предварительное натяжение анкерных тяг натяжными муфтами до выбора зазоров в соединениях анкерных тяг, заполнение свай шпунтовых стенок с узлами крепления анкерных тяг бетоном, при этом положение центров отверстий в сваях под узлы крепления анкерных тяг по вертикали определяют с учетом разницы уровней ΔН1-2 верхних частей соединяемых между собой свай, а положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай, с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что положение центров отверстий по горизонтали определяют с учетом фактического положения центров О1-О2 соединяемых между собой свай, с учетом их смещения ΔТ1-2 при монтаже, посредством натяжения струны между центрами О1-О2 соединяемых анкерными тягами свай.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что положение узлов крепления анкерных тяг в отверстиях в стенках свай регулируют по горизонтали с помощью регулировочных винтов, выдерживая одинаковые расстояния между боковыми поверхностями опорных плит и внутренними поверхностями свай, причем смещение узлов крепления внутри свай в осевом направлении ограничивают кольцевые бурты на наружной поверхности защитных футляров с открытой стороны.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что положение узлов крепления анкерных тяг внутри свай фиксируют после поверки их углового положения внутри отверстий в стенках свай, посредством изменения их углового положения подъемом или опусканием узлов крепления за рым-болты грузоподъемным устройством.

6. Способ по п. 2, отличающийся тем, что после фиксации положения узлов крепления анкерных тяг осуществляют соединение узлов крепления в сваях посредством сварки, производят сборку анкерных тяг и их натяжение до выбора зазоров в их соединениях, затем производят заполнение свободных полостей футляров пластичным герметиком через отверстия в верхних стенках футляров, после чего отверстия закрывают пробками и выполняют заливку внутренних полостей свай, с установленными в них узлами крепления, бетоном.