EA027027B1 - Способ создания подпорной стенки - Google Patents

Abstract

Описан способ создания подпорной стенки из вяжущего материала. Способ включает в себя этап фиксации на поверхности грунта контура создаваемой стенки. Контур разграничивает участок грунта, который должен быть выкопан. Способ также включает в себя этап трамбовки участка. После трамбовки нижележащий и прилегающий к участку грунт становится уплотненным, что обеспечивает устойчивость грунта во время выемки грунта и после того, как стенка создана. Способ также включает в себя этап выемки грунта с участка, утрамбованного до начальной глубины, тем самым создавая стеновую полость. Способ дополнительно включает в себя этап трамбовки нижней поверхности стеновой полости и последующую выемку грунта с утрамбованной нижней поверхности. Данный этап может повторяться столько, сколько необходимо, пока не достигнута конечная глубина стеновой полости. Когда конечная глубина достигнута, стеновая полость может быть заполнена, по меньшей мере, частично, вяжущим материалом для того, чтобы создать подпорную стенку.

Description

Изобретение относится к подпорным стенкам и другим подобным несущим стенам. В частности, настоящее изобретение относится к способу создания подпорной стенки и соответствующим образом созданной подпорной стенке.

Уровень техники

Известна выемка грунта для возведения конструкции на площадке выемки грунта или, и среди других причин, для удаления загрязненного грунта. Однако, до того как данная выемка грунта может произойти, должны приниматься меры для укрепления или удержания грунта, прилегающего к площадке выемки грунта, чтобы предотвращать сползание грунта на площадку, прерывание работ и/или другие нежелательные препятствия. Одной такой мерой, используемой для укрепления грунта, является подпорная стенка, которая устанавливается для предотвращения перемещения грунта из области, где он удерживается, в область, где грунт отсутствует (т.е. площадку выемки грунта).

Как правило, подпорная стенка является вертикально установленной или ступенчатой в поперечном сечении стенкой, одна сторона которой обращена к площадке выемки грунта, а другая сторона удерживает грунт от площадки. Вокруг площадки могут быть смонтированы множественные подпорные стенки, в зависимости от ее конфигурации и требований. Подпорные стенки могут также использоваться для предотвращения попадания жидкости на участок, как при использовании для создания водонепроницаемых стенок ограждения котлована, или для изоляции или ограничения видимости полигона отходов.

Когда подпорная стенка находится в рабочем положении, силы, действующие на нее, и которые она должна выдерживать -это вес удерживаемого грунта, вес любого материала наверху стены, усилие момента, создаваемого грунтом относительно уровня, на котором стена находится в земле. На стенку могут действовать также другие силы (например, колебание почвы, нагрузки от транспорта, местные вибрационные нагрузки и т.д.). В известных подпорных стенках такие силы воспринимаются инертной массой стенки и трением грунта о стенку. Таким образом, подпорные стенки должны воспринимать как горизонтальные смещения, так и силы опрокидывающего момента.

В данной области техники известны различные типы подпорных стенок и способы их создания.

Например, известны подпорные стенки, образованные шпунтовыми сваями. Шпунтовые сваи обычно представляют собой металлические профилированные листы, образующие замковое соединение или собираемые вместе, создавая подпорную стенку, хотя может использоваться дерево или другой материал. Вообще говоря, шпунтовые сваи должны погружаться в землю соответствующим погружным устройством на глубину намного ниже конечной глубины выемки грунта, если они не имеют анкеровки. Часть шпунтовых свай обычно остается выступать из земли. После их погружения в грунт может производиться выемка грунта на участке. Некоторые недостатки, связанные с использованием шпунтовых свай для создания подпорных стенок, включают в себя: а) шпунтовые сваи должны забиваться или погружаться в грунт, что может создавать много шума и препятствовать установке подпорной стенки ночью из-за ограничений по уровню шума; Ь) шпунтовые сваи часто не являются самонесущими и не подходят для использования в широких и глубоких подпорных стенках; с) они часто не обеспечивают достаточного пространства для установки анкера в случае, когда шпунтовые сваи находятся в земле и с двух сторон присутствуют прилегающие конструкции; б) часто шпунтовые сваи не могут погружаться через подземные слои твердых горных пород, что означает, что данные слои должны быть пройдены с помощью бурения, еще более увеличивая время установки и стоимость; е) шпунтовые сваи часто не подходят для участков с плотной городской застройкой, где необходимо избегать нарушения грунта вблизи фундаментов прилегающих зданий; ί) они не всегда являются идеальными для создания водонепроницаемых преград, поскольку существует вероятность протечки сквозь стыки шпунтовых свай и коррозия может разрушать целостность металла; д) и т.д.

Известны также подпорные стенки, известные как берлинские стены или стены из анкерных свай. Такие подпорные стенки, как правило, образованы погружением анкерных свай (в основном бетонных или стальных цилиндров или двутавровых балок и/или деревянных брусьев) в грунт через равные интервалы. Затем выполняется выемка грунта до очень маленьких глубин. После этого анкерные сваи обвязываются сеткой или забиркой, которая, как правило, состоит из деревянных или бетонных панелей, которые удерживают грунт от разработанного участка. Некоторые из недостатков подпорных стенок, сделанных из анкерных свай и/или берлинских стен, включают в себя: ί) они в первую очередь ограничиваются временными конструкциями; ίί) как и шпунтовые сваи, они не подходят для использования в качестве водонепроницаемой преграды; ίίί) забирка, сделанная из дерева, со временем часто может гнить во влажных грунтах, тем самым уменьшая способность стенки удерживать грунты, и может порождать опасные бактерии; ίν) как и со шпунтовыми сваями, погружение анкерных свай может создавать много шума; ν) они требуют балок и анкеров для обеспечения своей устойчивости и могут вмешиваться в планировку здания; νί) и т.д.

Другой известный тип подпорной стенки включает в себя стенку, изготовленную из бетона. Патент США 4818142 СОСНКАЫ относится к способу и устройству для строительства обнесенной стеной выемки грунта для бассейна. Описаны способ и устройство для создания выемки грунта, обнесенной стеной из минерального вяжущего материала, для размещения бассейна.

- 1 027027

Заявка США на патент США 2011/0142550 А1 ЬЕЕ относится к способу строительства самонесущей подпорной стенки стульчатого типа. В документе описан способ строительства самонесущей подпорной стенки стульчатого типа, используемой для сдерживания внешних сил, таких как давление грунта, до начала выемки грунта. Также описан текучий твердеющий материал.

Следующие патентные документы США также относятся к подпорным стенкам и способам строительства подпорных стенок или других подобных конструкций: США 7114887 В1; США 5193324; США 3898844 и США 1650827.

Известны также следующие иностранные патентные документы: 1Р 2005207144 А; 1Р 2005155094 А; ДР 2001226968 А; 1Р 10131175 А; ,1Р 06081354 А; ,1Р 04336117 А; ,1Р 02164937 А; 1Р 60173223 А; ,1Р 60173214 А и СИ 101139838 А.

Некоторые недостатки, связанные с некоторыми из данных известных подпорных стенок и способов, включают в себя: ί) они часто требуют очень больших механизмов для подготовки грунта для подпорной стенки, что может препятствовать возможности создавать подпорную стенку на площадках с ограниченным рабочим пространством; ίί) подпорные стенки, построенные таким образом, часто являются относительно тонкими конструкциями в связи с необходимостью снижения расхода бетона или других материалов, что приводит к необходимости дополнительного армирования и установки анкеров, что усложняет строительство; ίίί) такие стенки не могут быть достаточно прочными, чтобы поддерживать другие конструкции, транспортные средства или оборудование; ίν) и т.д.

Таким образом, в свете вышеизложенного существует потребность в способе и подпорной стенке, которые своими этапами, техническими решениями и компонентами смогут преодолеть или хотя бы минимизировать некоторые из вышеупомянутых проблем в области техники.

Сущность изобретения

Согласно аспекту настоящего изобретения описан способ создания подпорной стенки из вяжущего материала, способ содержит следующие этапы:

a) фиксацию на поверхности грунта контура создаваемой стенки, причем контур разграничивает участок выемки грунта;

b) трамбовку участка, тем самым уплотнение нижележащего и прилегающего к участку грунта;

c) выемку грунта с участка, утрамбованного на этапе Ь) до начальной глубины, создавая этим стеновую полость, при этом стеновая полость содержит нижнюю поверхность и боковые поверхности;

ά) трамбовку нижней поверхности стеновой полости и последующую выемку грунта с утрамбованной нижней поверхности;

е) повторение этапа ά) до тех пор, пока не будет достигнута конечная глубина стеновой полости; и

1) заполнение по меньшей мере части стеновой полости вяжущим материалом для создания подпорной стенки.

В одной возможной конфигурации трамбовка, выполняемая на этапе Ь), производится путем приложения вибрационной силы в заданном диапазоне ускорения. Такую вибрационную силу можно применять, используя виброплиту, которая может подключаться к гидравлической системе. Может также выполняться трамбовка грунта, прилегающего к участку грунта, который должен быть выкопан. Это может быть подходящим, например, под насыпями, такими как транспортные развязки, железные дороги и подобные конструкции.

В процессе выемки грунта на этапе с) обстройка, такая как стальная свая, может использоваться, чтобы поддерживать боковые поверхности стеновой полости. Данная конструкция может быть установлена до или после выемки грунта, или одновременно с выполнением выемки.

Подпорная стенка, созданная данным способом, может иметь дополнительные необязательные признаки. Например, подпорная стенка может иметь верхнюю поверхность, допускающую движение по ней транспортных средств, или которая может поддерживать установленную на ней конструкцию.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения обеспечивается система для создания подпорной стенки из вяжущего материала для удержания или изоляции прилегающего объема материала, при этом система содержит:

трамбующее устройство для трамбовки грунта участка, на котором создается подпорная стенка, при этом трамбующее устройство увеличивает плотность и устойчивость грунта;

землеройное устройство для выемки грунта на участке, утрамбованном трамбующим устройством до заданной глубины; и заполняющее устройство для заполнения разработанного землеройным устройством участка заливкой из вяжущего материала для того, чтобы создать подпорную стенку из вяжущего материала.

В некоторых случаях трамбующее устройство может быть виброплитой с гидроприводом, работающей с высокой частотой. Могут использоваться и другие виброустройства для минимизации фактического давления грунтов на предлагаемую стенку.

В других возможных конфигурациях затвердевшая заливка связывает многослойную стену, содержащую залитое основание из вяжущего материала, с рядом бетонных блоков, что также служит опалубкой для внутренней заливки вяжущего материала. Сваи, арматура, анкера и т.д. могут быть добавлены к разработанному участку до или после заливки для укрепления и/или стабилизации подпорной стенки.

- 2 027027

Задачи, преимущества и другие признаки способа станут более очевидными при чтении следующего неограничивающего описания его возможных конфигураций, приведенных лишь с целью иллюстрации в качестве примера со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематичный вид в перспективе подпорной стенки в рабочем положении согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 1А - блок-схема последовательности операций способа создания подпорной стенки согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 2 - схематичный вид в перспективе трамбуемого участка грунта согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 3 - схематичный вид в перспективе стеновой полости, образованной путем выемки грунта утрамбованного участка грунта на фиг. 2, причем фиг. 3 также показывает нижнюю поверхность стеновой полости, подвергаемую дополнительной трамбовке.

Фиг. 4 - схематичный вид в перспективе стеновой полости на фиг. 3 после выемки грунта утрамбованной нижней поверхности.

Фиг. 5 - схематичный вид в перспективе стеновой полости, заполненной вяжущим материалом, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 6 - схематичный вид в перспективе виброплиты, уплотняющей нижнюю поверхность стеновой полости, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 7 - схематичный вид в перспективе струй жидкости, применяемых к нижней поверхности стеновой полости для разработки грунта в стеновой полости, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 8-14 - схематичные виды сбоку различающихся возможных конфигураций подпорных стенок.

Фиг. 15 - схематичный вид сбоку подпорной стенки, используемой между двух конструкций, где залитая на месте подпорная стенка уходит в землю ниже уровня выемки грунта и крепится анкером к одной из конструкций на верхнем уровне посредством колонны, заделанной в залитую стенку, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 16 - схематичный вид сбоку множественных подпорных стенок, конструктивно соединенных стальными балками и имеющих фундаментные балки, установленные поверх подпорных стенок, причем подпорные стенки также служат в качестве фундаментных стен, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 17 - схематичный план множественных подпорных стенок на фиг. 16.

Фиг. 18 - схематичный план ячеистых подпорных стенок, использующихся для фундаментов глубокого заложения, размещаемых в условиях сложных грунтов, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 19 - схематичный вид сбоку ячеистой подпорной стенки на фиг. 18.

Фиг. 20 - схематичный план конструкции, установленной на подпорной стенке, согласно возможной конфигурации изобретения.

Фиг. 21 - схематичный вид в перспективе двух подпорных стенок, ограждающих грунт от площадки выемки грунта, согласно возможной конфигурации изобретения.

В следующем описании одинаковые числовые ссылки относятся к похожим элементам. Кроме того, для простоты и ясности, а именно, чтобы излишне не перегружать фигуры различными числовыми ссылками, не все фигуры содержат ссылки на все компоненты, этапы и признаки способа, и ссылки на некоторые компоненты, этапы и признаки могут быть найдены только на одной фигуре, и компоненты, этапы и признаки способа, проиллюстрированные в других фигурах, могут быть легко получены из них. Реализации, геометрические конфигурации, упомянутые материалы и/или размеры, показанные на чертежах, являются необязательными и даны только для целей иллюстрации в качестве примера.

Кроме того, хотя способ может использоваться для создания подпорной стенки, например, из вяжущего материала, он может использоваться для создания подпорной стенки или других типов стен, сделанных из других текучих материалов. По этой причине использование таких выражений как вяжущий материал, бетон, и т.д., используемых в данном документе, не ограничивает объема способа данными конкретными материалами и включает в себя все другие виды материалов, объектов и/или целей, с которыми способ может использоваться, и которые могут быть полезными.

Кроме того, при описании различных возможные конфигураций способа выражения удерживать, препятствовать, сдерживать, ограничивать и любые другие эквивалентные выражения, известные в области техники, использованы взаимозаменяемо. Кроме того, то же самое касается любых других эквивалентных между собой выражений, таких как заливка, заполнение, передача, доставка и вставка.

В дополнение, хотя возможные конфигурации, проиллюстрированные на прилагаемых чертежах, содержат различные компоненты, и хотя реализации показанного способа состоят из определенных конфигураций геометрических предметов, как объяснено и проиллюстрировано в данном документе, не все из этих компонентов и геометрических предметов являются существенными и, следовательно, не долж- 3 027027 ны приниматься, как ограничивающие объем данного способа. Следует понимать, что другие подходящие компоненты и взаимодействия между ними, а также другие подходящие конфигурации геометрических предметов могут быть использованы в способе и соответствующей подпорной стенке, как кратко описано и как может быть легко выведено здесь, без отхода от объема способа.

Описанный подробно способ настоящего изобретения может облегчить создание подпорной стенки и улучшить устойчивость грунта, прилегающего к ней, до, во время и после выемки грунта. Такая устойчивость делает выемку грунта более безопасной и также уменьшает нагрузки на подпорную стенку, когда она создана. Путем уплотнения грунта вокруг подпорной стенки, как описано ниже, может достигаться уменьшение сил, действующих на подпорную стенку.

В действительности, неуплотненный грунт имеет свои собственные характеристики, которые отличаются от характеристик уплотненного грунта, что означает, что неуплотненный грунт может давить на стенку со значительно большей силой и, таким образом, уменьшать ее способность соответствующим образом воспринимать горизонтальное смещение и опрокидывающие моменты. Уплотнение (например, путем трамбовки) может придавать грунту требуемые сопротивления, и такой уплотненный грунт может, таким образом, вызывать меньшие нагрузки, действующие на стенку. Вне этой уплотненной зоны грунт сохраняет свои первоначальные характеристики.

Как показано на фиг. 1, подпорная стенка 10, созданная согласно способу, описанному ниже, является устройством, которое может использоваться для удержания или ограждения объема материала, такого как, например, грунт 12 и/или жидкость, чтобы обеспечить площадку 14, свободную от упомянутого материала, где могут устанавливаться конструкции, выполняться работы и т.д.

Согласно одному аспекту изобретения обеспечивается способ создания подпорной стенки из вяжущего материала. Использование выражения создание при описании способа может относиться к формированию, установке в проектное положение, твердению и т.д. подпорной стенки. Кроме того, выражение вяжущий материал относится к таким веществам, как бетон, и другим твердеющим текучим материалам. В ином случае для создания подпорной стенки могут использоваться различающиеся не текучие материалы. Они могут включать в себя, но не ограничиваться, металлическую арматуру, каркасы, пластик, дерево, изоляцию, твердожидкие смеси, эпоксидные смолы и т.д.

Способ включает в себя этап а), относящийся к фиксации на поверхности грунта контура создаваемой стенки, пример которой показан на фиг. 1А и 2. Использование выражения фиксация в контексте описания этапа а) может относиться к разбивке, разграничению, разметке и т.д. поверхности грунта 12, для выноса в натуру контура 16 создаваемой стенки. Таким образом, фиксация контура 16 может включать в себя визуальную маркировку грунта 12, разметку грунта 12 или выполнение других подобных действий, фиксирующих границы создаваемой стенки. Контур 16 фиксирует длину и ширину создаваемой стенки и, таким образом, охватывает участок 18 грунта 12, который выкапывается на этапах, описанных ниже. На фиг. 2 представлен пример контура 16 и участка 18 в трехмерном изображении. Как можно видеть, контур 16 стенки на поверхности грунта 12 продлен, поскольку стенка продлена на некоторое расстояние.

Способ также включает в себя этап Ь), пример которого показан на фиг. 1А и 2, и который относится к трамбовке участка 18, которая уплотняет грунт 12, лежащий ниже и прилегающий к участку 18. Данный эффект представлен в качестве примера на фиг. 2. Выражение трамбовка можно понимать как уменьшение объема и/или увеличение плотности. Задачей трамбовки является увеличение плотности грунта 12 участка 18 и тем самым увеличение устойчивости грунта 12, процесса, известного как уплотнение. Трамбовка гомогенизирует и увеличивает плотность грунта 12 участка 18, где возводится стенка, путем приложения высоколокализованных и сфокусированных сил, которые благодаря количеству энергии, передаваемой в грунт 12 трамбовкой, разрушают любые полости и/или другие препятствия в грунте 12 и создают пассивное давление, которое формируется в утрамбованных грунтах 12, что может увеличивать сдвиговую прочность и устойчивость грунта 12. В случаях водоненасыщенных мелкодисперсных грунтов 12 уплотнение повышает впитывающую способность грунта 12 и дополнительно увеличивает его устойчивость при выполнении выемки грунта. Сильно сфокусированная энергия может также благоприятно выдавливать влагу из грунта 12, что дополнительно увеличивает плотность и устойчивость грунта. Так, колонны устойчивого грунта 12 могут создаваться процессом трамбовки непосредственно под утрамбованным участком 18, часто до глубины около 10 футов на каждом этапе выемки грунта. Данный процесс известен как глубокая трамбовка грунта. Таким образом, понятно, что данная устойчивость не ограничена грунтом 12 непосредственно под участком 18, но может распространяться в боковом направлении на грунт 12 в прилегающих участках. Таким образом, можно видеть, что трамбовка упрочняет грунт 12, находящийся внизу и прилегающий к трамбуемому участку 18, что обеспечивает устойчивость участка 18 в процессе выемки грунта.

В одном возможном применении трамбовки участка 18 используется подходящий механизм для трамбовки как участка 18, так и поверхности грунта 12, прилегающего к нему. Зона утрамбованного грунта 12, прилегающего к участку 18, может варьироваться и зависит от многих факторов, но не ограничивается ими, таких как требуемая величина устойчивости в прилегающей части, характеристики трамбуемого грунта 12, свойства созданной в конечном итоге подпорной стенки и т.д. При трамбовке

- 4 027027 данных прилегающих участков может образоваться много колонн надлежаще уплотненного грунта ниже мест трамбовки. Такие колонны могут предпочтительно уменьшать силы, действующие на подпорную стенку, созданную к этому времени, поскольку грунт 12 с высокой плотностью внутри этих колонн может не испытывать обычных напряжений и перемещений, свойственных неуплотненному грунту.

В одной возможной конфигурации, как представлено в виде примера на фиг. 2, трамбовка выполняется путем приложения вибрационной силы 11. Такая вибрационная сила 11 может быть силой, которая применяется с повторяющимися интервалами с очень высокой частотой. Эффект приложения такой силы заключается в непрерывных и повторяющихся ударах по трамбуемому грунту 12, тем самым уплотняя грунт 12 под местом трамбовки и прилегающий к нему. Вибрационные силы 11 могут применяться с ускорением, значение которого находится в диапазоне от около 0,5 д (4,9 м/с²) до около 5 д (49 м/с²), в зависимости от множества факторов, от степени требуемого уплотнения до ограничений по уровню шума на площадке трамбовки, среди прочих факторов.

Трамбовка может выполняться с использованием любого подходящего инструмента, такого как виброплита 13, пример которой представлен на фиг. 6. Такая виброплита 13 может иметь гидравлический или пневматический привод в зависимости от оборудования и источников питания на площадке, среди других факторов. В некоторых возможных конфигурациях виброплита 13 присоединяется или приводится в действие гидроприводом 15, который может исходить от оборудования на площадке или быть независимым приводом 15 специально для виброплиты 13. Такой привод 15 предпочтительно может обеспечить необходимую мощность и долговечность, необходимые для применения вибрационной силы 11 как на поверхности, так и на глубине. Если привод 15 исходит от устройства 19 на площадке, виброплита 13 может присоединяться к этому устройству 19. В одной такой возможной конфигурации виброплита 13 может использоваться с устройством 19, приводящим в действие копающий инструмент 17, используемый для выемки грунта, например. Виброплита 13 может меняться на копающий инструмент 17, когда процесс выемки грунта завершен. Один пример того, как может действовать такая взаимозаменяемость, включает в себя следующее: виброплита 13 установлена на устройстве 19, чтобы трамбовать грунт 12, и когда процессы уплотнения завершены, виброплита 13 заменяется землеройным инструментом 17, чтобы выкапывать грунт 12, который только что уплотнен. Данная замена землеройного инструмента 17 виброплитой 13 может предпочтительно позволить использовать очень сильные вибрационные силы 11, которые могут надлежаще уплотнять грунт на глубинах до 7 м или более.

В другой возможной конфигурации трамбовка может выполняться трамбующим устройством 19, которое может составлять часть большей системы. Трамбующее устройство 19 может трамбовать грунт участка 18, где создается подпорная стенка. Устройство 19 может включать в себя вибрационную стальную плиту 13 размером около 2,5 фута х2 фута, хотя могут также использоваться плиты 13 различных размеров. Виброплита 13 может быть функционально установлена на рабочем органе, например, гидравлического экскаватора, который обычно легко доступен на строительных площадках. В данной конфигурации виброплита 13 может опускаться рабочим органом экскаватора для трамбовки на различных глубинах. В другой возможной конфигурации виброплита 13 может также быть функционально установлена на кране и/или другом подобном устройстве и опускаться соответственно на глубину выемки грунта, как описано ниже, для того, чтобы подать энергию трамбовки и процесс в пространство, обеспеченное ковшом для копания и выемкой ниже него, что может улучшить характеристики грунта 12 на глубинах во множественных направлениях при строительстве стенки. Данная технология уплотнения на глубине, при необходимости, предусматривает быстрое вмешательство рабочих на площадке, если обнаруживаются препятствия в непосредственной близости от утрамбованного участка и/или от разработанного участка, например.

В процессе обычной операции трамбующее устройство 19 может располагаться на участке уплотняемого грунта 12, который проходит ориентировочно вдоль оси стенки, которая будет построена. Затем устройство 19 включается, и виброплита 13 может методично скакать, ударять, уплотнять и т.д. участок. После решения, что грунт 12 участка достаточно уплотнен, трамбующее устройство 19 перемещается на другой участок, и процесс повторяется. Это продолжается по всему участку. Выражение участок в данном контексте относится к ограниченной площади поверхности, которая приблизительно соответствует ширине и длине контура создаваемой подпорной стенки. Данный участок включает в себя грунт 12, который уплотняется трамбующим устройством 19. Действие данного конкретного способа уплотнения распространяется в трех направлениях, и, таким образом, стороны контура стенки также уплотняются.

Трамбовка может продолжаться до тех пор, пока не будут получены желаемые характеристики грунта 12. Одной такой характеристикой является степень уплотнения в процентах от максимальной плотности. Степень уплотнения в процентах сравнивает измеренную плотность, достигнутую на площадке после трамбовки, с лабораторным значением для подобного грунта, измеренным в лаборатории. В некоторых конфигурациях трамбовка может дать значения процента уплотнения от около 90% до около 100% при сравнении со справочными значениями плотности по Проктору для данного грунта.

Способ также включает в себя этап с), пример которого показан на фиг. 1А и 3, и который относится к выемке грунта 12 с участка, утрамбованного на этапе Ь) до начальной глубины 20, для того, чтобы создать стеновую полость 22. Стеновая полость 22 имеет нижнюю поверхность 24 и боковые поверхно- 5 027027 сти 26.

Выемка грунта 12 может быть завершена с использованием любого подходящего устройства. Один пример такого устройства, копающий инструмент 17, представлен на фиг. 6. В действительности такое устройство может использоваться как часть большей системы, упомянутой выше. Данное землеройное устройство может использоваться для выемки грунта 12 участка, который утрамбован, как описано в отношении этапа Ь). Устройство для выемки грунта может быть любым известным экскаватором, механической лопатой, грейфером, драглайном, земснарядом и т.д., который имеет механический, пневматический и/или гидравлический привод. В одной возможной конфигурации и как представлено в качестве примера на фиг. 7, разработка грунта может выполняться гидравлическими струями жидкости 21, такими как водяные струи, подаваемыми по шлангам 23. Гидравлические струи 21 могут подаваться под давлением на грунт 12 участка выемки грунта, разжижая извлекаемый грунт и создавая подобие пульпы 25. Данная пульпа 25 может затем отсасываться и/или удаляться из стеновой полости 22 с помощью гидравлических рукавов 27 с отрицательным давлением, например. Данная технология может создавать возможность для выемки последующих слоев грунта 12 и может быть очень полезной в случаях, когда рабочее пространство на площадке ограничено и не позволяет использовать механический или гидравлический копающий инструмент. Это также полезно, когда в грунте 12 выемки находятся множественные скрытые преграды, которые трудно обнаружить или которые были плохо идентифицированы. Кроме того, выемка с использованием данной технологии может обеспечить создание тоннелей под существующими подземными конструкциями, не требуя их разрушения.

Возвращаясь к фиг. 3, после того как грунт 12 участка утрамбован на этапе Ь), грунт 12 может быть удален, и риск осыпания прилегающих боковых поверхностей 26 в стеновую полость 22 может быть значительно снижен. Выемка грунта выполняется до начальной глубины 20, которая может варьироваться, например, от около 2 м до около 3 м. Начальная глубина 20 соответствует низу первого этапа выемки грунта. По мере выполнения множественных выемок, как описано ниже, начальная глубина 20 будет заменяться другими п-промежуточными глубинами, которые соответствуют номеру выполняемых этапов выемки грунта. Выполняемая выемка создает стеновую полость 22, которая может быть любой ямой, воронкой, отверстием, траншеей и т.д., образованной выемкой грунта. По мере выполнения множественных циклов уплотнения/выемки грунта стеновая полость 22 меняет форму и, в частности, становится глубже. После каждой выемки грунта, однако, стеновая полость 22 будет иметь нижнюю поверхность 24, соответствующую низу стеновой полости 22 на данной стадии выемки грунта, и может быть практически ровной или иметь неправильную форму. Стеновая полость 22 укреплена со стороны боковых поверхностей 26, которые также снижаются на каждом этапе выемки грунта и которые могут быть весьма прочными благодаря трамбовке, выполняемой на грунте 12, прилегающем к участку, описанной выше. Боковые поверхности 26 могут состоять из утрамбованного грунта 12, обнажаемого при выемке грунта. В некоторых случаях на боковой поверхности 26 может быть закреплена мембрана, такая как пластиковый лист или деревянная поверхность.

В некоторых возможных конфигурациях и для того, чтобы потенциально оптимизировать общую стоимость стенки и эффективность, может потребоваться усиливать или поддерживать боковые поверхности 26 обстройкой 29. Обстройка 29 может иметь различные формы. Одна такая форма может состоять из стальных листов и/или стальной опалубки, известных как сваи-колонны или шпунтовая опалубка, которые могут быть установлены временно. Данные стальные листы и/или сваи-колонны могут варьироваться для глубин от около 1 м до около 3 м. Данная обстройка 29 часто устанавливается только во время первого этапа выемки грунта для упрочнения на упомянутой стадии. В одном примере установки такой обстройки 29 выполняется выемка грунта до глубины около 1 м, затем свая-колонна погружается в грунт, и затем начинается следующий цикл уплотнения/выемки грунта. Сваи-колонны являются большими стальными коробками, усиленными для сдерживания объема материала и тяжелого грунта и дополнительных нагрузок, если необходимо. В другом примере установки обстройки 29 выемка может выполняться одновременно, свая-колонна может быть установлена, пока выполняется выемка.

Способ также включает в себя этап 6), пример которого также показан на фиг. 1А и 3, и который относится к трамбовке нижней поверхности 24 стеновой полости 22 и последующей выемке грунта 12 с утрамбованной нижней поверхности 24. Трамбовка нижней поверхности 24 может выполняться, как описано выше в отношении этапа Ь). Поскольку трамбовка происходит на начальной глубине 20, для завершения работы может использоваться подходящее трамбующее устройство. Один пример такого устройства включает в себя копающий инструмент, описанный выше, в котором виброплита может менять копающий инструмент для трамбовки на глубине. Результат трамбовки нижней поверхности 24 может быть схожим с результатом уплотнения участка, описанного выше. В частности, действие трамбующих сил, таких как, например, вибрационные силы 11, уплотняет грунт 12, лежащий ниже утрамбованной нижней поверхности 24 и прилегающий к ней. Данный эффект представлен в качестве примера на фиг. 3, где уплотненный грунт 12 показан в виде плотной штриховки. Такое уплотнение может упрочнять нижележащий грунт 12 и грунт, прилегающий к стеновой полости 22, тем самым облегчая выемку и потенциально уменьшая нагрузки на образованную подпорную стенку.

Когда нижняя поверхность 24 достаточно утрамбована, утрамбованный грунт 12 впоследствии вы- 6 027027 капывается для углубления стеновой полости 22, таким образом продолжая выемку грунта. Использование слова впоследствии в контексте этапа ά) может относиться к последовательному характеру этапов трамбовки и выемки грунта. Например, процесс трамбовки выполняется до процесса выемки грунта, и эта последовательность может повторяться в той же последовательности, пока не отпадает необходимость в дальнейшем уплотнении и выемке грунта, как описано ниже. Число итераций данной последовательности не ограничено и может определяться на основании ряда факторов, некоторые из которых включают в себя характеристики утрамбованного/выкопанного грунта 12, конечную глубину выемки грунта, ограничения по работе на площадке и т.д.

Способ также включает в себя этап е), пример которого также показан на фиг. 1А, 3 и 4, который относится к повторению трамбовки/выемки грунта этапа ά), пока не будет достигнута конечная глубина стеновой полости 22. Как только первый этап выемки грунта выполнен, подходящее трамбующее устройство может начинать трамбовку образованной таким образом нижней поверхности 24, как описано выше в отношении фиг. 3. Как только данная нижняя поверхность 24 утрамбована, может продолжаться выемка следующего этапа выемки грунта, при этом каждый последующий этап выемки грунта имеет свою собственную нижнюю поверхность 24. В некоторых случаях обстройка 29, такая как стальные листы, может быть размещена и закреплена на боковой поверхности 26, чтобы при необходимости временно удерживать грунт 12, и она может следовать за землеройным устройством по мере того, как оно копает все глубже. Устройство для выемки грунта может также врезаться в боковые поверхности 26, в частности, ниже стальных свай, например для облегчения опускания обстройки 29, без необходимости забивать их в грунт, тем самым уменьшая шум.

Таким образом, понятно, как данная технология уплотнения/выемки грунта может повторяться до тех пор, пока не будет достигнута требуемая глубина выемки грунта или конечная глубина. Один пример размещения конечной глубины 28 представлен на фиг. 5. Конечная глубина 28 может быть любой и, в основном, зависит от требований и ограничений площадки. Одним примером диапазона конечных глубин 28 может быть диапазон от около 4 м до около 12 м. В некоторых возможных конфигурациях конечная глубина 28 больше глубин прилегающей выкопанной рабочей площадки для того, чтобы передать часть пассивного сопротивления подпорной стенке, созданной впоследствии. В некоторых случаях требуется лишь небольшое проникновение ниже глубины выемки грунта. Очевидно, что возможны различные варианты цикла трамбовки/выемки грунта. Например, сначала может выполняться глубокая и продолжительная трамбовка, за которой следует первая выемка и затем вторая выемка без трамбовки в промежутке, поскольку грунт 12 достаточно утрамбован на глубину только за одну операцию трамбовки. Из этого следует, что нет необходимости, чтобы каждая операция трамбовки сразу же следовала за операцией выемки грунта, либо чтобы каждая операция выемки грунта непосредственно предшествовала циклу трамбовки.

Способ также включает в себя этап Г), пример которого также показан на фиг. 1А и 5, и который относится к заполнению, по меньшей мере, части стеновой полости 22 вяжущим материалом 110 для создания подпорной стенки. Когда грунт 12 выкапывается до конечной глубины 28, может быть создана подпорная стенка. Слово заполнение, как оно использовано в контексте этапа Г), может относиться к любой операции, в которой вяжущий материал 110 добавляется в стеновую полость 22. Хотя на фиг. 5 представлен пример стеновой полости 22, полностью заполненной вяжущим материалом 110, стеновая полость 22 может также быть заполнена только частично. Например, частичное заполнение стеновой полости 22 может потребоваться, если на созданной подпорной стенке будет установлена другая конструкция, как описано ниже. Термин вяжущий материал 110, упоминаемый на этапе Г), может быть любым текучим материалом, который твердеет со временем. В ином случае подпорная стенка может быть создана из традиционных не текучих материалов, таких как камни, гравий, дерево, рамы, металлы и т.д.

Ниже описан один пример заполнения на этапе Г). Заполняющее устройство, которое может быть частью системы, описанной выше, может использоваться для заполнения стеновой полости 22 заливкой вяжущего материала 110 для создания подпорной стенки из вяжущего материала. Заполняющее устройство может быть любым известным бэкфиллером, который позволяет добавление заливки свежего бетона, цемента и т.д. в стеновую полость 22. Для относительно больших конечных глубин 28 (например, около 8 м), заливка такого объема тяжелого вяжущего материала 110 может выполнять дополнительную функцию трамбовки нижней поверхности 24 на конечной глубине 28 разработанного участка за счет удара при падении. Типом используемого вяжущего материала 110 может быть бетон с сопротивлением в диапазоне от около 0,5 МПа до около 60 МПа. Сопротивление может варьироваться в зависимости от цели, для которой подпорная стенка будет использоваться. Например, если подпорная стенка будет использоваться только для выдерживания нагрузок, вызываемых удерживаемым грунтом 12, сопротивление может быть в диапазоне от около 0,2 МПа до около 15 МПа. Если подпорная стенка располагается рядом с транспортным тоннелем, например, сопротивление может быть в диапазоне от около 15 МПа до около 30 МПа. Такая подпорная стенка может размещаться около железнодорожных путей и может использоваться для упрочнения железнодорожной насыпи, на которой движется поезд. В еще одном примере, если подпорная стенка будет использоваться в качестве временного или постоянного основания для конструкции или для тяжелого оборудования, сопротивление может быть в диапазоне от около 20

- 7 027027

МПа до около 50 МПа. Толщина подпорной стенки, созданной заливкой, а также требуемая прочность бетона может варьироваться в зависимости от множества факторов, таких как объем грунта 12 и удерживаемые дополнительные нагрузки, состояние грунта 12 на площадке, назначение стенки и т.д.

Использование подпорной стенки из вяжущего материала предпочтительно там, где подпорная стенка, в дополнение к удерживанию объема прилегающего материала, должна также работать как водонепроницаемая преграда. Так может быть в случае, например, когда присутствует подземный водяной канал, влажные грунты, жидкие отходы, жидкости или зараженный грунт, или стенка прилегает к свалке мусора или служит преградой. Такая стенка может предоставить укрепление от подвижных жидких отходов, ограничивающую преграду и/или закрепление участков оползней. Шпунтовые стенки обычно недостаточно водонепроницаемы из-за стыков, в которых они соединяются. Однако толстая подпорная стенка из вяжущего материала может быть водонепроницаема, и могут вноситься химические добавки, такие как полимерные добавки, например, для улучшения данных характеристик водонепроницаемости смеси вяжущего материала. Кроме того, водонепроницаемость стенки может быть увеличена подкладочным материалом или геомембраной, которые могут быть установлены до или после заливки.

Толщина подпорной стенки из вяжущего материала может также предпочтительно служить в качестве термоизоляции, которая изолирует удерживаемый грунт 12 от холода, который может передаваться от прилегающей площадки. На самом деле, один пример диапазона значений толщин, соответствующих контуру стенки, может быть в интервале от около 1 м до около 6 м. Такая толщина может предпочтительно предотвращать замораживание удерживаемого грунта 12 и соответствующие непредсказуемые напряжения, вызываемые из-за этого по всей глубине стенки. Это находится в прямой противоположности шпунтовым подпорным стенкам, которые, будучи образованными из металлических шпунтовых свай, ведут себя как материалы с повышенной теплопроводностью и передают холод с площадки в удерживаемый грунт. После создания подпорной стенки грунт 12 с требуемой стороны стенки может быть выкопан.

Теперь можно понять, что описанный выше метод и система для создания подпорной стенки могут использоваться для создания множества различающихся типов подпорных стенок, некоторые из которых описаны далее в данном документе и представлены на прилагаемых фигурах. На данные стенки можно ссылаться как на массивы и/или массы и можно использовать по имени их изобретателей с названием массивы Гарзона и/или тяжелые массы Гарзона, например.

На фиг. 8 представлен пример подпорной стенки 10 (или просто стенки 10), покрытой сэндвичем, состоящим из монолитной стенки 140 между колонной из бетонных блоков 30. В ином случае колонна из блоков 30 может быть уложена вертикально, и тогда стенка 140 может создаваться путем заливки бетона. Данная конфигурация многослойной подпорной стенки 10 может использоваться там, где с одной или с обеих сторон отсутствует грунт 12, позволяющий содержать заливку свежего бетона или удерживать возможное усиление 40, такое как затяжка. Блоки 30 в данной конфигурации могут служить опорой для анкера 40, и блоки 30 укладываются вертикально до тех пор, пока не будет достигнут уровень анкера 40. Анкер 40 может быть любым устройством, поддерживающим стенку 10, таким как арматурный прокат, стальная арматура, стальные или пластмассовые кабели и т.д.

На фиг. 9 представлен другой пример, включающий в себя подпорную стенку 10 в случаях, где есть относительно высокие опоры из грунта. При обычной работе опалубка, укрепляющая стенки, или стальная свая около 2,4 м глубиной могут быть быстро установлены путем погружения в грунт 12 для временного укрепления стенки грунта 12, когда начинается выемка грунта под укрепляющую опалубку. Это особенно эффективно, если стенка 10 прилегает к железнодорожной или автодорожной насыпи, например. Как в случае с подпорной стенкой 10, представленной на фиг. 1, это позволяет установить анкер 40 на уровне блоков 30 для усиления стенки 10. Заливка может затем добавляться в разработанный участок для укрепляющей опалубки для создания другой сборной стенки 140.

На фиг. 10 представлен еще один пример, где стенка 10 может быть использована в качестве анкерной стены для сборной стенки 140, размещенной сверху. Данная конфигурация идеальна, когда требуется сборная стенка 140, но характеристики грунта 12 не способствуют поддерживанию сборной стенки 140. Подпорная стенка 10 может, таким образом, служить в качестве фундамента для сборной стенки 140. В некоторых случаях сборная стенка 140 может быть усилена затяжками 40, анкерами, армированием грунта (таким как геомембрана, пластиковые листы, создающие сетку, упрочняющую грунт, и т.д.). В данной конфигурации подпорная стенка 10 может быть известна как анкерующая масса.

На фиг. 11 и 12 представлены другие примеры, где стенка 10 используется с вертикальным анкером 50 и/или вертикальной сваей 70, такой как несущая свая, например. Вертикальные анкеры 50 уравновешивают моменты, вызываемые массой удерживаемого грунта 12, для того, чтобы обеспечить устойчивость стенки 10 от опрокидывания. Вертикальные анкеры 50 часто используются для удовлетворения необходимых требований безопасности. Также могут использоваться другие формы компенсации. Например, вертикальные сваи 70 добавляют устойчивость грунту 12 вблизи основания стенки 10 для того, чтобы компенсировать разжижающие силы, которые могут быть вызваны нагрузкой на основание стенки 10 от опрокидывающих моментов, вызываемых массой удерживаемого грунта 12. В некоторых случаях вертикальная свая 70 состоит из камней, внедренных ниже конечной глубины, при этом камни легко

- 8 027027 внедряются в мягкий грунт и сквозь не затвердевшую бетонную заливку. Другой пример компенсации включает в себя затягивающие анкеры 40, такие как металлические цилиндры или двутавровые стержни, которые могут присоединяться горизонтально к стенке 10 и крепиться к удаленной анкерной плите. Вертикальный анкер 50 может быть добавлен в разработанный участок до или после заливки бетона. Вертикальные анкеры 50 могут также обеспечивать дополнительную устойчивость более тонким стенкам 10, как и в еще одном примере, тем самым обеспечивая устойчивость стенки 10 от сдвига и момента. В случае, когда подпорная стенка 10 опирается на мягкую высокоструктурную глину, обеспечение свай 70, заделанных в свежую бетонную заливку, может приводить к уменьшению нагрузки на глину в основании стенки и около нее и препятствовать пластификации и разжижению глины и наступлению нежелательного деградирующего разрушения грунта.

На фиг. 13 представлен еще один пример стенки 10, когда данная стенка 10 используется в сочетании с блоками 30, вертикальной анкеровкой 50 и/или армированным грунтом 52.

Армированный грунт 52 может являться любой фрикционной засыпкой с внедренным усилением против сдвига и растяжения, которая может быть утрамбована и которая добавляет устойчивость грунту 20 и делает его самонесущим. Армированный грунт 52 может содержать металлические полосы, сетку, ткань, содержащую различные листы геотекстиля, и/или любой другой подобный материал или устройство, обеспечивающее устойчивость грунта 12.

На фиг. 14 представлен еще один пример стенки 10, где вертикальный анкер 50 используется в сочетании с наклонными замоноличенными анкерами 60 и/или микросваями, обеспечивающими дополнительную устойчивость стенке 10. Наклонные замоноличенные анкеры 60 могут устанавливаться под любым подходящим углом в известняке или тиллите или в плотном слое грунта. Замоноличенный вертикальный анкер 50 обеспечивает дополнительную анкеровку замоноличенного анкера 60 и является идеальным в случаях, когда недостаточно пространства для установки анкерной плиты или наклонных анкеров.

На фиг. 15 представлен еще один пример стенки 10, где стенка 10 устанавливается между существующей конструкцией 124, такой как мост, и новой конструкцией 126, которая будет построена. В данной возможной конфигурации стенка 10 и/или вертикальный анкер 50 могут крепиться к существующей конструкции 124. Также, в некоторых случаях стенка 10 может быть заделана в грунт 12 ниже уровня выемки площадки с целью мобилизации пассивного сопротивления грунта для поддержки основания стенки. Данная конфигурация стенки 10 может быть подходящей, когда пространство между двумя конструкциями 124, 126 ограничено и для строительства стенки 10 доступна только ограниченная ширина. В некоторых случаях вертикальный анкер 50 внедряется в заливку свежего бетона, чтобы позволить анкеровку стенки 10 выше существующей конструкции.

Предпочтительно, такая стенка 10 может обеспечить рабочую ширину сверху стенки 10, такую как верхняя поверхность 128 основания, обеспечивая перемещение по проезду транспортных средств с грузами, небольшого оборудования, такого как буровое и заливочное оборудование, насосные работы, установку контрольно-измерительных приборов и средств мониторинга и т.д. Поверхность основания 128 может иметь ширину от около 1 м до около 6 м. Поверхность основания 128 может также обеспечивать платформу для установки и крепления нового модульного блока типа Нью джерси и/или другой защитной конструкции, а также ограждения стенки по верху. В случаях, когда выемка должна выполняться с одной стороны стенки 10 и затем с другой стороны, как в случае ремонта мостов, например, где необходимо поддерживать движение по одной стороне, в то время как вторая сторона разрушена и ремонтируется, единственная стенка 10 обслуживает оба состояния и принимает на себя перемену направления сил.

На фиг. 16 представлен еще один пример подпорных стенок 10, где множественные подпорные стенки 10 устанавливаются для обеспечения очень прочного основания. Данная конфигурация подпорных стенок 10 может быть предпочтительной для грунтов, склонных к естественному разжижению, или для адаптации плавающих конструкций с гидравлическим контролем на мягких грунтах. Данная конфигурация может также быть предпочтительной, когда требуется большая опора и/или усиление основания, как в местностях, где существует риск разжижения грунта, возникающего вследствие землетрясения, например. Дополнительным преимуществом использования множественных стенок 10 является то, что это может снизить потребность в одной очень большой и тяжелой стенке 10, тем самым позволяя использовать меньшее количество бетона и снизить локальные нагрузки. Хотя на фиг. 16 показано использование трех подпорных стенок 10, понятно, что использование большего числа или меньшего числа стенок 10 также возможно.

Каждый из участков, образованных подпорной стенкой 10, может быть уплотнен, выкопан и заполнен, как описано выше. Выемка грунта участка между стенками 10 может выполняться до глубины, меньшей, чем глубина стенок 10, тем самым позволяя стенкам 10 обеспечивать восприятие сил опрокидывающего момента и сдвига. Как только стенки 10 свежезалиты, могут быть вставлены вертикальные колонны 72 для обеспечения устойчивости основания стенок 10, тем самым увеличивая величину сопротивления усилиям сдвига в грунте. В некоторых случаях вертикальные колонны 72 погружают ниже глубины соответствующей стенки 10. Колонны 72 могут быть прикреплены к твердой стенке 10 анкерами

- 9 027027

40, которые помещаются в свежую заливку. В некоторых случаях колонны 72 помещаются в свежую заливку и включают в себя облицовку из пенополистирена, по меньшей мере, на части колонны 72, обращенной к выемке. Данная облицовка может быть удалена, как только заливка хотя бы частично затвердеет, для того, чтобы присоединить горизонтальные стальные балки 80. В некоторых случаях и до того, как заливка затвердела, горизонтальные стальные балки 80 могут быть установлены в выемке на различных глубинах для соединения двух или более вертикальных колонн 72. Данные стальные балки 80 могут таким образом обеспечивать дополнительное удержание и усиление против сдвига стенок 10 путем соединения стенок 10 посредством колонн 72, тем самым являясь, при необходимости, промежуточными основаниями и эффективно создавая одну большую конструкцию, чья конструктивная инерция является трудно преодолимой для грунтовых сил.

Стальные балки 80 могут быть установлены, как описано в данном документе. Сначала балки 80 опускаются в выемку на определенную глубину, и затем каждый конец приваривается или крепится болтами на месте к соответствующей колонне 72 или к стенке 10. В ином случае балки 80 могут устанавливаться на стенку 10 после затвердевания заливки путем сверления, установки маркеров, таких как стальные трубки, и/или установки закладных деталей. Предпочтительна также возможная установка на стенке 10 усиливающих стержней или вертикальных анкеров 50 для дополнительной устойчивости, как описано выше.

Таким образом, может быть понятно, как конфигурация стенки 10, балки 80, колонны 72 может создавать возможность для выполнения глубокой выемки грунта, чтобы обрабатывать и уплотнять грунт между стенками 10, с целью получения устойчивой и всеобъемлющей стенки и объема грунта, препятствующего разжижению и смещению прилегающей земли. Таким образом, понятно, что если масса грунта вокруг конструкции смещается, данная конфигурация подпорных стенок 10 может препятствовать смещению массы грунта, содержащегося между ними, и будет дополнительно предпочтительным значительное уменьшение любого смещения самой конструкции.

Дополнительно, в некоторых случаях по меньшей мере одна фундаментная балка 90 укладывается поверх и поперек подпорных стенок 10 для обеспечения поддержки основания конструкции, которая впоследствии будет на ней установлена. Фундаментная балка 90 предпочтительно является любой балкой (например, двутавром, широкополочным двутавром, Ζ-профилем, армированной бетонной балкой, сборной или нет, монолитной армированной бетонной балкой и т.д.). Фундаментная балка 90 предпочтительно заанкеровывается в стенках 10 подходящей вертикальной или горизонтальной анкеровкой.

Наконец, разработанный участок между стенками 10 засыпается подходяще подготовленными грунтами и/или материалами, причем засыпаемые материалы могут постепенно уплотняться и доводиться до состояния, обеспечивающего устойчивость к разжижению.

На фиг. 17 представлена конфигурация, показанная на плане на фиг. 16 (например, вид сверху). Показаны множественные фундаментные балки 90 на стенках 10. Показаны приваренные или прикрепленные болтами к анкерам 40 стальные балки 80, которые закреплены на стенках 10. Показаны вертикальные анкеры 50, опускающиеся в стенки 10. Таким образом, теперь видно, как множественные фундаментные балки 90, уложенные поперек множественных подпорных стенок 10, могут поддерживать конструкцию, устанавливаемую на них.

На фиг. 18 и 19 представлен еще один пример конфигурации множественных подпорных стенок 10 на плане (например, вид сверху) и на виде сбоку. Данные ячеистые или клеточные конструкции могут быть подходящими в условиях сложных грунтов и обеспечивать выравнивание давления грунта в и/или посредством каждой независимой ячейки 100. Это может быть также полезно, если окружающая среда или загрязняющие грунт вещества в одной ячейке 100 должны быть изолированы от другой ячейки 100. Низ конструкции предпочтительно размещен в водонепроницаемом и/или твердом грунте 12. Остальная часть конструкции может размещаться в сложных, более пористых грунтах 135. Различающееся размещение низа и остальной части конструкции позволяет обеспечить устойчивость и/или контроль за загрязнением.

В некоторых случаях каждая ячейка 100 формируется пересекающимися стенками 10, где каждая стенка 10 может быть создана, как описано выше. Каждая ячейка 100 может отличаться от другой, что может означать, что каждая ячейка 100 может быть выкопана до различной глубины, может содержать различный грунт и/или материал, может по-разному крепиться и/или поддерживаться и т.д. В одной возможной конфигурации прилегающие ячейки 100 содержат жидкость, такую как морская вода, например. Прилегающие ячейки 100 гидравлически соединены, так что если уровень морской воды поднимается в одной ячейке 100, уровень в обеих ячейках 100 автоматически выравнивается. Таким образом, понятно, как прилегающие ячейки 100 могут автоматически и быстро приспосабливаться к изменениям уровня воды, что обеспечивает устойчивость любой конструкции, установленной на них. В качестве другого примера, установка подпора воздуха в каждой ячейке 100 может автоматически и непрерывно регулировать давление и/или уровень в каждой ячейке 100 для перераспределения испытываемых там нагрузок, тем самым удерживая любую установленную на них конструкцию в ненапряженном горизонтальном положении. Также понятно, как такая же автоматическая регулировка может достигаться с грунтами различных уровней или степеней уплотнения.

- 10 027027

На фиг. 20 представлен пример другого назначения, которое может выполнять подпорная стенка 10. Стенка 10 может образовывать верхнюю поверхность 128 фундамента, который может поддерживать вертикальную конструкцию 127, закрепленную на ней. Поверхность 128 фундамента может также образовывать проезд, по которому могут циркулировать транспортные средства или оборудование. В одной возможной конфигурации вертикальная конструкция 127 может быть закреплена на двух или более подпорных стенках 10.

На фиг. 21 представлен другой пример конфигурации подпорных стенок 10. Две подпорные стенки 10 могут использоваться для удерживания грунта 12 от разработанной площадки с обеих сторон выемки. Каждая стенка 10 может быть идентичной или может отличаться. Например, высота одной стенки 10 может быть больше, чем другой. Такие стенки 10 могут также использоваться для ограждения разработанной площадки, при этом стенки в такой конфигурации создают прямоугольную или другую замкнутую форму и соединены друг с другом, соответственно.

Кроме того, способ и система обеспечивают определенные преимущества, которые могут позволять создавать подпорную стенку эффективным, быстрым и экономичным способом. Кроме того, настоящий способ позволяет создавать подпорную стенку 10 с меньшим шумом и быстрее, чем известные способы, который предпочтительно позволяет создавать подпорную стенку 10 ночью, чтобы не беспокоить жителей окружающих участков. Во многих случаях подпорная стенка 10 может заливаться в течение 2-х часов. Экономичность подпорной стенки 10 может быть дополнительно повышена, поскольку подпорная стенка 10 может изготавливаться из бетона с низким сопротивлением, который относительно дешевле, чем другие типы бетона.

Во многих традиционных подпорных стенках все нагрузки от грунта, действующие на стенку, должны восприниматься элементами, независимыми от стенки, такими как анкеры, сваи и т.д. В отличие от этого, повторяющиеся циклы уплотнения/выемки грунта, наоборот, позволяют создаваемой подпорной стенке стоять самостоятельно и соответствующе воспринимать горизонтальные силы и силы момента. Способ, которым выполняется трамбовка, а именно, с помощью инструментов, уже имеющихся на площадке, позволяет локализовать трамбовку или применять ее, где только необходимо, дополнительно уменьшая продолжительность работ и затраты. Такая трамбовка может предпочтительно выполнять две функции: 1) упрочнять грунт в процессе выемки грунта, что оптимизирует время выемки и безопасность, и 2) уплотнять грунт, прилегающий к создаваемой стенке, что повышает несущую способность создаваемой подпорной стенки.

Еще одним преимуществом подпорной стенки 10, созданной способом, является ее толщина. Толстая бетонная стенка 10 может действовать как термоизоляция, что в холодном климате позволяет уменьшать вероятность замораживания грунта и, таким образом, избегать потенциальных напряжений, вызываемых циклами замораживания/оттаивания в удерживаемом грунте. В действительности, обычная минимальная ширина стенки 10 может быть достаточной, чтобы предотвратить проникновение холода через стенку 10. Это является отличием от подпорной стенки, сделанной из металлических шпунтовых свай, которая действует как материал повышенной теплопроводности и переносит холод в удерживаемый грунт.

Такая толстая изолирующая стенка может быть сделана частично благодаря трамбовке, выполняемой до и во время выемки грунта, что упрочняет прилегающие грунтовые колонны, тем самым уменьшая нагрузки, действующие на стенку. Данная трамбовка и сопутствующее упрочнение грунта может позволять использовать бетон с более низким сопротивлением, который относительно дешевле, чем другие типы бетона.

Кроме того, трамбовка грунта обеспечивает преимущества, такие как повышенная плотность грунта и устойчивость, которые невозможны с известными технологиями трамбовки, такими как тяжелые катки, например, которые не подходят для целей выемки грунта.

Способ также предпочтительно позволяет рабочим на площадке быстро приспосабливаться к неизвестным условиям грунта и/или препятствиям, поскольку повторяющееся использование трамбовки и выемки грунта обеспечивает рабочим возможность очищать разработанный участок перед работой с новым участком выемки, тем самым улучшая устойчивость стенки 10 и позволяя рабочим приспосабливаться к состоянию грунта на площадке. Рабочие могут, таким образом, быстро и легко внести поправку на различные факторы и нагрузки путем быстрого добавления анкеровки или компенсировать опрокидывающий момент, например, при необходимости. В равной степени является преимуществом, что выполняемая трамбовка/выемка позволяет обеспечивать легкую установку в стенки 10 вертикальных, горизонтальных и/или замоноличиваемых анкеров и, при необходимости, их предварительное напряжение.

Другим фактором, содействующим компенсации и корректировке на площадке, является возможная большая ширина подпорной стенки 10. В отличие от традиционных стенок, где часто затруднительно копать глубже, когда стенка уже возведена, большая верхняя поверхность основания позволяет опирание транспортных средств и другого оборудования на стенке 10, что может позволить бригаде сверлить подпорную стенку 10, погружать другую стенку еще ниже, выкачивать воду, выполнять инжектирование материала или выполнять любую необходимую работу. Такой верх основания может также позволять опирание вертикальных конструкций, тем самым уменьшая необходимость в опорных фундаментах,

- 11 027027 имеющих очень большую ширину и, таким образом, очень дорогих в возведении.

Плотная бетонная подпорная стенка 10 может обеспечить превосходные гидроизолирующие качества по сравнению с известными способами использования шпунтовых свай и/или берлинских стен, имеющих стыки и допускающих протечку. Это особенно полезно, когда стенки 10 пересекаются, формируя ячейки 100, как описано выше, таким образом позволяя ячеистым конструкциям разделять загрязняющие вещества, жидкости, грунты и т.д., как необходимо.

Кроме того, стенка 10 может быть легко создана на площадках, где повреждена железнодорожная или автодорожная насыпь и где недостаточно места для работы известных систем. Стенка 10 может быть построена для упрочнения массы грунта, который может находиться в критическом состоянии после оползня или обрушения, и для усиления удерживаемого грунта, тем самым уменьшая возможность повторного разрушения насыпи.

Стенка 10, описанная выше, может также устанавливаться на участках, где желательно избежать нарушения границ прилегающих владений. Стенка 10 может быть также пригодной в случаях, где имеется неровная подземная горная порода, которую невозможно обойти или удалить. Адаптивность бетонной заливки позволяет стенке 10 устойчиво опираться данную неровную породу и, кроме того, обеспечивать надлежащее удержание грунта.

Дополнительно, множественные подпорные стенки 10 согласно некоторым конфигурациям могут обеспечивать значительную устойчивость обширному разработанному участку без необходимости создания и заливки массивной подпорной стенки, которая может вызывать разжижение грунта и очень большие локализованные нагрузки. Такая пространственная конструкция предпочтительно предусматривает размещение и установку фундаментных балок 90 на стенках 10, тем самым обеспечивая дополнительное поперечное основание для любой конструкции, установленной там.

Подпорная стенка 10 может также обеспечивать следующие преимущества, хотя могут быть возможны также другие преимущества и эффекты: 1) она может быть временной или постоянной конструкцией, соответствующей действующим нормам, а также техническим критериям инженерного проектирования; 2) она может служить в качестве преграды от подземного просачивания для того, чтобы изолировать или оградить реки с минимальным воздействием на окружающую среду; 3) она служит для упрочнения непрочных склонов и позволяет их восстановление; 4) повреждения вдоль железнодорожных и автодорожных насыпей могут быть быстро и реально взяты под контроль и стабилизированы; 5) она может быть установлена без нарушения существующих границ собственности; 6) она может использоваться в большинстве грунтов и/или сильно трещиноватых горных породах, ненасыщенных водой, или в условиях ниже уровня воды; 7) она может изготавливаться из бетона с большим диапазоном сопротивлений от около 60 МПа до менее чем около 1 МПа; 8) она может быть армирована сталью, пластмассой или каркасами из веревочных стержней, и/или сеткой или пластмассовой, стальной фиброй; 9) она может содержать в себе водонепроницаемое плоское защитное покрытие с приваренными или приклеенными анкерными головками, улучшающими соединение с бетоном; 10) бетон, используемый для стенки, может содержать добавки для увеличения вовлечения воздуха, непроницаемости, текучести и укладываемости, ускорения твердения и т.д.; 11) бетон может быть подходящей смесью цемента, песка, гравия и воды в различных пропорциях или сделан из цементного раствора и/или щебня; 12) она может содержать в себе сваи и/или анкеровочные стержни, заложенные до или после бетонной заливки в верхние, центральные или нижние части стенок, для дополнительной устойчивости стенки; 13) сваи и/или замоноличенные под давлением вертикальные или наклонные анкерные стержни могут использоваться в сочетании с бетоном, чтобы предпочтительно удовлетворить специфические характеристики грунтов и условия нагружения; 14) армированный грунт может использоваться в сочетании с подпорной стенкой для улучшения удержания грунта и приложенных дополнительных нагрузок; 15) и т.д.

Конечно, в указанных вышеописанных конфигурациях могут быть сделаны различные модификации без отступления от объема изобретения, как определено в прилагаемой формуле изобретения.

Claims (15)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ создания подпорной стенки из вяжущего материала, включающий этапы, на которых осуществляют:

   a) фиксацию на поверхности грунта контура создаваемой стенки, причем контур разграничивает участок выемки грунта;

   b) трамбовку участка, тем самым уплотнение нижележащего и прилегающего к участку грунта;

   c) выемку грунта с участка, утрамбованного на этапе Ь), до начальной глубины, тем самым создание стеновой полости, причем стеновая полость содержит нижнюю поверхность и боковые поверхности;

   б) трамбовку нижней поверхности стеновой полости и последующую выемку грунта с утрамбованной нижней поверхности;

   е) повторение этапа б) до достижения конечной глубины стеновой полости;

   1) заполнение по меньшей мере части стеновой полости вяжущим материалом для того, чтобы создать подпорную стенку.

   - 12 027027
2. 2. Способ по п.1, в котором трамбовка на этапе Ь) и этапе ά) содержит применение вибрационной силы.
3. 3. Способ по п.2, в котором вибрационная сила применяется с ускорением в диапазоне от около 0,5 § (4,9 м/с²) до около 5 § (49 м/с²).
4. 4. Способ по п.2 или 3, в котором применяют вибрационную силу с использованием виброплиты.
5. 5. Способ по п.4, содержащий этап замены виброплиты на копающий инструмент, установленный на гидроприводе.
6. 6. Способ по любому из пп.1-5, в котором этап Ь) содержит трамбовку грунта, прилегающего к участку.
7. 7. Способ по любому из пп.1-6, в котором этап с) содержит поддерживание боковых поверхностей обстройкой.
8. 8. Способ по п.7, в котором этап с) дополнительно содержит поддерживание боковых поверхностей подпорной конструкцией с одновременной выемкой грунта.
9. 9. Способ по п.7 или 8, в котором обстройка является стальной сваей.
10. 10. Способ по любому из пп.1-9, в котором этап Ь) дополнительно содержит уплотнение участка до тех пор, пока трамбовка нижележащего грунта участка не обеспечивает процент максимальной плотности в диапазоне от около 90 до около 100%.
11. 11. Способ по любому из пп.1-10, в котором начальная глубина находится в диапазоне от около 2 до около 3 м.
12. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором конечная глубина находится в диапазоне от около 4 до около 12 м.
13. 13. Способ по любому из пп.1-12, в котором контур стенки имеет ширину в диапазоне от около 1 до около 6 м.
14. 14. Способ по любому из пп.1-13, в котором этап ί) содержит анкеровку созданной подпорной стенки в объеме грунта, прилегающего к стеновой полости.
15. 15. Способ по любому из пп.1-14, в котором этапы с) и ά) содержат выемку грунта с применением струй жидкости для образования пульпы и удаление пульпы из стеновой полости.