Устройство для глубинного укрепления откосов насыпи земляного полотна Российский патент 2024 года по МПК E02D17/20 

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации железных и автомобильных дорог и может быть использовано для укрепления откосов насыпей земляного полотна, гидротехнических и других земляных сооружений.

Известно устройство для укрепления откосов насыпи земляного полотна, включающее выполненную из отдельных соединенных друг с другом, заполненных наполнителем квадратных рам решетчатой конструкции для укладки по откосу земляного полотна, и анкеры для заделки в грунт откоса, жестко соединенные с рамами в местах их сопряжения друг с другом, при этом рамы решетчатой конструкции выполнены с прямоугольными клиновидными торцевыми гранями в местах их сопряжения друг с другом, соединенными перекрестными схватками, или набраны из квадратных железнодорожных шпальных рамок, анкеры выполнены в виде треугольных или трапецеидальных рамок, соединенных с элементами квадратных рам решетчатой конструкции одной гранью треугольной рамки или большим основанием трапецеидальной рамки, при этом анкерные рамки сориентированы в плоскости поперечного сечения откоса и размещены с интервалом друг от друга, причем элементы рам решетчатой конструкции и анкерных рамок выполнены из средней части деревянных отработанных в пути железнодорожных шпал (см. патент РФ №2032022, МПК EO2D 17/20, опубл. 27.03.1995 г.).

Недостатком известного устройства является сложность сборки из-за большого количества деталей и высокая трудоемкость.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является устройство для укрепления откосов насыпи земляного полотна, содержащее заглубленные в грунт насыпи армирующие анкерные элементы, при этом каждый анкерный элемент выполнен в виде инъектора с теряемым наконечником или перфорированной стальной или композитной трубы (см. патент РФ №2507343, МПК EO2D 17/20, опубл. 20.02.2014, Бюл. №5).

Недостатком указанного устройства является недостаточная эффективность и надежность при глубинном укреплении грунтов насыпи из-за распространения твердеющей смеси при ее нагнетании в грунт по линиям наименьшего сопротивления и в более плотные глубинные слои, распространение и проникновение в грунт твердеющей смеси затруднено либо не происходит вовсе, что неизбежно ведет к значительному ухудшению качества дорожного полотна и потере эксплуатационной надежности.

Техническая задача - повышение надежности эксплуатации и долговечности укрепляемых откосов.

Указанная техническая задача достигается тем, что в устройстве для укрепления откосов насыпи земляного полотна, содержащем заглубленные в грунт насыпи анкерные элементы, каждый анкерный элемент выполнен в виде разрезной по длине преднапряженной цилиндрической оболочки, с жестко прикрепленным к ее внутренней поверхности перфорированным трубчатым элементом, равным или превышающим длину оболочки, с заостренным нижним торцом и съемной крышкой по верхнему торцу.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, где схематично на фиг.1 представлен поперечный разрез насыпи, на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.

Устройство состоит из системы предварительно напряженных разрезных по длине преднапряженных цилиндрических оболочек 1, заглубленных непосредственно в грунт на откосах насыпи 2, внутри каждой оболочки закреплен трубчатый металлический элемент 3 с перфорацией 4 по их боковой поверхности, нижний торец которого имеет конические заострения 5, верхний - закрыт съемной крышкой 6. Трубчатый элемент 3 жестко связан со стенкой оболочки 1 металлической связью 7 в виде арматурного стержня. Оболочка оснащена монтажными петлями 8, приваренными к ее внутренним стенкам на расстоянии 30 - 40 см от края листа.

Оболочку 1 изготовляют, например, из металлического оцинкованного листа толщиной 2-4 мм путем сворачивания его в рулон, а трубчатые элементы изготавливают, например, из дюймовых металлических труб. В качестве металлических связей используют арматурные стержни диаметром 10-12 мм.

Устройство для укрепления откосов насыпи земляного полотна возводят следующим образом.

На деформируемом участке эксплуатируемого земляного полотна либо на площадке нового строительства производят изначально разметку точек установки и монтажа устройств. Устройства изготовляют в заводских условиях и доставляют на участок. Для изготовления оболочек используют стандартные сортаментные листы, выпускаемые промышленностью. Сборка в цилиндр производится при помощи монтажных петель, приваренных по внутренним стенкам оболочек на расстоянии 30-40 см от края листа. Далее стенки оболочек стыкуются внахлест: смыкаются до упора монтажными петлями. Затем в сжатом положении устанавливают на место погружения и производят забивку или задавливание в грунт откоса насыпи до проектной отметки. Оболочки при погружении занимают необходимое положение в сомкнутом состоянии за счет отпора грунта. При этом оптимальный объем закрепления грунта происходит при перпендикулярном погружении оболочек в грунт откоса насыпи. Длина оболочек выбирается из условия производства работ или разработанных рекомендаций проектировщиков по предотвращению или устранению деформаций насыпи на участке земляного полотна. Так, при высоте насыпи до 5,0 м длину оболочек принимают равной 1,0-1,2 м. При более высоких насыпях (свыше 5,0 м) длина оболочек достигает 1,5-2,0 м. Для облегчения их установки в продольном или поперечном направлении производят отрыв шурфов или канав, со дна которых монтируют оболочки. После окончательной их установки вокруг каждой оболочки образуются зоны уплотняемого напряженного грунта. Максимально напряжение закрепленного грунта происходит при наложении зон напряжения друг на друга. Конструктивно выбираем расстояние между оболочками в 50-60 см. По завершении всех монтажных работ ремонтный участок рекультивируют и приводят в исходное положение.

Устройство работает следующим образом.

Погруженные в грунт на откосе насыпи оболочки 1 находятся в напряженно-сжатом состоянии. Стенки оболочек стремятся к раскрытию (расжатию), чем воздействуют на окружающий грунт. В слабых и рыхлых грунтовых условиях и под воздействием динамической нагрузки от подвижного состава, происходит их постепенное раскрытие. Однако, как вначале, так и в последующем, при эксплуатации, грунт насыпи находится в напряженном недеформируемом состоянии. Устройство содержит систему таких оболочек, установленных по всему деформированному участку с учетом зон влияния друг на друга, поэтому предотвращает образование деформаций и расстройство земляного полотна в дестабилизированных грунтовых условиях. При таком закреплении откосы насыпи в меньшей степени подвержены обводнению, предотвращается размыв насыпи, исключаются внутренние просадки и деформации из-за сохраняемой требуемой плотности грунта, находящегося в напряженном состоянии.

При значительных расстройствах и деформации откосов в период эксплуатации земляного полотна в грунт насыпи нагнетают твердеющий раствор по центральному перфорированному трубчатому элементу. Нагнетание раствора в грунт производится обычным растворонагнетателем по высоконапорным шлангам. В результате в грунтовом массиве откосов насыпи создаются зоны более уплотненного и укрепленного грунта. Несущая способность грунта, в особенности на глубине откосов насыпи, увеличивается благодаря внедряемому в грунт твердеющего раствора и его последующему затвердеванию. В зимний период устройство, изготовленное из металла, будет промораживаться и передавать минусовую температуру окружающему грунту. В результате на глубине откоса будут образовываться ореолы мерзлого грунта. В летний период из-за короткого теплого сезона грунт будет находиться в мерзлом состоянии. Это позволит сохранять откосы насыпи в устойчивом положении, не подверженном глубинным осадкам и деформациям.

Использование устройства при новом строительстве или при «лечении» деформируемых насыпей земляного полотна позволяет надежно защитить не только поверхностно грунты откосов насыпи, но и на глубине.

Применение предлагаемой конструкции по защите откосов насыпи по сравнению с прототипом просто в изготовлении, позволяет повысить надежность эксплуатации земляного полотна, а также долговечность укрепляемых откосов.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации и может быть использовано для укрепления откосов насыпей земляного полотна железных и автомобильных дорог, гидротехнических и других земляных сооружений. Устройство для глубинного укрепления откосов насыпи земляного полотна содержит заглубленные в грунт насыпи анкерные элементы. Каждый анкерный элемент выполнен в виде разрезной по длине преднапряженной цилиндрической оболочки, с жестко прикрепленным к ее внутренней поверхности перфорированным трубчатым элементом, равным или превышающим длину оболочки, с заостренным нижним торцом и съемной крышкой по верхнему торцу. Технический результат состоит в повышении надежности эксплуатации земляного полотна, долговечности укрепляемых откосов. 2 ил.

Устройство для глубинного укрепления откосов насыпи земляного полотна, содержащее заглубленные в грунт насыпи анкерные элементы, отличающееся тем, что каждый анкерный элемент выполнен в виде разрезной по длине преднапряженной цилиндрической оболочки, с жестко прикрепленным к ее внутренней поверхности перфорированным трубчатым элементом, равным или превышающим длину оболочки, с заостренным нижним торцом и съемной крышкой по верхнему торцу.