Способ укрепления откосов земляного полотна

Авторы патента:

Овчинников Станислав Александрович (RU)

Владельцы патента RU 2507343:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) (RU)

Изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано для укрепления откосов и основной площадки земляного полотна на участках с балластными углублениями. Способ укрепления откосов земляного полотна включает изготовление дренажных скважин, принудительное удаление воды из полостей земляного полотна за его пределы через дренажные скважины путем направленного нагнетания твердеющего раствора в сторону дренажных скважин. Предварительно в тело земляного полотна осуществляют установку армирующих анкерных элементов, причем их установку осуществляют поярусно и под углом друг к другу с образованием пространственной решетки. Технический результат состоит в повышении качества и эффективности проводимых работ, повышении сопротивляемости грунтового массива сжимающим и сдвигающим нагрузкам. 1 з.п. ф-лы, 1 пр., 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области транспортного строительства и может быть использовано для укрепления откосов и основной площадки земляного полотна на участках с балластными углублениями. Формирование и развитие балластных углублений основной площадки сопровождается накоплением воды в теле земляного полотна, что может привести к сползанию откоса и потере устойчивости грунтового массива.

Известны способы ликвидации балластных углублений планировкой или заменой грунтов основной площадки. Такие меры являются весьма эффективными, однако они связаны со значительными финансовыми потерями, так как требуют закрытия движения на перегоне.

Известен способ ремонта земляного полотна, при котором осуществляют отвод накопленной в земляном полотне воды посредством устройства дренажных скважин [Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. Под ред. А.Ф. Подпалого, М.А. Чернышева, В.П. Титова. - М., Транспорт, 1987. - С.254-255].

Среди недостатков способа следует выделить самотечное удаление воды, не позволяющее осушить балластное углубление и возможность недопустимой осадки пути за счет образовавшихся пустот и пор в грунтах земляного полотна. Возможен также процесс суффозии - вынос более мелких частиц грунта вместе с удаляемой водой. Другим серьезным недостатком известного способа является то, что осушение земляного полотна не решает вопрос о повышении устойчивости откоса земляного полотна, сниженной в процессе развития балластного углубления.

Известен способ укрепления земляного полотна устройством дренажей, одновременно являющихся армирующими элементами. Способ основан на использовании устройства, включающего размещенную в теле земляного полотна дренажную трубу, снабженную водозаборным устройством, и оголовок, жестко соединенный с дренажной трубой и погруженный в тело откоса. При этом оголовок выполнен в виде анкерного элемента [Патент РФ №2305730 «Устройство для укрепления откосов земляного полотна»]. Использование оголовка в виде анкерного крепления, по мнению авторов, позволяет укрепить откосы земляного полотна.

Известный способ не обеспечивает полного осушения балластного углубления, так как удаление влаги происходит в самотечном режиме. Кроме того, оставшиеся после осушения поры заполнены воздухом, что может вызвать просадки основной площадки земляного полотна. В результате земляное полотно не будет находиться в стабильном состоянии длительное время.

Известен способ ремонта железнодорожного земляного полотна, включающий изготовление дренажных скважин, погружение инъекторов, принудительное удаление воды из полостей земляного полотна за его пределы через дренажные скважины путем направленного нагнетания через инъекторы твердеющего раствора в сторону дренажных скважин [Патент РФ №2277616 «Способ ремонта железнодорожного земляного полотна»]. Данный способ позволяет обеспечить эффективное удаление влаги из балластного углубления с одновременной заменой ее твердеющим раствором, что обеспечивает дополнительную прочность и водонепроницаемость основной площадки. Данный способ не решает вопрос укрепления откосов, что приводит к увеличению трудоемкости и соответственно стоимости ремонта. Кроме того, затвердевший раствор подвержен потере прочности во времени.

Технической задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение эффективности способа с одновременным упрочнением земляного полотна.

Это достигается за счет того, что в способе укрепления земляного полотна, включающем изготовление дренажных скважин, принудительное удаление воды из полостей земляного полотна за его пределы через дренажные скважины путем направленного нагнетания твердеющего раствора в сторону дренажных скважин, предварительно в тело земляного полотна осуществляют установку армирующих анкерных элементов, причем их установку осуществляют поярусно и под углом друг к другу с образованием пространственной решетки.

В качестве армирующего анкерного элемента возможно использовать стальную, композитную (базальтопластиковую, стеклопластиковую и т.д) трубу, инъектор с теряемым наконечником. В качестве инъекционного материала целесообразно применять твердеющий раствор на основе цементного вяжущего.

Сущность предлагаемого способа укрепления откосов земляного полотна поясняется чертежами и примером его использования.

На фиг.1 изображена операция по нагнетанию твердеющего раствора. На фиг.2 изображена схема расположения верхнего яруса армирующих анкерных элементов (вид сверху).

Реализация предлагаемого способа ремонта железнодорожного земляного полотна осуществляется в следующей последовательности.

На откосе земляного полотна 1 (фиг.1 и 2) монтируется стартовое устройство пневмоударной машины (ПУМ) с выставлением проектного угла забивки. Затем производится забивка армирующих анкерных элементов 2 до проектной отметки. Забивка производится в нескольких ярусах под углом друг к другу с образованием пространственной решетки. С целью освобождения пространства для выхода наконечника (при использовании в качестве армирующего анкерного элемента инъектора с теряемым наконечником), армирующие анкерные элементы выдергиваются на 100 мм. После этого изготавливаются дренажные скважины 4 и монтируется водосборный коллектор 6, а затем осуществляют нагнетание твердеющего раствора 3 с одновременным извлечением анкерного элемента 2 вплоть до поглощения грунтом проектного объема твердеющего раствора. При этом происходит удаление воды 5 из обводненной зоны 7 земляного полотна с одновременным замещением ее твердеющим раствором 3. После этого армирующие анкерные элементы 2 добиваются до проектной отметки. Со временем раствор 3 затвердевает, объединяя собой все армирующие анкерные элементы 2 в единый каркас, обеспечивающий дополнительное сопротивление грунтового массива сжимающим и сдвигающим воздействиям.

Также существует возможность достижения указанного технического результата путем использования армирующих анкерных элементов с глухим наконечником и перфорированной частью. В этом случае работы выполняются в следующем порядке.

На откосе земляного полотна 1 монтируется стартовое устройство пневмоударной машины (ПУМ). Затем выполняется забивка армирующих анкерных элементов 2 до проектной отметки, длина перфорированной части которых равна проектной длине проработки грунтового массива. Забивка выполняется в нескольких ярусах таким образом, чтобы армирующие элементы образовывали в одном ярусе забивки решетку. После чего изготавливаются дренажные скважины 4 и монтируется водосборный коллектор 6. Следующим этапом производится приготовление твердеющего раствора на основе цементного вяжущего. Нагнетание твердеющего раствора 3 производится вплоть до поглощения грунтом проектного объема. При этом происходит удаление воды из обводненной зоны 5 земляного полотна с одновременным замещением ее твердеющим раствором. Со временем раствор затвердевает, объединяя собой все армирующие анкерные элементы 2 в единый каркас, обеспечивающий дополнительное сопротивление грунтового массива сжимающим и сдвигающим воздействиям.

Пример. Выполнялся ремонт 12-метровой насыпи участка железнодорожной линии Междуреченск - Тайшет на 961 км Красноярской железной дороги. Необходимость усиления возникла в связи с развитием дефектов откосов земляного полотна.

Укрепление грунтов откосной части земляного полотна выполнялось забивкой армирующих анкерных элементов, в качестве которых использованы трубы с внутренним диаметром 40 мм в нескольких ярусах с откоса под углом 45° с шагом 1,5 м таким образом, что бы в горизонтальной плоскости каждого яруса образовывались решетки из них. Армирующие элементы забивались в тело насыпи с помощью пневмоударного механизма (ПУМ).

После погружения армирующих элементов осуществлялось направленное нагнетание твердеющего раствора. Исходный состав компонентов на 1 м³ раствора: песок - 1000 кг, глина - 200 кг, цемент М400 - 200 кг, пластификатор - 1,5 кг. Нагнетание производилось с одновременным извлечением армирующих элементов, затем армирующие элементы были добиты до проектной отметки.

По окончании работ установлено инструментальное наблюдение за деформациями откоса. В настоящее время подвижек закрепленного грунтового массива не наблюдается.

Использование предложенного способа ремонта железнодорожного земляного полотна позволяет значительно повысить качество и эффективность проводимых работ за счет отвода избыточной влаги под давлением нагнетаемого раствора и создания армирующего каркаса, повышающего сопротивляемость грунтового массива сжимающим и сдвигающим нагрузкам.

1. Способ укрепления откосов земляного полотна, включающий изготовление дренажных скважин, принудительное удаление воды из полостей земляного полотна за его пределы через дренажные скважины путем направленного нагнетания твердеющего раствора в сторону дренажных скважин, отличающийся тем, что предварительно в тело земляного полотна осуществляют установку армирующих анкерных элементов, причем их установку осуществляют поярусно и под углом друг к другу, с образованием пространственной решетки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве анкерного элемента используют инъектор с теряемым наконечником или перфорированные стальную или композитную трубы.

Изобретение относится к гидротехническим сооружениям для укрепления берегов, дамб, русел и поверхностей иных объектов. Гибкий бетонный мат содержит бетонные блоки, соединенные между собой порядно и в рядах с зазором замоноличенным канатом.

Устройство фиксации грунта откоса // 2498019

Изобретение относится к конструкциям, обеспечивающим борьбу с оползневыми явлениями на объектах газотранспортной системы и иных объектах промышленной инфраструктуры.

Противооползневое сооружение // 2498018

Изобретение относится к сооружениям, обеспечивающим борьбу с оползневыми явлениями на объектах газотранспортной системы и иных объектах промышленной инфраструктуры.

Способ создания противофильтрационного покрытия // 2494192

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано при создании противофильтрационной защиты ложа каналов и водоемов различного назначения.

Гибкое бетонное покрытие для защиты берегового откоса или склона // 2491385

Изобретение относится к гидротехническому строительству, а именно к гибкому бетонному покрытию для защиты берегового откоса или склона, которое предназначено для укладки его на грунтовом береговом откосе или склоне, подверженном размыву.

Проволочный анкер с коническим наконечником // 2486317

Изобретение относится к природоохранному обустройству горных и предгорных ландшафтов и может быть использовано в качестве анкеров для противооползневых сооружений.

Устройство для анкеровки противооползневых сооружений // 2486316

Способ обезвоживания оползневых тел одиночными сквозными фильтрами // 2484249

Способ армирования грунта // 2482244

Изобретение относится к области строительства, а именно к укреплению армированием грунтов склонов, откосов, насыпей, засыпок подпорных стенок, а также оснований сооружений.

Способ укрепления уступа карьера // 2477372

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано для укрепления уступа карьера. .

Устройство соединения для скрепления протяженных ячеистых конструкций локализации и соответствующий способ скрепления // 2510442

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам соединения для протяженных ячеистых конструкций локализации, предназначенных для удержания заполняющего материала. Устройство соединения, предназначенное для скрепления вместе двух протяженных ячеистых конструкций локализации, содержит элемент ввода, имеющий первый и второй противоположные концы ввода и удлинение элемента ввода между ними, причем элемент ввода имеет первую длину между первым и вторым концами ввода, объединенный корпус, идущий в основном перпендикулярно от удлинения элемента ввода и смещенный от каждого из первого и второго концов ввода, объединенную ручку, идущую в основном перпендикулярно от корпуса, на конце корпуса, удаленном от элемента ввода. Ручка имеет первый и второй концы и удлинение между ними. Корпус смещен от первого и второго концов ручки. Ручка имеет вторую длину между своими первым и вторым концами. Корпус имеет третью длину между элементом ввода и ручкой, при этом вторая длина больше чем первая длина, а третья длина меньше чем половина первой и второй длин. Технический результат состоит в повышении производительности работ по соединению, снижении материалоемкости, повышении долговечности соединений. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 15 ил.

Способ возведения противооползневой системы биопозитивной конструкции // 2512192

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народнохозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов. Способ включает ступенчатую укладку габионов и тяжелых фашин у подошвы обрушаемого откоса. Вдоль подошвы первой ступени устраивают свайный ростверк 13, выполненный из группы свай 14, забитых в основание через определенное расстояние друг от друга по одной линии. К верхним частям свай прикрепляют обрешетку 15 из металлических профильных балок, образующих свайный ростверк 13. Обрешетку устраивают по высоте первой ступени. За свайным ростверком 13 по длине первого участка раскладывают в длину три ряда тяжелых фашин 4 и соединяют их между собой. Затем сверху рядов тяжелых фашин 4 перпендикулярно к ним укладывают габионные тюфяки 5. Габионные тюфяки 5 с дренажными устройствами, образующими площадки ступеней 1, 2, 3, выполняют врезанными в обрушаемый массив грунта и с уклоном в сторону ступеней. Поверху последней ступени габионный тюфяк 6 площадки достраивают дальше линии возможного обрушения массива до его устойчивых грунтов. Повышается эффективность и надежность работы системы в качестве противооползневого сооружения. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ возведения противооползневого сооружения комбинированной конструкции // 2512199

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народно-хозяйственных объектов от оползней и обрушений. Способ включает укладку габионов на обрушаемый откос. Вначале на основании обрушаемого откоса устраивают подготовку из гибких тюфяков 2, выполненных из плотных рядов легких фашин, уложенных нормально к линии уклона откоса. Затем сверху гибких тюфяков 2 выполняют крепление из габионных тюфяков 3 с дренажными устройствами, состоящими из легких фашин и перфорированных труб, уложенных чередующими рядами и завернутых в габионную сетку. Гибкие тюфяки 2 в основании и габионные тюфяки 3 сверху них связывают между собой оцинкованной металлической проволокой диаметром 2,5-3 мм. Вдоль подошвы обрушаемого откоса устраивают дренажную призму 6 из каменной наброски. Обеспечивается надежная защита различных объектов, расположенных под склонами и откосами, где возможны оползни и обрушения грунтовых массивов. Наиболее эффективно способ может быть использован, когда высота возможного обрушения грунтового массива не превышает 10-12 м. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Противооползневая система биопозитивной конструкции // 2512201

Изобретение относится к гидротехническому и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народнохозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов. Противооползневая система содержит ступенчатую укладку габионов и тяжелых фашин у подошвы обрушаемого откоса. Вдоль подошвы первой ступени, состоящей из трех рядов тяжелых фашин 4, устроен свайный ростверк 13. Свайный ростверк 13 выполнен из группы свай 14, забитых в основание через определенное расстояние друг от друга по одной линии, и металлической обрешетки 15. Обрешетка 15 устроена по верху свай по высоте первой ступени. Габионные тюфяки 5 с дренажными устройствами, образующими площадки ступеней 1, 2, 3, выполнены врезанными в обрушаемый массив грунта и с уклоном в сторону подпорных стен. Поверху последней ступени габионный тюфяк 6 площадки устроен дальше линии возможного обрушения массива, до его устойчивых грунтов. Повышается эффективность и надежность работы системы в качестве противооползневого сооружения. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ укладки гибкого защитного бетонного мата на донную поверхность и универсальный гибкий защитный бетонный мат (варианты) // 2518419

Изобретение относится к гидротехническому строительству. Способ включает ориентирование гибкого бетонного мата (ГБМ) по отношению к донной поверхности одной или другой его стороной в зависимости от типа грунта. Способ укладки ГБМ по первому варианту включает ориентирование ГБМ к донной поверхности стороной с большей проникающей способностью при превышении течением воды в водотоке величины неразмывающей скорости для данного участка водотока и/или если характеристики грунта донной поверхности достаточны для самопогружения ГБМ в грунт под действием собственного веса. В противном случае ГБМ ориентируют к донной поверхности стороной с меньшей проникающей способностью. Способ укладки ГБМ по второму варианту в случае, если донная поверхность образована преимущественно скальными, полускальными или глинистыми грунтами включает ориентирование ГБМ к донной поверхности стороной, на которой блоки имеют основания плоской формы и большей площади в плане по сравнению с противоположной стороной. В случае, если донная поверхность образована преимущественно песчанистыми или крупнообломочными грунтами, то ориентирование ГБМ к донной поверхности осуществляют стороной, на которой блоки имеют основания меньшей площади в плане или выполнены без оснований. В случае, если донная поверхность водотока содержит в основном илы, сапропели, заторфованные грунты или торфы, то ГБМ ориентируют к донной поверхности любой его стороной. Гибкий бетонный мат содержит бетонные блоки, связанные между собой порядно и в рядах по меньшей мере одним соединительным элементом. Поверхности у данных блоков с верхней и нижней стороны ГБМ выполнены преимущественно сужающимися по направлению от центральной части блоков. Основания блоков имеют плоскую форму с одной или с обеих сторон ГБМ. Отношения средних величин площади оснований, высоты блоков и углов наклона боковой поверхности блоков должны соответствовать приведенным в формуле изобретения закономерностям. Коэффициент асимметрии между сторонами ГБМ превышает или равен 1,05. Повышена надежность сцепления ГБМ с защищаемыми донными поверхностями любого типа. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил., 3 табл., 3 пр.

Способ крепления откоса геосотовым геосинтетическим материалом // 2525405

Изобретение относится к области гидротехнического, гражданского и промышленного строительства и может быть использовано при креплении откосов грунтовых плотин, каналов, в берегоукреплении, ландшафтных работах, защите склонов от водной эрозии. Техническим результатом изобретения является повышение статической устойчивости откоса, защиты от различных воздействий и отвода фильтрационных вод. Способ крепления откоса геосотовым геосинтетическим материалом включает слой геотекстильного материала, уложенного сверху вниз на подготовленную поверхность откоса. При этом поверх геотекстильного материала укладывают гесотовый геосинтетический материал, состоящий из перфорированных геополос, который закрепляют металлическими анкерами на поверхности откоса. Причем внутреннее пространство ячеек геосотового геосинтетического материала по всей высоте откоса заполняют пористым бетоном с высокими фильтрационными свойствами, а в основании геосотовый геосинтетический материал закрепляют бетонным упором. 1 ил.

Противооползневое сооружение комбинированной конструкции // 2527034

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано для защиты прибрежных зон, дорог и других народно-хозяйственных объектов от оползней и обрушений грунтовых массивов. В противооползневом сооружении на основании обрушаемого откоса устроена подготовка из гибких тюфяков, которые выполнены из плотных рядов легких фашин, уложенных нормально к линии уклона откоса. Сверху гибких тюфяков устроено крепление из габионных тюфяков с дренажными устройствами, состоящими из легких фашин и перфорированных труб, уложенных чередующимися рядами и завернутых в габионную сетку. Гибкие тюфяки в основании и габионные тюфяки сверху них связаны между собой оцинкованной металлической проволокой диаметром 2,5-3 мм. Вдоль подошвы обрушаемого откоса устроена дренажная призма из каменной наброски. Выше откосного крепления из гибких и габионных тюфяков устроено дополнительное крепление с малым уклоном из аналогичных габионных тюфяков с дренажными устройствами. Габионные тюфяки откосного и дополнительного креплений прочно перевязаны с помощью арматурной проволоки, и прикреплены к железобетонным анкерам, устроенным через определенное расстояние друг от друга в устойчивом грунте за обрушаемым массивом откоса. Обеспечивается надежная защита различных объектов, расположенных под склонами и откосами, где возможны оползни и обрушения грунтовых массивов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ подготовки к хранению и использованию объемной георешетки // 2530136

Изобретение относится к авто- и железнодорожному строительству, строительству аэродромов, объектов и сооружений различного назначения, ландшафтному строительству и может быть использовано для организации хранения и применения объемной георешетки при обустройстве основания дорожной одежды. Способ подготовки к хранению и использованию объемной георешетки, изготовленной из уложенных друг на друга и соединенных в поперечном направлении между собой в шахматном порядке гибких полос, состоит в формировании пакета для его размещения на подготовленной поверхности. Формирование пакета осуществляют непрерывной зигзагообразной укладкой на подготовленную поверхность упомянутых соединенных между собой гибких полос по меньшей мере в один горизонтальный ряд, причем петли зигзагов имеют одинаковые геометрические размеры. Технический результат состоит в обеспечении компактного размещения объемной георешетки на поверхности носителя при одновременном упрощении процесса использования георешетки. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ укрепления грунтов основания зданий и земляного полотна линейных сооружений на вечномерзлых грунтах // 2537437

Изобретение относится к строительству сооружений, преимущественно на вечномерзлых грунтах и может быть применено для защиты основания на сильнольдистых вечномерзлых грунтах на слабом просадочном при оттаивании основании. Способ заключается в бурении скважин, разрушении через пробуренные скважины сильнольдистых фрагментов с последующим формированием в основании под сооружением армирующих элементов в виде свай путем заполнения образующихся полостей грунтоцементной пульпой. Формирование свай производят посредством образования грунтоцементного тела одновременно с бурением скважин путем нагнетания цементного раствора под высоким давлением с перемешиванием грунта при обратном движении бурового инструмента. Одновременно с формированием грунтоцементного тела производят оттаивание вечномерзлого грунта посредством добавления в нагнетаемый цементный раствор ускорителя набора прочности бетона для активизации гидратации бетона и увеличения экзотермии процесса. В качестве ускорителя набора прочности бетона в нагнетаемый цементный раствор добавляют негашеную известь-кипелку в количестве 10-15% и соляную кислоту в количестве 1-2%. Технический результат заключается в сокращении времени сооружения укрепляющих свай и ускорении набора прочности сооруженными сваями. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Способ обезвоживания оползневого тела // 2537715

Изобретение относится к области строительства и горного дела и может быть использовано при креплении уступов карьеров, строительстве дорог, тоннелей, подверженных воздействию грунтовых вод. Техническим результатом является обеспечение надежности предотвращения образования оползней за счет полного отведения поверхностных и подземных вод от оползневого тела. Способ заключается в том, что проводят инженерно-геологические и гидрогеологические изыскания для определения наличия оползневых тел. Затем проводят биолокационную съемку, по результатам которой определяют подземные водотоки и выясняют их характеристики для определения количества и месторасположения сквозных фильтров. После чего на поверхности уступа, или откоса, или склона, или косогора за пределами оползневого тела проходят коллектор для сбора поверхностных вод и части неглубоких водотоков. После этого с подножия уступа, или откоса, или склона, или косогора проходят дренажную выработку в глубь уступа, или откоса, или склона, или косогора за пределы оползневого тела, с поверхности уступа, или откоса, или склона, или косогора бурят вертикальные скважины до сопряжения с дренажной выработкой под сквозные фильтры, сопряжения обустраивают камерами соединения, в вертикальные скважины с поверхности опускают сквозные фильтры, выполненные в виде труб с перфорированными участками отверстий и фильтрующими элементами, выполненными на уровне сопряжения с подземными водотоками, причем коллектор и дренажную выработку проходят с уклоном i=0,005 в сторону стока для самотека перехваченной воды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.