Способ стабилизации оползня

Авторы патента:

E02D29/02 - подпорные или защитные стенки (стенки набережных E02B 3/06)

Владельцы патента RU 2436898:

Смоляницкий Леонид Анатольевич (RU)

Изобретение относится к строительству, к области стабилизации оползневых склонов и откосов. Способ стабилизации оползня включает заглубление в устойчивый грунт ряда свай. Буронабивные сваи забуривают горизонтально под углом друг к другу 90 градусов в два ряда друг над другом и в шахматном порядке на оползневом склоне или откосе. Технический результат состоит в обеспечении надежной стабилизации оползня, снижении материалоемкости, упрощении конструкции в целом и производства работ. 3 ил.

Изобретение относится к строительству, в частности к закреплению оползней свайными конструкциями. Оползни могут возникать на природных склонах (косогорах) и на откосах земляных сооружений насыпей и выемок. Смещение грунта в виде оползней возникает когда сдвигающие силы превосходят силы удерживающие грунт. Оползневое смещение грунта происходит по поверхности скольжения, разделяющей сползающий и устойчивый массивы грунта.

Известны многочисленные способы устройства свайных конструкций, используемых для стабилизации оползней. Основной принцип этих способов заключается в том, что одна часть сваи размещается в неподвижном грунте, а другая часть - в оползающем грунте. Это может быть одиночная свая, один или несколько рядов свай, расположенных фронтально движению оползня. Например, в работе авторов В.Д.Браславский, Ю.М.Львович, Л.В.Грицюк «Противооползневые конструкции на автомобильных дорогах» М.: Транспорт, 1985, 301 с.предлагаются свайные конструкции, состоящие из нескольких рядов вертикальных свай, объединенных ростверками в каждом ряду. В каждом ряде расположено две и более свай. Нижними концами сваи погружены в устойчивый массив грунта, а верхние части свай воспринимают лобовое давление сползающего грунта. Подобные конструкции в разных вариантах рассмотрены и в работах [1-3], а в работе «Железнодорожный путь» (под ред. Т.Г.Яковлевой. - М.: Транспорт, 2001, с.368-377) рассматривается укрепление откосов земляного полотна сваями, которые забуриваются перпендикулярно откосам в тело насыпей.

В изобретении (пат. РФ №1206386, МПК E02D 5/30, 1986) вертикальный ствол сваи в наконечнике усилен ярусами консольных опорных пластин; в изобретении (пат. РФ №1418420, МПК E02D 29/02, 1988) для удержания слабых (мягкопластиных) грунтов вертикальные стойки свай размещены в ряду попарно и снабжены в оползающих слабых грунтах вертикальными раскрывающимися под давлением грунта плитами, которые задерживают сползающий грунт. Близкое к указанному выше является изобретение (пат. РФ №2224069, МПК E02D 29/02, 2004), в котором также предложено бурение вертикальных свай, объединенных ростверком, разворачивающиеся в смещающемся грунте окрылки, ограничивающие проход между сваями. В изобретении (пат. РФ №1744201, МПК E02D 29/02, 1992) предложено головы свай, размещенных в оползне с помощью тяги, прикреплять к сваям, в устойчивом грунте, за пределами оползня. Для укрепления вертикальных откосов глубоких котлованов применяют наклонные (корневые) сваи, расположенные фронтально предполагаемому смещению грунта и жестко соединенные с вертикальными сваями. В этих сваях создаются уширения взрывным или разрядно искровым способом (пат. РФ №2194822, МПК E02D 3/11, 2002). Эти сваи работают на выдергивание, поэтому они армируются. В качестве прототипа принято изобретение по патенту РФ №1744201.

Описанные выше изобретения и известные из литературных источников решения имеют следующие недостатки:

1. Во всех рассмотренных способах основным конструктивным элементом является вертикальная свая, нижний конец которой размещается в устойчивом грунте, верхний - в сползающем. Свая удерживает сползающий грунт лобовым сечением, воспринимая действующий момент, а нижний конец сваи передает противоположный момент на устойчивый грунт, заставляя его работать на срез. Расстояние между сваями не должно превышать трех диаметров, чтобы грунт не продавливался между сваями. Таким образом, количество свай должно быть большим, чтобы они образовывали свайную стенку. Сваи должны армироваться, так как они работают на изгиб. Требуется большой расход бетона и металла.

2. Самораскрывающиеся вертикальные поворачивающиеся плиты (окрылки) в сползающем грунте и другие специальные дополнительные удерживающие грунт устройства увеличивают расхода металла, требуют проходку шурфов для их установки, сложны в изготовлении и в работе,

3. Наклонные сваи перпендикулярны фронту оползня, они обычно являются анкерами для вертикальных свай, они их усиливают, но не уменьшают количество в ряду, иногда они применяются без вертикальных свай.

Техническим результатом изобретения является уменьшение общего количества свай (свайного строительного материала - бетон, металл) с охватом большего объема сползающего грунта, упрощение конструкции в целом и упрощение производства работ при обеспечении надежной стабилизации оползня.

Технический результат достигается тем, в способе стабилизации оползня, включающем заглубление в устойчивый грунт ряда свай, согласно изобретению, буронабивные сваи забуриваются горизонтально под углом друг к другу 90 градусов в два ряда друг над другом и в шахматном порядке на оползневом склоне или откосе.

В данном способе концы свай, защемленные в грунте, не только заставляют его работать на срез, но и сжимают устойчивый грунт между собой, передавая на него нормальные напряжения. В этом случае значительно бóльшая часть оползневого давления передается на устойчивый грунт, при этом сваи, размещенные под углом оптимально 45 градусов к фронту оползня, охватывают большой объем грунта.

На фиг.1 показано горизонтальное сечение оползня. Здесь обозначено: 1 - контур поверхности склона (откоса), 2 - контур линии скольжения в плане, 3 - пара свай в данной плоскости, 4 - проекция смещенной пары свай с верхнего уровня, 5 - схема действия сил на сваи в горизонтальной плоскости. Сваи буронабивные с защемлением в устойчивый грунт расположены попарно в разные стороны горизонтально или с минимальным уклоном (2-4‰), чтобы можно было залить цементный раствор самотеком. Грунт, оползая, защемляется между сваями, передает сдвигающую силу на боковые внутренние поверхности свай. Эта сила раскладывается на нормальные N к поверхностям свай и касательные К вдоль нее силы. При угле между сваями 90 градусов касательная сила, действующая вдоль одной сваи, является нормальной для другой сваи. Поэтому уже при незначительном смещении грунта на сваи в оползневой зоне будут действовать практически только нормальные давления, раздвигающие их и создающие горизонтальные моменты, которые в свою очередь вызовут противоположные горизонтальные моменты на защемленные концы свай, и защемленные концы свай должны сжимать устойчивый грунт. Таким образом, грунт будет испытывать сжимающие напряжения, а сваи - изгибающий момент максимальный в зоне поверхности скольжения. Если головы свай жестко соединить между собой, то нормальные силы, раздвигающие сваи, будут частично переданы на разрыв соединения. Сжимающий момент в устойчивом грунте будет уменьшен. При этом уменьшится изгибающий момент в сваях.

На фиг.2 показана проекция свай на сечение, нормальное смещению оползня. Здесь обозначено: 1 - дневная поверхность, 2 - линия скольжения, 3 - проекция свай, 4 - проекция свай смещенного ряда. Сползающий грунт, опирающийся на сваю сверху, создает вертикальный момент М. Поворачиваясь вниз (условно) в подвижном грунте, свая в неподвижном грунте создает противоположный момент, заставляя грунт сжиматься, но и работать на срез.

С целью проверки приведенных рассуждений в лабораторных условиях были испытаны модели свай. В качестве грунта использовался пластилин. Измерялось усилие смещение пластилина между плоскими сваями, расположенными под углом 45 градусов к вектору силы, усилие выдергивания пары свай разной жесткости, а также усилия выдергивания одной круглой сваи (сила приложена вдоль ее оси) с двумя уширениями диаметра, равными ширине плоской сваи. Усилия выдергивания составили: одной сваи - 102 H, очень гибкой пары соединенных свай 222 Н, очень жесткой пары соединенных свай 305 Н, смещение пластилина между раздельными, рассмотренными в заявке сваями - 450 Н. (Уместно отметить известный всем бытовой опыт - гвоздь, забитый в доску перпендикулярно, выдергивается значительно легче, чем забитый под углом).

Бурение горизонтальных свай осуществляется мотобурами, в том числе специальными для горизонтального бурения, диаметром до 200 мм и длиной до 4 м, а также «кротованием» по технологии «No dig» на неограниченную глубину. Если грунт в скважине при ее проходке обваливается, применяются, как обычно, обсадные трубы, которые извлекаются или оставляются в конструкции после заполнения скважины цементным раствором и установки арматуры. Угол 90 градусов между осями свай является оптимальным, при большем угле усложняется бурение, удлиняются скважины, при меньшем уменьшаются моменты, сжимающие устойчивый грунт.

С целью усиления эффекта защемления грунта между сваями парные сваи следует располагать в два горизонтальных ряда один над другим с расстоянием между осями по вертикали, равным трем диаметрам. Точное расположение свай обеспечивается применением кондуктора (специальных направляющих трубок). На оползневом откосе или склоне сваи располагаются в шахматном порядке. (Фиг.3. Вид на оползень. Здесь обозначено: 1 - контур оползня, 2 - головы свай). При этом пересечение проекций свай на горизонтальную плоскость должно происходить в неустойчивом грунте.

Необходимо отметить, что в предлагаемом противооползневом сооружении бурение вертикальных свай не требуется. Эффект от использования данной конструкции заключается в том, что устойчивый грунт, в котором защемлены концы свай, работает дополнительно на сжатие, воспринимая через защемленные концы свай часть оползневого давления, в результате чего исключается необходимость устройства вертикальных свай, увеличивается расстояние между сваями на поверхности оползня и в целом уменьшается объем свайного материала (металл, цементный раствор), упрощается производство работ.

Источники информации

1. Гинзбург Л.К. Противооползневые удерживающие конструкции. - М.: Стройиздат, 1979 - 80 с.

2. Грицюк Л.В. Обеспечение устойчивости земляного полотна применением буровых свай - М.: Союздорнии, 1971, с.157-161.

3. Львович Ю.М., Мотылев Ю.Л. Укрепление земляного полотна автомобильных дорог. - М: Транспорт, 1979. - 158 с.

Способ стабилизации оползня, включающий заглубление в устойчивый грунт ряда свай, отличающийся тем, что буронабивные сваи забуривают горизонтально под углом друг к другу 90° в два ряда друг над другом и в шахматном порядке на оползневом склоне или откосе.

Изобретение относится к природоохранному обустройству горных и предгорных ландшафтов и может быть использовано в качестве противооползневого сооружения. .

Технология стабилизации оползневых склонов с помощью обтекаемых водопонижающих скважин // 2421573

Изобретение относится к области промышленного и гражданского строительства, а именно к осушению оползневых склонов и откосов с целью их стабилизации. .

Противооползневое сооружение // 2408766

Изобретение относится к области строительства, а именно к укреплению оползневых склонов. .

Анкерная подпорная стенка // 2405892

Изобретение относится к области строительства. .

Двусторонняя усиливающая конструкция для земляных сооружений (варианты) и способ получения усиленного земляного сооружения // 2361980

Изобретение относится к строительству, а в частности к усиливающим конструкциям земляных сооружений. .

Узел соединения георешетки с блоками подпорной стенки и решетчатый соединитель, используемый в нем // 2353730

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при сооружении транспортных дорог и опор мостов. .

Объемная подпорная стена с армированной застенной частью // 2350713

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано при возведении объектов промышленно-гражданского назначения в сложных инженерно-геологических и сейсмических условиях.

Облицовочный блок-анкер для безрастворной кладки подпорной стены и подпорная стена // 2330142

Изобретение относится к области строительства, а именно к укреплению грунтовых откосов при строительстве автомобильных дорог и выборе площадок под малоэтажное строительство на берегу водоема или на пересеченной местности.

Устройство для возведения в грунте изоляционных стен, оснащенное устройством управления // 2320825

Устройство для подземной разработки грунта и способ регулирования внутреннего давления в его передаточном механизме // 2292424

Способ закрепления оползней // 2439249

Изобретение относится к природоохранному обустройству горных и предгорных ландшафтов и может быть использовано в качестве противооползневого сооружения

Заанкерованная тонкая стенка // 2474644

Система осушения и контроля за состоянием оползневого склона // 2479691

Изобретение относится к системам осушения оползневого склона

Подпорная стенка // 2483154

Изобретение относится к области гидротехники и может быть использовано при возведении причальных сооружений и проведении берегоукрепительных работ, а также в промышленном и гражданском строительстве

Противооползневое защитное сооружение // 2498020

Изобретение относится к сооружениям, обеспечивающим борьбу с оползневыми явлениями на объектах газотранспортной системы и иных объектах промышленной инфраструктуры. Противооползневое защитное сооружение включает в себя защитную стенку, построенную из габионов. Имеет промежуточную подпорную стенку, неподвижные якоря, установленные и забетонированные на участке, не подверженном оползневым явлениям, удерживающие плети, затянутые в предварительно пробуренные горизонтальные скважины и соединяющие между собой промежуточную подпорную стенку и неподвижные якоря в единую пространственную конструкцию. Технический результат состоит в создании надежного противооползневого защитного сооружения с повышенной несущей способностью и равномерно воспринимающего нагрузку. 1 ил.

Противооползневое защитное сооружение // 2498021

Изобретение относится к сооружениям, обеспечивающим борьбу с оползневыми явлениями на объектах газотранспортной системы и иных объектах промышленной инфраструктуры. Противооползневое защитное сооружение включает в себя защитную стенку, построенную из габионов, имеет упорную балку, которая крепится на сваях, забитых в породы, неподверженные оползневым явлениям, дополнительные сваи, скрепляющие верхний и нижний ряд габионов и забитые в породы, неподверженные оползневым явлениям, а также верхнюю продольную балку, скрепляющую дополнительные сваи между собой и прижимающую верхний ряд габионов к нижнему. Технический результат состоит в обеспечении надежного противооползневого защитного сооружения с повышенной несущей способностью, увеличении несущей способности защитного сооружения. 1 ил.

Многоярусное противообвальное сооружение с прогулочными террасами на обрыве // 2501911

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к многоярусному противообвальному сооружению, а также для применения в качестве инженерных конструкций по защите обрыва от опасных склоновых процессов. Многоярусное противообвальное сооружение с прогулочными террасами на обрыве включает железобетонные сваи, железобетонные подпорные стены, горизонтальные железобетонные плиты, образующие вместе с железобетонными подпорными стенами ярусы. Снабжено Z-образными железобетонными опорными ребрами жесткости, каждое из которых состоит из монолитно соединенных друг с другом вертикального опорного элемента переменной высоты сечения, увеличивающейся сверху до низу, нижнего опорного элемента, выполненного в виде нижнего свайного ростверка, и верхней горизонтальной железобетонной балки, установленной на отметке верхней бровки обрыва и выполненной в виде верхнего свайного ростверка, монолитно соединенного с верхней частью вертикального опорного элемента. Нижний свайный ростверк монолитно соединен с нижней частью вертикального опорного элемента. Z-образные железобетонные опорные ребра жесткости расположены в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости обрыва в месте их примыкания к обрыву и на всю высоту обрыва, и монолитно установлены посредством нижних и верхних свайных ростверков на нижние упорные и верхние анкерные железобетонные сваи в один ряд на заданном расстоянии друг от друга на обрыве. Верхняя грань каждого нижнего свайного ростверка разделена на два участка: горизонтальный участок, на одной части которого, примыкающей к обрыву, расположен вертикальный опорный элемент, и наклонный участок. Горизонтальные железобетонные плиты по всей своей протяженности всех ярусов выполнены консольными, оснащены парапетами и образуют прогулочные террасы. Нижняя горизонтальная железобетонная плита образует прогулочную террасу первого яруса и установлена на горизонтальные участки верхних граней нижнего свайного ростверка, при этом она установлена на те части горизонтальных участков верхних граней нижних свайных ростверков, которые являются свободными от вертикальных опорных элементов. Нижняя часть сооружения снабжена откосной железобетонной плитой, которая установлена на наклонные участки верхних граней нижнего свайного ростверка и монолитно соединена с нижней горизонтальной железобетонной плитой с образованием пологого спуска к основанию сооружения. Подпорные железобетонные стены могут быть установлены в наклонном и/или вертикальном положении, при этом они монолитно соединены своими тыловыми сторонами с передними торцевыми гранями вертикальных опорных элементов Z-образных железобетонных опорных ребер жесткости. В нижних и верхних своих частях подпорные железобетонные стены монолитно соединены с горизонтальными железобетонными плитами смежных ярусов, а нижняя часть подпорной железобетонной стены первого яруса монолитно соединена с нижней горизонтальной железобетонной плитой. Подпорные железобетонные стены каждого яруса, горизонтальные консольные железобетонные плиты, нижняя горизонтальная железобетонная плита и откосная железобетонная плита разделены температурно-осадочными швами в одной вертикальной плоскости, проходящей между двумя рядом стоящими на заданном расстоянии Z-образными железобетонными опорными ребрами жесткости двух соседних секций сооружения. Выборочно в разных удобных местах по всей высоте сооружения расположены лестничные спуски или эскалаторы для перемещения с одного яруса на другой и к основанию обрыва. Лестничные спуски состоят из монолитно соединенных друг с другом лестничных маршей и промежуточных железобетонных лестничных площадок, а на откосной железобетонной плите установлены дополнительные лестничные спуски. Промежуточные железобетонные лестничные площадки с лестничными маршами выполнены примыкающими к подпорной железобетонной стене. Промежуточные железобетонные лестничные площадки расположены между каждыми двумя горизонтальными консольными железобетонными плитами с образованием лестничного спуска. В местах примыкания горизонтальных консольных железобетонных плит - прогулочных террас к лестничным маршам (или эскалаторам) выполнены переходные проемы, примыкающие к подпорным железобетонным стенам, для возможности перемещения пешеходов с прогулочных террас на лестничные марши (или эскалаторы) и обратно. Технический результат состоит в обеспечении надежной защиты обрыва от опасных склоновых процессов, а также использования для прогулок на террасах вдоль обрыва. 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

Гибкая укрепляющая лента, используемая для армирования грунтовых сооружений // 2503778

Гибкая укрепляющая лента, по существу, с постоянной толщиной «е», предназначена для использования в армированных грунтовых сооружениях, содержит центральную часть, состоящую из полимерной матрицы, армированной волокнами, упомянутый участок проходит продольно для выдерживания растягивающего усилия, а также, по меньшей мере, из одного бокового участка переменной ширины, содержащего множество сегментов, расположенных непрерывно вдоль центрального участка. 9 н и 10 з.п. ф-лы.

Сооружение из упрочненного грунта и элементы наружной обшивки для его конструкции // 2511160

Изобретение относится к строительству, а именно к конструкциям подпорных стен, мостовых опор и других сооружений. Сооружение из упрочненного грунта содержит насыпь, усилительные ленты, размещенные в усиливаемой зоне насыпи, расположенной сзади фронтальной поверхности сооружения, и наружную обшивку, расположенную вдоль упомянутой фронтальной поверхности. Усилительные ленты закреплены в наружной обшивке в соответствующих областях крепления, в которых наружная обшивка содержит, по меньшей мере, в одной области крепления канал с некоторой траекторией для усилительной ленты между двумя выступающими точками (РЕ1, РЕ2) выхода, расположенными на задней стороне наружной обшивки, примыкающей к насыпи. Канал содержит две соседние части, соответственно соседние двум точкам (РЕ1, РЕ2) выхода, предназначенные каждая для размещения ленты плоскости (Р1, Р2) выхода, по существу, перпендикулярной упомянутой задней стороне, две криволинейные части, продолжающие соответственно две соседние части и предназначенные для смещения ленты от плоскостей (Р1, Р2) выхода, и соединительную часть, связывающую между собой две искривленные части. Две выступающие плоскости (Р1, Р2) выхода различны и разделены механическим разделителем и, по существу, параллельны между собой для формирования верхней (Р2) и нижней (Р1) плоскостей выхода. Соединительная часть содержит, по меньшей мере, одну петлю, расположенную вне плоскостей (Р1, Р2) выхода и вне пространства между этими плоскостями выхода. Технический результат состоит в повышении несущей способности сооружения, снижении трудоемкости и материалоемкости возведения. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Габионная подпорная стенка // 2520689

Изобретение относится к природообустройству и водохозяйственному строительству и может быть использовано для борьбы с водной эрозией. Цель изобретения - повышение несущей способности и экономичности. Габионная подпорная стенка включает камни, уложенные в сеточный каркас с шестигранными ячейками. Камни, заполняющие пространство каркаса сетки, являются искусственными и предварительно изготавливаются из бетона. Между слоями камней внутри габиона в горизонтальной плоскости, по всей высоте, уложена стеклоткань с оклейкой по периметру. Искусственные камни имеют преимущественно кубическую или призматическую форму и могут быть уложены столбиками или со смещением в слоях. Такое техническое решение предотвратит от распора габионную подпорную стенку и позволит значительно увеличить высоту. Больший эффект будет достигнут, если стеклоткань будет приклеена к контактируемым слоям камней. 5 з.п. ф-лы, 6 ил.