Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ И ДОРОЖНОГО ОСНОВАНИЯ

Изобретение относится к области строительства, в частности к устройствам для укрепления откосов дорог, откосов береговых линий и русел водоемов, откосов карьеров горнорудной промышленности и т.п., а также для строительства дорожного основания, гидротехнических сооружений, и может быть использовано для предотвращения эрозии подводного берегового откоса водоема.

Известно устройство для укрепления откосов дорог, представляющее собой жесткую решетчатую конструкцию, выполненную из соединенных между собой деревянных брусьев и закрепленную на нижнем слое откоса с последующим заполнением ячеек растительным грунтом и засевом семенами трав или заполнением сплошным ковром каменными материалами (книга Гофман В.А. "Основы дорожного покрытия", М., 1965 г., с. 88-92).

К недостаткам известного устройства для укрепления откосов дорожного основания относятся трудоемкость изготовления, малый срок службы ввиду недолговечности древесины.

Известно также устройство для укрепления откосов и дорожного основания, содержащее пакет из гибких полимерных полос, расположенных в несколько рядов и соединенных между собой в шахматном порядке по длине полос с возможностью образования при растягивании полос в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции для заполнения связующим материалом (патент США 5449543, МКИ B 32 B 3/12, 1995 г.).

Известное устройство обладает ограниченным сроком службы, обусловленным нестабильностью поведения ячеистой конструкции, выполненной из полимерного материала, после заполнения ее растительным грунтом или раствором бетона ввиду недостаточной жесткости конструктивных элементов ячейки, а именно шва соединения полос между собой и полос по высоте. Деформирование ячеек обусловлено неоднородным воздействием на ее конструктивные элементы заполняемого материала, а также внешней среды: движения дождевой воды, снега и т.п.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является увеличение срока службы ячеистой конструкции, повышение ее несущей способности, обеспечение стабильной во времени и пространстве формы ячейки устройства для укрепления откосов и дорожного основания. Технический результат заключается в обеспечении повышенной жесткости ячейки и прочности швов соединения полос между собой, обеспечении равномерного распределения нагрузок на конструктивные элементы каждой ячейки и перераспределение этих нагрузок на рядом расположенные конструктивные элементы соседних ячеек.

Для достижения указанного выше технического результата и решения поставленной задачи в известном устройстве для укрепления откосов и дорожного основания, содержащем пакет из гибких полимерных полос, расположенных в несколько рядов и соединенных между собой в шахматном порядке по длине полос с возможностью образования при растягивании полос в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции, соединение полос выполнено термосваркой под давлением, а отношение толщины d полимерной полосы к ее ширине b составляет 0,004 - 0,02, а отношение толщины d полимерной полосы к ширине a шва соединения этих полос - 0,05 - 1,0.

Возможны и другие варианты выполнения устройства, согласно которым необходимо, чтобы:
- шов был выполнен точечной термосваркой;
- шов был выполнен сплошной термосваркой;
- шов был выполнен, по меньшей мере, из одного участка сплошной термосварки с рядами точечной термосварки, расположенными по обе стороны от сплошного шва;
- точечная термосварка была расположена в шахматном порядке;
- точки точечной термосварки были сгруппированы, при этом группы точек отделены друг от друга;
- точечная или сплошная термосварка были расположены, по меньшей мере, в два ряда;
- шов был выполнен сужающимся книзу;
- шов был выполнен расширяющимся книзу;
- ширина швов первого ряда соединения полос была больше ширины швов последующих рядов соединения полос;
- размер ячеек по высоте их расположения на откосе был выполнен увеличивающимся от начала до основания откоса.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства для укрепления откосов и дорожного основания в собранном виде.

На фиг. 2 - общий вид устройства для укрепления откосов и дорожного основания в растянутом состоянии.

На фиг. 3 - вид сверху на устройство для укрепления откосов и дорожного основания в растянутом состоянии.

На фиг. 4 - гибкая полоса устройства.

На фиг. 5, 6, 7, 8 - варианты выполнения шва соединения полиэтиленовых полос между собой.

Устройство для укрепления откосов и дорожного основания содержит пакет 1 (фиг. 1) из гибких полимерных полос, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (фиг. 2, 3), расположенных в несколько рядов и соединенных между собой в шахматном порядке по длине полос с возможностью образования при растягивании полос в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции.

Соединение полос 2, 3, 4, 5, 6, 7 выполнено термосваркой под давлением, при этом отношения толщины d полимерной полосы к ее ширине b и к ширине a шва 8 соединения полос 2, 3, 4, 5, 6, 7 определяются из условия обеспечения жесткости ячеистой конструкции и равны соответственно 0,004 - 0,02 и 0,05 - 1,0.

Нижний предел величины отношения толщины d (фиг. 4) полимерной полосы к ее ширине b и к ширине a шва 8 обусловлен размерами и формой ячейки, дальнейшее уменьшение этой величины приводит к появлению иррациональной формы ячейки и уменьшению ее полезной площади. Верхний предел - обусловлен параметрами жесткости элементов ячейки, дальнейшее увеличение этой величины приводит к невозможности удержания швом формы ячейки. Шов 8 по длине будет изменять свою форму при приложении к нему вертикальной нагрузки.

Возможны и другие варианты выполнения устройства, согласно которым:
- шов 8 может быть выполнен точечной 9 термосваркой;
- шов 8 может быть выполнен сплошной 10 термосваркой;
- шов 8 может быть выполнен, по меньшей мере, из одного участка 10 (фиг. 5) сплошной термосварки с рядами точечной 9 термосварки, расположенными по обе стороны от сплошного шва;
- точечная 9 термосварка может быть расположена в шахматном порядке;
- точки точечной термосварки могут быть сгруппированы, при этом группы 11 точек отделены друг от друга (фиг. 6);
- точечная 9 или сплошная 10 термосварка были расположены, по меньшей мере, в два ряда.

В зависимости от материала засыпки ячеек, а следовательно нагрузок и условий работы, шов 8 может быть выполнен сужающимся книзу (фиг. 7) или расширяющимся книзу (фиг. 8). Так, например для ячеистой конструкции, предназначенной для укрепления откосов и заполненной растительным грунтом, целесообразно выполнение шва расширяющимся книзу, поскольку такие ячеистые конструкции работают в условиях увеличенного трения на поверхности раздела.

В зависимости от угла наклона откоса ширина швов 8 первого ряда соединения полос может быть больше ширины швов последующих рядов соединения полос или размер ячеек по высоте их расположения на откосе выполнен увеличивающимся от начала до основания откоса.

Эффективность таких решений особенно очевидна при больших углах наклона, когда нагрузка на швы возрастает от ряда к ряду сверху вниз, максимальная нагрузка воздействует на швы последнего ряда.

Полиэтиленовые полосы соединяются термосваркой под давлением, например с помощью ультразвуковой сварки.

Пример реализации изобретения
Устройство для укрепления откосов и дорожного основания представляет собой пакет 1 (фиг. 1) из множества гибких полимерных полос 2, 3, 4, 5, 6, 7, установленных на ребро 12 (фиг. 2) и соединенных между собой в шахматном порядке по длине полосы с возможностью образования ячеистой конструкции. Выбор метода сварки, размеров и формы шва, а также параметров полос позволяет повысить жесткость ячейки ячеистой конструкции для различных условий эксплуатации устройства.

Строительство укрепления откосов дорог выполняют по направлению преимущественно сверху вниз и вперед по фронту работ. Для этого растягивают пакет 1 полос в направлении, нормальном к поверхности полос, с возможностью образования ячеистой конструкции. При растягивании гибкие полимерные полосы изгибаются синусоидальным образом и образуют ячеистую конструкцию. Каждая ячейка 13 имеет стенки 14 (фиг. 3), образуемые одной полосой, и стенки 15, образуемые рядом расположенной другой полосой. Для удержания полос от расползания в направлении растягивания используются соединительные звенья 16, например стержни или стяжки, соединяющие первую полосу 2 с последней. В зависимости от условия эксплуатации ячеистой конструкции и прочности материала соединительного звена количество этих звеньев изменяется. Минимально может быть установлено одно соединительное звено.

Ячеистую конструкцию укладывают на предварительно уплотненную или разрыхленную ровную поверхность откоса или участка дороги вручную или при помощи механических средств. Ячейки фиксируют на поверхности известными средствами, например анкерами. После этого в образовавшиеся ячейки 13 укладывают грунтовый материал или бетон в зависимости от назначения устройства. Ячеистая конструкция может быть установлена с использованием монтажной рамы, описанной в патенте 4717283. В этом случае ячеистая конструкция прикрепляется к монтажной раме для удержания ее в растянутом состоянии. Затем рама перемещается таким образом, чтобы ячеистая конструкция опиралась на поверхность, на которую она устанавливается. Перед удалением рамы соединительные звенья и ячейки могут быть зафиксированы на поверхности с возможностью предотвращения изменения формы ячеек. Далее, как и в предыдущем случае, ячейки заполняют грунтовым материалом или бетоном.

Таким образом устройство для укрепления откосов представляет собой сплошное покрытие из ячеистых конструкций, скрепленных между собой и заполненных грунтовым или каким-либо еще материалом. Под нагрузкой ячеистая конструкция (фиг. 9) работает как упругая гибкая плита на грунтовом или ином основании. Проведенные исследования, а также практический опыт работ показали, что ячеистая конструкция из полиэтиленовых полос представляет собой армирующее средство для укрепления откосов и дорожного основания, обладающее высокой несущей способностью, повышенной жесткостью ячеек и прочностью швов соединения полос между собой за счет обеспечения равномерного распределения нагрузок на конструктивные элементы каждой ячейки и их перераспределения на другие ячейки.

Изобретение отвечает условию охраноспособности "промышленная применимость", поскольку реализуемо с использованием известных средств производства и технологий.

Применение изобретения позволяет существенно увеличить срок службы ячеистой конструкции, повысить ее несущую способность, обеспечить стабильную во времени и пространстве форму ячейки устройства для укрепления откосов и дорожного основания. Это стало возможным за счет обеспечения повышенной жесткости ячейки, прочности швов соединения полос между собой, обеспечения равномерного распределения нагрузок на конструктивные элементы каждой ячейки и перераспределения этих нагрузок на рядом расположенные конструктивные элементы соседних ячеек.