RU113278U1 - SLOPE STRENGTH SYSTEM - Google Patents

Abstract

1. Система укрепления откосов, содержащая соединенные между собой габионы, выполненные в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно щебнем твердых пород фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки, отличающаяся тем, что дисперсный материал заполнителя в габионах содержит, по крайней мере, один внешний защитный слой, щебень в котором пропитан жидким полимерным связующим на основе полиуретана с образованием пористой структуры глубиной 5-14 см за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, причем внешний защитный слой расположен, преимущественно, в верхней, боковой или наклонной части, соответственно, в габионах горизонтального, вертикального или наклонного размещения. ! 2. Система укрепления откосов по п.1, отличающаяся тем, что внешний защитный слой в габионах коробчатой и цилиндрической формы расположен на верхней и, по крайней мере, на одной боковой стороне, а в габионах матрасно-тюфячной формы - на их верхней стороне. 1. A system of strengthening slopes, containing interconnected gabions, made in the form of wire mesh frames filled with dispersed material, mainly crushed stone of hard rocks with a fraction not less than the size of a gabion mesh cell, characterized in that the dispersed filler material in gabions contains at least one outer protective layer, crushed stone in which is impregnated with a liquid polymeric binder based on polyurethane with the formation of a porous structure with a depth of 5-14 cm due to gluing grains of crushed stone at their points of contact, and the outer protective layer is located mainly in the upper, lateral or inclined part, respectively, in gabions of horizontal, vertical or inclined placement. ! 2. Slope reinforcement system according to claim 1, characterized in that the outer protective layer in box-shaped and cylindrical gabions is located on the upper and at least one side side, and in mattress-shaped gabions - on their upper side.

Description

Полезная модель относится к области строительства, а именно к системам укрепления откосов с использованием габионнных и сопрягаемых с ними конструкций и может найти применение при проведении дорожно-строительных работ для повышения стабильности грунтовых объектов железнодорожного полотна, автомобильных дорог и создания берегозащитных и вдольбереговых укрепительных сооружений.The utility model relates to the field of construction, namely to systems for strengthening slopes using gabion and mating structures and can be used in road construction to improve the stability of soil objects of railway tracks, roads and create coastal and coastal fortifications.

Известно устройство для реализации способа укрепления откосов в виде щебеночной насыпи, содержащее слой щебня на поверхности балластной призмы железнодорожного пути, включающий мелкозернистый материал в количестве 1,5-7% от веса щебня и связующее в виде отходов нефтепереработки, целлюлозно-бумажной промышленности или связующие на основе латексов для образования устойчивого к внешним воздействиям покрытия толщиной около 4 см (см. патент РФ 887723, опублик. 07.12.1981).A device for implementing a method of strengthening slopes in the form of a crushed stone embankment containing a layer of crushed stone on the surface of the ballast of the railway track, including fine-grained material in the amount of 1.5-7% by weight of crushed stone and a binder in the form of waste oil, pulp and paper industry or binders on latex base for the formation of a coating resistant to external influences with a thickness of about 4 cm (see RF patent 887723, published. 07.12.1981).

Недостатком изестного технического решения является то, что укрепленные указанным образом откосы балластной призмы железнодорожного пути имеют сравнительно низкие эксплуатационные характеристики и амортизационные свойства, поверхностный слой насыпи обладает недостаточной удерживающей способностью щебня при движении поездов на высоких скоростях, в результате возможны разрушения верхнего строения пути и ходовой части железнодорожных составов.The disadvantage of the well-known technical solution is that the slopes of the ballast prism of the railway track strengthened in this way have comparatively low operational characteristics and shock absorption properties, the surface layer of the embankment has insufficient holding ability of crushed stone when trains are moving at high speeds, as a result, destruction of the track and chassis upper structure is possible train trains.

Известна также система укрепления откосов балластной призмы железнодорожного пути, включающая средства для пропитки верхнего щебеночного слоя жидким полимерным связующим на основе полиуретана (см. патент РФ №100777, опублик. 27.12.2010).Also known is a system for strengthening slopes of a ballast prism of a railway track, including means for impregnating the upper crushed stone layer with a liquid polymeric binder based on polyurethane (see RF patent No. 100777, published. 12/27/2010).

Особенностью известного технического решения является то, что балластная призма содержит укладываемый на земляное полотно слой песчаной или песчано-гравийной подушки, зерна щебня в поверхностной части верхнего щебеночного слоя соединены связующим полимером на основе полиуретана путем их заливки полимерным связующим в жидком виде с его последующим отверждением и образованием пористой структуры за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, при этом глубина пропитки связующим составляет 5-7 см, а верхний слой состоит из щебня фракции 25-80 мм.A feature of the known technical solution is that the ballast prism contains a layer of sand or sand and gravel cushion laid on the subgrade, the grains of crushed stone in the surface of the upper crushed stone layer are connected by a polyurethane-based binder polymer by pouring them with a polymer binder in liquid form, followed by curing and the formation of a porous structure due to the bonding of grains of crushed stone at the points of contact, while the depth of impregnation of the binder is 5-7 cm, and the upper layer consists of nya fraction 25-80 mm.

Укрепление железнодорожного пути путем равномерной пропитки верхнего щебеночного слоя балластной призмы на указанную глубину жидким полимерным связующим не обеспечивает поддержание требуемых эксплуатационных характеристик и амортизационных свойств балластной призмы для тяжелонагруженных участков железнодорожного пути, например, на участках закругления, а также при подтоплении железнодорожного полотна. Кроме того, известное техническое решение не обеспечивает эксплуатационной надежности и стабильности откосов береговых и вдольбереговых сооружений в условиях эрозионного и абразивного воздействия гидропесчаных взвесей, волн и течений.Strengthening the railway track by uniformly impregnating the upper ballast layer of the ballast prism to the indicated depth with a liquid polymer binder does not provide the required operational characteristics and damping properties of the ballast prism for heavily loaded sections of the railway track, for example, in rounding sections, as well as during flooding of the railway track. In addition, the known technical solution does not provide operational reliability and stability of slopes of coastal and longshore structures under the conditions of erosive and abrasive impact of hydro-sandy suspensions, waves and currents.

Для преодоления указанных недостатков, а также для повышения стабильности откосов грунтовых объектов железнодорожного полотна, автомобильных дорог и берегозащитных сооружений и при проведении дорожно-строительных работ осуществляют дополнительное укрепление откосов, в том числе, путем установки габионных и сопрягаемых с ними конструкций (см. Альбом конструкций креплений откосов земляного полотна железных и автомобильных дорог общей сети Союза ССР. М., Мосгипротранс, 1970, 197 с.).To overcome these shortcomings, as well as to increase the stability of slopes of soil objects of the railway bed, roads and shore protection structures and during road construction works, additional slopes are strengthened, including by installing gabion and mating structures (see Design Album fastenings of slopes of the subgrade of railways and highways of the general network of the Union of Soviet Socialist Republics. M., Mosgiprotrans, 1970, 197 p.).

Известна система укрепления откосов, содержащая габионы, включающие сетчатый каркас из металлической проволоки, заполненный дисперсным материалом (см. патент РФ №2131493, опублик. 10.06.1999).A known system for strengthening slopes containing gabions, including a mesh frame made of metal wire, filled with dispersed material (see RF patent No. 2131493, published. 06/10/1999).

Особенностью известного технического решения является то, что в пределах сетчатого каркаса уложен внутренний чехол из синтетического геотекстильного материала или стеклоткани, а в качестве заполнителя используется дисперсный материал, в том числе, теплоизолирующий, преимущественно уплотненный прессованием. Кроме того, в качестве дисперсного материала могут быть использованы асбестовые отходы, хвосты обогатительных фабрик, гранулированный шлак, шлакозольные отходы электростанций, горелые породы шахтных выработок и торф.A feature of the known technical solution is that within the mesh frame, an inner cover made of synthetic geotextile material or fiberglass is laid, and disperse material is used as a filler, including heat-insulating material, mainly compacted by compression. In addition, asbestos waste, tailings of enrichment plants, granulated slag, slag ash from power plants, burnt mines and peat can be used as dispersed material.

Недостатками известного технического решения являются сложность конструкции и монтажа грунтогабионов и сравнительно низкая надежность системы укрепления откосов при нарушении герметичности внутренних чехлов габионов, что может привести к вымыванию части мелкодисперсного материала заполнителя, снижению стабильности откосов, возникновению локальных или обширных разрушений берегозащитных и вдольбереговых укрепительных сооружений.The disadvantages of the known technical solution are the complexity of the design and installation of ground gabions and the relatively low reliability of the slope reinforcement system in case of leakage of the inner gabion covers, which can lead to leaching of some finely dispersed aggregate material, lower slope stability, and the occurrence of local or extensive destruction of coastal and coastal fortifications.

Наиболее близким техническим решением является система укрепления откосов, содержащая соединенные между собой габионы, выполненные в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно, щебнем твердых пород фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки (см. Перевозников Б.Ф., Селиверстов В.Л. Дорожно-мостовые габионные конструкции и сооружения. Обзорная информация, 2-2001. Раздел 3.1. Габионы конструкций Мосгипротранса и их предназначение. http://www.znaytovar.ru/gost/2/Obzornaya_informaciyaAvtomobil18.html - пpoтотип).The closest technical solution is a slope reinforcement system containing interconnected gabions made in the form of wire mesh frames filled with dispersed material, mainly crushed rock of solid rocks with a fraction of at least the size of a gabion mesh cell (see Perevoznikov B.F., Seliverstov V. L. Road-bridge gabion structures and structures. Overview, 2-2001. Section 3.1. Gabions of Mosgiprotrans structures and their purpose. Http://www.znaytovar.ru/gost/2/Obzornaya_informaciyaAvtomobil18.html - prototype).

К недостаткам известного технического решения следует отнести то, что эксплуатация системы укрепления откосов с габионами указанной конструкции с течением времени может привести к существенному снижению прочностных характеристик габионов, потере их устойчивости и снижению стабильности откосов, в том числе, из-за отсутствия на существующих габионах средств для дополнительного укрепления и защиты их внешних слоев от эрозионного и абразивного воздействия гидропесчаных взвесей, волн и течений.The disadvantages of the known technical solutions include the fact that the operation of the system for strengthening slopes with gabions of the indicated design over time can lead to a significant decrease in the strength characteristics of gabions, loss of their stability and lower stability of slopes, including due to the lack of funds on existing gabions for additional strengthening and protection of their outer layers from erosive and abrasive effects of hydro-sand suspensions, waves and currents.

Решаемой задачей полезной модели является улучшение амортизационных и эксплуатационных характеристик габионных конструкций в системах укрепления откосов, а также повышение стабильности грунтовых объектов железнодорожного полотна, автомобильных дорог и берегозащитных укрепительных сооружений в тяжелых условиях эксплуатации.The solvable task of the utility model is to improve the depreciation and operational characteristics of gabion structures in slope reinforcement systems, as well as to increase the stability of soil objects of railroad tracks, highways and shore-protecting fortifications in difficult operating conditions.

Техническим результатом предложенной системы укрепления откосов является устранение указанных недостатков путем формирования на габионах внешнего защитного слоя для увеличения удерживающей способности дисперсного материала заполнителя, предотвращения осыпания и нежелательного выбивания зерен заполнителя в условиях эрозионного и гидроабразивного внешних воздействий.The technical result of the proposed system for strengthening slopes is to eliminate these drawbacks by forming an external protective layer on the gabions to increase the holding capacity of the dispersed aggregate material, to prevent shedding and undesired knocking out of aggregate grains under conditions of erosive and hydroabrasive external influences.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в системе укрепления откосов, содержащей соединенные между собой габионы, выполненные в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно, щебнем твердых пород фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки, согласно полезной модели, дисперсный материал заполнителя в габионах содержит, по крайней мере, один внешний защитный слой, щебень в котором пропитан жидким полимерным связующим на основе полиуретана с образованием пористой структуры глубиной 5-14 см за счет склеивании зерен щебня в точках их соприкосновения, причем внешний защитный слой расположен, преимущественно, в верхней, боковой или наклонной части, соответственно, в габионах горизонтального, вертикального или наклонного размещения.The achievement of the technical result is ensured by the fact that in the slope reinforcement system containing interconnected gabions made in the form of wire mesh frames filled with dispersed material, mainly crushed stone of solid rocks with a fraction of at least the size of the gabion mesh cell, according to the utility model, the dispersed aggregate material in gabion contains at least one outer protective layer, the crushed stone in which is impregnated with a liquid polymeric binder based on polyurethane with the formation of a porous structure ry 5-14 cm depth due to rubble grain bonding at their points of contact, wherein the outer protective layer is advantageously in the upper, lateral or inclined portion, respectively, gabions horizontal, vertical or oblique placement.

Кроме того, внешний защитный слой в габионах коробчатой и цилиндрической формы может быть расположен на верхней и, по крайней мере, на одной боковой стороне, а в габионах матрасно-тюфячной формы - на их верхней стороне.In addition, the outer protective layer in box-shaped and cylindrical gabions can be located on the upper and at least one side, and in the mattress-mattress gabions on their upper side.

Такое выполнение полезной модели позволяет решить поставленную задачу, устранить недостатки известных технических решений и достичь указанный технический результат путем создания в заполнителе габионов внешнего защитного слоя для увеличения удерживающей способности зернистого материала, предотвращения его осыпания и выбивания щебня из габионов в тяжелых условиях эксплуатации систем укрепления откосов.This implementation of the utility model allows us to solve the problem, eliminate the shortcomings of the known technical solutions and achieve the specified technical result by creating an external protective layer in the gabion filler to increase the holding capacity of the granular material, prevent it from shedding and knocking gravel out of the gabions in difficult operating conditions of slope strengthening systems.

Проведенные в ООО »ЭЛАСТОИМПЕКС» опытные исследования по формированию каркасной структуры в защитных щебеночных слоях габионов путем их пропитки жидким полимерным связующим на основе полиуретана на глубину менее 5 см показали, что эти значения недостаточны для достижения указанного технического результата, а увеличение глубины пропитки щебеночных слоев заполнителя более 14 см связано с избыточными затратами полимерного связующего. Необходимым условием дополнительного укрепления данных участков щебеночного слоя габионов жидким полимерным связующим на осное полиуретана является их выдержка в условиях отсутствия капельной жидкости в течении 1-4 час для полного отверждения связующего.Experimental studies conducted by ELASTOIMPEKS LLC on the formation of a skeleton structure in the protective crushed stone layers of gabions by impregnating them with a liquid polymer binder based on polyurethane to a depth of less than 5 cm showed that these values are insufficient to achieve the indicated technical result, and an increase in the depth of impregnation of crushed stone layers of aggregate more than 14 cm is associated with excess polymer binder costs. A necessary condition for additional strengthening of these sections of the gravel layer of gabions with a liquid polymer binder on the base of the polyurethane is their exposure in the absence of dropping liquid for 1-4 hours for complete curing of the binder.

На фиг.1 представлена условная комбинированная схема системы укрепления искусственных и естественных береговых откосов, включающая заглубленный в откос горизонтально расположенный габион матрасно-тюфячной формы, наклонные, вертикальные и ступенчато расположенные габионы коробчатой формы.Figure 1 presents a conventional combined diagram of a system for strengthening artificial and natural coastal slopes, including a horizontally located mattress-mattress gabion buried in a slope, inclined, vertical and stepwise box-shaped gabions.

Комбинированная система укрепления откосов содержит скрепленные между собой габионы, выполненные в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно, щебнем твердых пород фракцией. При этом в береговой откос 1 заглублен горизонтально расположенный габион 2 матрасно-тюфячной формы. Над ним расположены наклонные 3, вертикальные 4 и ступенчато расположенные 5 габионы коробчатой формы. Габионы 2, 3, 4, 5 заполнены дисперсным материалом в виде щебня фракцией не менее размеров ячейки габионной оцинкованной сетки, преимущественно, двойного кручения с шестигранными ячейками размерами 5×7 см. Наибольшее применение находят габионы коробчатые размерами 2×1×0,5 м, матрасно-тюфячные толщиной 0,23 м и размером 3×2 м. Каркасы габионов 2, 3, 4, 5 заполнены камнем твердых, преимущественно, тяжелых и слабовыветривающихся водостойких пород, например, гранитов. Габионы соединены между собой вязальной отожженной проволокой диаметром 3 мм, длиной от 0,30 до 0,35 м на расстоянии 0,15-0,20 м один от другого. Нижние габионы 2 могут закрепляются в земле забитыми по углам стержнями (жезлами) диаметром от 16 до 19 мм, а под всеми указанными габионами укладывается щебеночные или гравийные подложки слоем толщиной 0,2-0,4 м (не показаны).The combined system for strengthening slopes contains gabions fastened together, made in the form of wire mesh frames filled with dispersed material, mainly fraction of crushed rock. At the same time, a horizontally located gabion 2 of mattress-mattress shape is buried in the coastal escarpment 1. Above it are inclined 3, vertical 4 and stepwise located 5 box-shaped gabions. Gabions 2, 3, 4, 5 are filled with dispersed material in the form of crushed stone with a fraction of at least a cell size of a gabion galvanized wire mesh, mainly double torsion with hexagonal cells 5 × 7 cm in size. Box gabions 2 × 1 × 0.5 m in size are most widely used. mattresses and mattresses 0.23 m thick and 3 × 2 m in size. Gabion frames 2, 3, 4, 5 are filled with stone of hard, mainly heavy and slightly weathered, water-resistant rocks, for example, granites. Gabions are interconnected by a knitting annealed wire with a diameter of 3 mm, a length of 0.30 to 0.35 m at a distance of 0.15-0.20 m from one another. The lower gabions 2 can be fixed in the ground by rods (wands) diametrically angled in the corners from 16 to 19 mm, and gravel or gravel substrates with a thickness of 0.2-0.4 m (not shown) are laid under all the gabions indicated.

Дисперсный материал заполнителя в габионах 2, 3, 4, 5 содержит по одному внешнему защитному слою 6, 7, 8, 9, щебень в которых пропитан жидким полимерным связующим на основе полиуретана с образованием пористой структуры глубиной, соответственно 6, 7, 10, 10 см за счет склеивании зерен щебня в точках их соприкосновения. Внешний защитный слой расположен, соответственно, в верхней, наклонной и боковых частях, соответственно, в габионах 2, 3, 4, 5 горизонтального, наклонного, вертикального и ступенчатого размещения. На фиг.1 поз.10, 11 обозначены щиты опалубки для удержания защитных слоев габионов 4, 5 до их отверждения в течение 1-4 час. Материалом для изготовления арматурных каркасов габионов 2, 3, 4, 5 может служить также оцинкованная гибкая проволока диаметром от 2,0 до 4,2 мм для плетения сетки и прутковое железо диаметром от 6 до 8 мм для устройства каркаса.Dispersed aggregate material in gabions 2, 3, 4, 5 contains one outer protective layer 6, 7, 8, 9, gravel in which is impregnated with a liquid polymeric binder based on polyurethane with the formation of a porous structure with a depth of 6, 7, 10, 10, respectively cm by bonding gravel grains at the points of contact. The outer protective layer is located, respectively, in the upper, inclined and side parts, respectively, in the gabions 2, 3, 4, 5 of horizontal, inclined, vertical and stepwise placement. In figure 1, pos. 10, 11, formwork panels are indicated for holding the protective layers of gabions 4, 5 until they are cured for 1-4 hours. Galvanized flexible wire with a diameter of 2.0 to 4.2 mm for weaving mesh and bar iron with a diameter of 6 to 8 mm for the frame can also serve as material for the manufacture of reinforcing frames of gabions 2, 3, 4, 5.

Система укрепления откосов формируется и эксплуатируется следующим образом. Для формирования системы укрепления откосов целесообразно использовать щебень из плотных горных пород в соответствии с ГОСТ 7392-2002 с номинальным размером зерен 15-60 мм, а в качестве связующего - полиуретановый эластомерный материал плотностью 1,09 г/см³. В период обработки внешнего защитного щебеночного слоя полимерным связующим на основе полиуретанового эластомерного материала для защиты от дождя на период отверждения обработанные поверхности габионов закрывают любым водонепроницаемым укрывным материалом.The slope strengthening system is formed and operated as follows. To form a system for strengthening slopes, it is advisable to use crushed stone from dense rocks in accordance with GOST 7392-2002 with a nominal grain size of 15-60 mm, and polyurethane elastomeric material with a density of 1.09 g / cm ³ as a binder. During the processing of the external protective crushed stone layer with a polymeric binder based on a polyurethane elastomeric material for protection against rain during the curing period, the treated gabion surfaces are covered with any waterproof covering material.

Формирование на габионах защитного щебеночного слоя обеспечивает укрепление откосов различного назначения за счет увеличение удерживающей способности зерен щебня, предотвращение осыпания и нежелательное выбивание зернистого материала при нормативных и ненормативных внешних воздействиях. При этом полученная пористая структура внешних защитных слоев на габионах не задерживает на поверхности влагу, ее эластичные свойства в склеенном состоянии позволяют сохранять внешний щебеночный слой от различных, в том числе, экстремальных внешних воздействий (лед, водопесчанные суспензии, потоки воды).The formation of a protective crushed stone layer on gabions ensures the strengthening of slopes for various purposes by increasing the retention capacity of crushed stone grains, preventing shedding and undesired knocking out of granular material under standard and non-standard external influences. At the same time, the obtained porous structure of the outer protective layers on gabions does not retain moisture on the surface; its elastic properties in a glued state make it possible to preserve the external gravel layer from various, including extreme external influences (ice, sandy sand, water flows).

Увеличение удерживающей способности верхнего слоя щебня в габионах приводит к значительному улучшению амортизационных характеристик габионных конструкций в системах укрепления откосов, позволяет повысить стабильность грунтовых объектов железнодорожного полотна, автомобильных дорог и берегозащитных укрепительных сооружений в широком диапазоне воздействующих факторов, в том числе, типичных климатических температур наружного воздуха и атмосферных осадков. Срок службы в неагрессивной среде габиона с каркасом из оцинкованной проволоки и внешним защитным слоем, пропитанным жидким полимерным связующим, составляет не менее 8-15 лет.An increase in the holding capacity of the upper layer of crushed stone in gabions leads to a significant improvement in the amortization characteristics of gabion structures in slope reinforcement systems, which makes it possible to increase the stability of soil objects of railroad tracks, roads and shore protection fortifications in a wide range of influencing factors, including typical climatic outdoor temperatures and precipitation. The service life in a non-aggressive gabion environment with a galvanized wire frame and an external protective layer impregnated with a liquid polymer binder is at least 8-15 years.

Claims (2)

1. Система укрепления откосов, содержащая соединенные между собой габионы, выполненные в виде проволочных сетчатых каркасов, заполненных дисперсным материалом, преимущественно щебнем твердых пород фракцией не менее размеров ячейки габионной сетки, отличающаяся тем, что дисперсный материал заполнителя в габионах содержит, по крайней мере, один внешний защитный слой, щебень в котором пропитан жидким полимерным связующим на основе полиуретана с образованием пористой структуры глубиной 5-14 см за счет склеивания зерен щебня в точках их соприкосновения, причем внешний защитный слой расположен, преимущественно, в верхней, боковой или наклонной части, соответственно, в габионах горизонтального, вертикального или наклонного размещения.1. The system for strengthening slopes, containing interconnected gabions made in the form of wire mesh frames filled with dispersed material, mainly crushed rock of solid rocks with a fraction of at least the size of a gabion mesh cell, characterized in that the dispersed aggregate material in gabions contains at least one outer protective layer, the crushed stone in which is impregnated with a liquid polymeric binder based on polyurethane with the formation of a porous structure with a depth of 5-14 cm by gluing gravel grains at their points of contact the immunity of, the outer protective layer is advantageously in the upper, lateral or inclined portion, respectively, gabions horizontal, vertical or oblique placement. 2. Система укрепления откосов по п.1, отличающаяся тем, что внешний защитный слой в габионах коробчатой и цилиндрической формы расположен на верхней и, по крайней мере, на одной боковой стороне, а в габионах матрасно-тюфячной формы - на их верхней стороне.

2. The slope reinforcement system according to claim 1, characterized in that the outer protective layer in box and cylindrical gabions is located on the upper and at least one side, and in the mattress-mattress gabions on their upper side.