RU2544199C1

RU2544199C1 - Method of soil reinforcement

Info

Publication number: RU2544199C1
Application number: RU2013147565/03A
Authority: RU
Inventors: Александр Николаевич Богомолов; Оксана Александровна Богомолова
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2015-03-10

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: method of soil reinforcement includes filling, levelling, compaction of a soil layer, arrangement of reinforcing elements on the surface of the soil layer and their filling with soil of the next layer. At the same time reinforcing elements arranged on the surface of the soil layer are made in the form of concrete slabs having vertical holes in their body in the form of cones truncated downwards, designed for provision of filtration processes and increased adhesion of concrete slabs with soil after embankment filling. Concrete slabs arranged on the surface of the soil layer of embankment are made by filling of the form with concrete mix with metal elements installed inside in the form of truncated cones, which provide for production of holes in the concrete slab. Besides, internal dimensions of the form correspond to external dimensions of the concrete slab, and the position of the concrete slab in the body of embankment, number and location of holes in the slab depend on the specified calculation. At the same time the concrete mix in the form of coarse filler and reinforcing material contains wastes of casting production in the form of slag.

EFFECT: increased stability and operational reliability of soil embankment due to increased forces of embankment soil adhesion to a reinforcing element.

Description

Заявляемое изобретение относится к области строительства, а именно, к укреплению армированием грунтов склонов, откосов, насыпей, оснований сооружений.The claimed invention relates to the field of construction, namely, to strengthen the soil reinforcing slopes, slopes, embankments, foundations of structures.

Наиболее близким к заявленному изобретению по наибольшему числу основных существенных признаков и достигаемому техническому результату является способ армирования грунта, включающий укладку и засыпку грунтом армирующих лент, в котором армирующие ленты укладывают поперек насыпи на поверхность отсыпанного с выравниванием и уплотнением грунтового слоя и засыпают грунтом последующего слоя, один конец каждой армирующей ленты защемляют между габионами подпорной стенки, а другой выводят на противоположный откос насыпи, при этом армирующие ленты выполняют из полимерного материала, содержащего стальные проволоки, вытянутые вдоль поверхности армирующих лент, структурируют поперечными ребрами [Патент РФ №2482244, E02D 17/20 - прототип].The closest to the claimed invention by the largest number of essential features and technical result achieved is a method of reinforcing the soil, including laying and filling with soil the reinforcing tapes, in which the reinforcing tapes are laid across the embankment on the surface of the soil layer that has been ground with leveling and compaction and covered with soil of the subsequent layer, one end of each reinforcing tape is pinched between the gabions of the retaining wall, and the other is brought to the opposite slope of the embankment, while reinforcing e tape is made of a polymeric material containing steel wires extended along the surface of the reinforcing tapes patterned transverse ribs [RF patent №2482244, E02D 17/20 - prototype].

Недостатком способа является невозможность обеспечить равномерное по всей длине сцепление полимерных лент, содержащих стальные проволоки и структурированных поперечными ребрами, с грунтом насыпи, снижая тем самым воздействие на грунт сжимающих усилий, а следовательно, снижая устойчивость и надежность насыпи.The disadvantage of this method is the inability to ensure uniform adhesion along the entire length of polymer tapes containing steel wires and structured by transverse ribs with the soil of the embankment, thereby reducing the effect of compressive forces on the soil, and therefore, reducing the stability and reliability of the embankment.

Недостатком способа также является сложность изготовления армирующих элементов, так как предусматривается раскрой на строительной площадке рулонного полимерного армированного материала на отдельные армирующие ленты с получением на концах нескольких полос и необходимостью последующего достаточно сложного крепления их в теле насыпи.The disadvantage of this method is the complexity of the manufacture of reinforcing elements, since it is planned to cut a rolled polymer reinforced material onto separate reinforcing tapes at a construction site to produce several strips at the ends and the need for their subsequent rather complicated fastening in the body of the embankment.

Кроме того, использование полимерной ленты, армированной стальной проволокой, увеличивает затраты на осуществление самого способа.In addition, the use of a polymer tape reinforced with steel wire increases the cost of implementing the method itself.

Технической задачей заявляемого способа является повышение устойчивости и эксплуатационной надежности грунтовой насыпи за счет повышения сил взаимодействия (сцепления) грунта насыпи с армирующим элементом при одновременном улучшении экологического состояния окружающей среды и снижении затрат на осуществление способа.The technical task of the proposed method is to increase the stability and operational reliability of the soil embankment by increasing the forces of interaction (adhesion) of the soil of the embankment with the reinforcing element while improving the environmental condition of the environment and reducing the cost of implementing the method.

Техническая задача решатся тем, что в способе армирования грунта, включающем отсыпку, выравнивание, уплотнение грунтового слоя, устройство на поверхности грунтового слоя армирующих элементов и засыпку их грунтом последующего слоя, в котором устраиваемые на поверхности грунтового слоя насыпи армирующие элементы выполнены в виде бетонных плит, имеющих в своем теле вертикальные отверстия в виде усеченных к низу конусов, предназначенные для обеспечения фильтрационных процессов и повышения сцепления бетонных плит с грунтом после отсыпки насыпи, при этом бетонные плиты, устраиваемые на поверхности грунтового слоя насыпи, изготавливают заполнением бетонной смесью опалубки с размещенными внутри металлическими элементами в виде усеченных конусов, которые обеспечивают получение отверстий в бетонной плите, причем внутренние размеры опалубки соответствуют внешним размерам бетонной плиты, а положение бетонной плиты в теле насыпи, количество и расположение отверстий в плите обусловлены заданным расчетом, при этом бетонная смесь в качестве крупного заполнителя и армирующего материала содержит отходы литейного производства в виде шлака.The technical problem will be solved in that in the method of reinforcing the soil, including filling, leveling, compaction of the soil layer, the device on the surface of the soil layer of reinforcing elements and filling them with soil of the next layer, in which the reinforcing elements arranged on the surface of the soil layer of the embankment are made in the form of concrete slabs, having vertical holes in their bodies in the form of cones truncated to the bottom, designed to provide filtration processes and increase the adhesion of concrete slabs to the ground after filling fillings, and concrete slabs arranged on the surface of the ground layer of the fill are made by filling concrete formwork with metal elements placed in the form of truncated cones, which provide holes in the concrete slab, the inner dimensions of the formwork corresponding to the external dimensions of the concrete slab, and the position of the concrete slabs in the body of the embankment, the number and location of holes in the slab are determined by the specified calculation, while the concrete mix as a large aggregate and reinforcing The material contains foundry waste in the form of slag.

Сущность изобретения.SUMMARY OF THE INVENTION

В грунтовых насыпях, состоящих из слабых грунтов, имеющих экстремальные геометрические параметры (высоту насыпи h, угол заложения откоса β), возникают области пластических деформаций, прогрессирование развития которых приводит к разрушению грунтового сооружения насыпи. Укрепление грунтов насыпей, склонов, откосов осуществляют армированием.In soil embankments consisting of soft soils having extreme geometric parameters (embankment height h, slope angle β), areas of plastic deformations arise, the progression of development of which leads to the destruction of the embankment's soil structure. Strengthening the soil of embankments, slopes, slopes is carried out by reinforcement.

В предлагаемом способе армирование насыпей осуществляется бетонными плитами, устраиваемыми в теле насыпи. Бетонные плиты выполнены с отверстиями в виде усеченных к низу конусов, обеспечивающих протекание фильтрационных процессов и более прочное сцепление бетонных плит с грунтом после отсыпки насыпи. Бетонная смесь, из которой выполнены армирующие плиты, содержит в качестве крупного заполнителя отходы различных промышленных производств, например отходы литейного производства в виде шлаков, являющиеся армирующим материалом. По известным методикам определяют геометрические размеры и положение армирующих бетонных плит в теле насыпи, при котором обеспечиваются минимальные значения растягивающих напряжений, обеспечивая при этом процесс перераспределения напряжений в грунтовом массиве, который препятствует возникновению областей пластических деформаций, вызывающих разрушение насыпей, тем самым повышая степень устойчивости, а значит и долговечности грунтовых насыпей. Использование в бетонных плитах в качестве армирующего материала отходов промышленных производств не только решает вопрос утилизации промышленных отходов, но и значительно снижает затраты на осуществление способа.In the proposed method, the reinforcement of embankments is carried out with concrete slabs arranged in the body of the embankment. Concrete slabs are made with holes in the form of cones truncated to the bottom, ensuring the flow of filtration processes and more durable adhesion of concrete slabs to the ground after filling the embankment. The concrete mixture from which the reinforcing slabs are made contains as a large aggregate waste from various industrial industries, for example, foundry waste in the form of slag, which is a reinforcing material. According to well-known methods, the geometric dimensions and position of reinforcing concrete slabs in the body of the embankment are determined, at which the minimum tensile stresses are ensured, while ensuring the process of stress redistribution in the soil mass, which prevents the formation of areas of plastic deformations that cause the destruction of embankments, thereby increasing the degree of stability, and therefore the durability of soil embankments. The use of industrial waste as a reinforcing material in concrete slabs not only solves the issue of industrial waste disposal, but also significantly reduces the cost of implementing the method.

Таким образом, армирование грунта насыпей, при котором обеспечивается процесс перераспределения напряжений в грунтовом массиве, препятствующий возникновению пластических деформаций, тем самым повышает устойчивость и эксплуатационную надежность, а следовательно, долговечность насыпей, что и является новым техническим результатом заявляемого способа.Thus, the reinforcement of the soil of embankments, which ensures the process of stress redistribution in the soil mass, preventing the occurrence of plastic deformations, thereby increasing the stability and operational reliability, and therefore, the durability of the embankments, which is a new technical result of the proposed method.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

По известным методикам в соответствии с результатами расчетов определяют в насыпи размеры и положение армирующих плит. Затем по известной технологии производят отсыпку и уплотнение грунта до расчетной отметки расположения армирующей бетонной плиты, обеспечивая при этом заданное значение плотности грунта. На уплотненной поверхности грунта с помощью крана устанавливают сборно-разборную опалубку, включающую конические элементы из металла, устанавливаемые внутри опалубки, которые обеспечивают получение отверстий в бетонной плите. Внутренние размеры опалубки соответствуют внешним размерам плиты, устраиваемой в теле насыпи. Расположение отверстий внутри опалубки определяется в соответствии с заданным расчетом по известным методикам. В установленную таким образом опалубку при помощи насоса подается бетонная смесь, класс которой определятся нормативным документом. После твердения бетона производится переустановка опалубки и процесс повторяется. Поверх армирующих бетонных плит производят отсыпку и уплотнение следующего слоя насыпи.By known methods, in accordance with the calculation results, the dimensions and position of the reinforcing plates are determined in the embankment. Then, using the well-known technology, soil filling and compaction is carried out to the calculated elevation of the location of the reinforcing concrete slab, while ensuring the specified value of the soil density. On the sealed surface of the soil using a crane install collapsible formwork, including conical metal elements, installed inside the formwork, which provide holes in the concrete slab. The internal dimensions of the formwork correspond to the external dimensions of the slab arranged in the body of the embankment. The location of the holes inside the formwork is determined in accordance with a predetermined calculation by known methods. Concrete mixture is supplied to the formwork thus installed using a pump, the class of which is determined by the regulatory document. After hardening of concrete, the formwork is reinstalled and the process is repeated. On top of reinforcing concrete slabs, the next layer of the embankment is filled and compacted.

Таким образом, армирование грунта насыпей по заявленному способу бетонными плитами с выполненными в них отверстиями позволяет повысить эксплуатационную надежность и долговечность грунтовой насыпи, а использование в качестве крупного заполнителя отходов промышленных производств обеспечивает утилизацию отходов и способствует улучшению состояния окружающей среды. Кроме того, использование отходов промышленных производств в виде шлаков в качестве армирующего материала в сравнении с металлической проволокой по прототипу, а также применение переналаживаемой оснастки с возможностью ее многократного использования позволяет значительно снизить затраты на осуществление способа, что также является преимуществами заявляемого способа.Thus, the reinforcement of the soil of embankments according to the claimed method with concrete slabs with holes made in them allows to increase the operational reliability and durability of the soil embankment, and the use of industrial waste as a large aggregate ensures the disposal of waste and helps to improve the environment. In addition, the use of industrial waste in the form of slag as a reinforcing material in comparison with the metal wire of the prototype, as well as the use of re-adjustable equipment with the possibility of its multiple use, can significantly reduce the cost of implementing the method, which is also the advantage of the proposed method.

Claims

The method of soil reinforcement, including filling, leveling, compaction of the soil layer, the device on the surface of the soil layer of reinforcing elements and filling them with soil of the next layer, characterized in that the reinforcing elements arranged on the surface of the soil layer of the embankment are made in the form of concrete slabs having vertical bodies in their bodies openings in the form of cones truncated to the bottom, designed to ensure filtration processes and increase the adhesion of concrete slabs to the ground after filling the embankment, while concrete slabs The s, arranged on the surface of the soil layer of the embankment, are made by filling concrete formwork with metal elements placed in the form of truncated cones, which provide holes in the concrete slab, the inner dimensions of the formwork corresponding to the external dimensions of the concrete slab, and the position of the concrete slab in the body of the embankment, the number and location of holes in the slab is determined by a given calculation, while the concrete mix contains waste material as a large aggregate and reinforcing material slurry production.