Подпорное сооружение Советский патент 1983 года по МПК E02B3/06 E02D29/02 

1

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к подпорным сооружениям, используемым преимущественно в качестве причальных стенок в северных районах.

Известна конструкция причального сооружения, включающая подпорную стенку и грунтовую засыпку, армированную рамами tl

Недостатком сооружения являет- ся снижение его устойчивости при малом числе рам в грунтовой засыпке.

Наиболее близким к изобретению . техническим решением является подпорное сооружение, включающее лицевой элемент с разгружающим устройством, имеющим каналы для замораживающей рабочей среды С 2}.

Это сооружение также не обладает достаточной устойчивостью, что снижает его надежность в целом.

Целью изобретения является повышение надежности сооружения путем Iустранения отмеченных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что каналы выполнены с поперем ным сечением, возрастающим по мере увеличения глубины их расположения, причем в качестве разгружающего уст.ройства могут быть использованы рамы, расположенные ярусами, причем угол наклона рам к горизонту уменьшается по мере увеличения глубины их заложения.

.На фиг. 1 показано подпорное сооружение, план; на фиг. 2- разрез А-А на фиг. 1.

Сооружение включает элемент 1, установленный в водной акватории с минимальным уровнем воды 2, заглубленной в грунт 3 с проектной отметкой дна. Пазуха сооружения заполнена грунтовой засыпкой k с 5 деятельного слоя. В грунте засыпки k размещены армирующие рамы 6 с проточными каналами 7 в элементах рамы. Рамы 6 присоединены к трубе 8 с нисходящим и трубе 9 с восходящим потоками жидкого теплоносителя, подключенным к расширителю 10 теплоносителя. Рамы 6 с каналами 7 являются одновременно и армирующими грунт k засыпки рамами и сетью отбора тепла от грунта Ц в устройстве для замораживания грунта. Рамы 6 заложены в грунт Ц ярусами на расчетном расстоянии одна от другой. Рамы 6 заложены под углом cL к горизонту, с наклоном в сторону от подпорной стенки 1. Такой наклон благоприятен по двум причинам: увеличивается армирующий эффект рам и увеличивается интенсивность течения теплоносителя. Угол d имеет переменное значение: чем глубже в грунт k заложена рама 6, тем значение угла меньше. Таким образом у лицевого эле мента 1 расстояние по высоте между соседними рамами больше, чем расстояние между ними у трубы 9. Это сделано с целью выравнивания интенсивности промораживания грунтового массива, У подпорной стенки, гранича щей в зимнее время с атмосферой, име ющие низкие температуры, охлаждение грунта происходит не только за счет отбора тепла устройством для замораживания грунта, но и за смет интен СИВНОИ теплоотдачи через подпорную стенку, У трубы 9 теплоотдача через грунт в атмосферу - менее интенсивна Из условий обеспечения большей величины забора тепла из зон с большим притоком тепла проточные каналы 7 ра 6 выполнены разного сечения: чем глу же в грунт k заложена рама 6, тем больше сечение ее каналов 7. Для сох ранения в замерзшем состоянии грунта , окружающего концы рам 6, расположенные у трубы 9.сторона верхней рамы, наиболее удаленная от подпорной стенки, помещена в грунте засыпки k на глубину, превышающую толщину деятельного слоя грунта в заданной климатической зоне, С целью повьшения интенсивности теплообмена с наименьшим занятием по лезной площади территории причала труба 8 с нисходящим потоком теплоносителя раз1мещена в зоне деятельного слоя и, изогнута по форме открытых поверхностей причала. Возведение и работа причального с оружения осуществляются следующим об разом. Выравнивают проектное дно 3 причала, устанавливают лицевой элемент 1 с помощью временной анкеровки стенки. Делают подсыпку первого слоя грунта 4 засыпки. Укладывают под расчетным углом ot нижние рамы 6. Монтируют вертикальные участки труб 8 и 9 устройствадля замораживания грунта. Подключают нижние рамы 6 к трубам 8 и 9 с помощью патрубков, желательно, гибких, способных воспринять изменение положения рам в период их осадки при уплотнении грунта в течение стро ительного периода. Засыпают нижний рам 7 слоем грунта расчетной толщины, укладывают второй слой рам 6 под расчетным значением угла ci для этого ряда рам, подключают рамы к трубам 8и 9. И так ряд за рядом, слой за слоем. Наконец, укладывают верхний ряд рам 6, подключают к трубам 8 и 9. Трубы 8 и 9 подводят и присоединяют к расширителям 10. Засщпают, планируют, уплотняют верхний слой грунта. С наступлением периода времени года с отрицательными температурами воздуха заполняют устройство для замораживания грунта жидким теплоносителем, например керосином. Отдавая тепло грунту деятельного слоя теплоноситель в расширителях 10 и трубах 8охлаждается, приобретая большую плотность. В элементах рам 6 и трубе 9теплоноситель получает тепло от окружающего грунта, нагревается, приобретая меньшую плотность. Менее плотный теплоноситель из элементов рам 6 и трубы 9 вытесняется в расширитель 10 более плотным теплоносителем, поступающим из трубы 8. Возникает ток теплоносителя по замкнутому контуру. Ток теплоносителя тем .более интенсивен, чем больше перепад температур в трубах 8 и 9. При отрицательных температурах воздуха замерзает грунт в деятельном слое, достигая предельной глубины по границе 5. За счет охлаждения грунта вокруг элементов рам 6 с проточными каналами 7 образуются слои мерзлого грунта, примыкающего непосредственно к рамам.Рамы становятся более жесткими, т.к. оказываются в жесткой обойме из мерзлого грунта. При увеличении жесткости рам увеличивается их армирующий эффект. Лри включении в работу мерзлого грунта, окружающего элементы рамы, силы трения между армирующими зяемеи га-ми рамы и грунтом увелимиваютг.я да счет возрастания контактной поверхности между грунтом и рамой, а также за счет трения грунта по грунту, а не грунта по материалуi. из которого изготовлена рама (металл, железобетон, пластмасса и т.п.). При включении в работу мерзлого грунта, окружающего элементы рам, прослойки талого грунта между ярусами рам уменьшаются по толщине. Это приводит к обе печению устойчивости талых прослоек, к уменьшению давления грунта 4 на подпорную стенку 1. Охлаждение грунта с помощью устройства для замораж вания грунта может быть доведено до полного замораживания всего объема грунта засыпки (. Прочность и устойчивость замороженного массива много выше соответствующих характеристик талого грунта. При наступлении периода года с плю совыми температурами воздуха устройство для замораживания грунта засыпки k автоматически выключается из ра .боты до наступления холодного периода. Происходит оттаивание грунта дея тельного слоя, а остальной массив грунта остается в мерзлом состоянии. При этом нахождение элементов рам, удаленных от подпорной стенки, в мае сиве постоянно мерзлого грунта увеличивает не только жесткость рам, но и создает их анкеровку. Рамы в течение всего года работают одновременно и как армирующие и как анкерующие устройс-гва. Технико-экономический эффект изоб ретения заключается в повышении устойчивости грунта засыпки и всего сооружения в целом. За смет этого можно облегчить конструкцию, уменьшить число ярусов.рам, уменьшить размеры рам. Одновременно эти меры приао- , дят к упрощению технологии возведения сооружения. Формула изобретения 1.Подпорное сооружение, включащее лицевой элемент с разгружающим устройством, имеющим каналы для замораживающей рабочей среды, о т л и ч а ю щ ее. с я тем, что, с целью повышения его надежности, каналы выполнены с поперечным сечением, возрастающим по мере увеличения глубины их расположения. 2,Сооружение по п. 1, отличающееся тем,, что в качестве разгружающего устройства использованы рамы, расположенные ярусами, причем угол наклона рам к горизонту уменьшается по мере увеличения глубины их заложения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Шихиев Ф.М. и Реут В.И. Экспериментальные исследования новых типов разгрузочных устройств. Труды ОИИМФ, вып. ХШ, М., Транспорт% 1957, с. 59-79. 2.Заявка Японии If 5-5226, кл. 86 А t, 1970.