Что такое откос конуса
Что такое откос конуса
Как известно, сыпучие тела по своим физическим свойствам занимают промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями. Сыпучее тело — своего рода «колония» из однородных твердых частиц. Колония эта при некоторых условиях принимает форму откоса, пирамиды или конуса, определяемую углом внутреннего трения материала. Величина этого угла (его еще называют углом естественного откоса) для некоторых сыпучих тел приведена в таблице.
Зыбкость и неустойчивость сыпучей среды никого не удивляет. Возьмите, например, песок. Он «растекается», протекает сквозь пальцы, сползает с наклонной плоскости, сдвигает подпорные стенки, передвигается под действием ветра (дюны), может развеяться и исчезнуть, как мираж. В сыпучем материале можно даже утонуть.
Однако при некоторых условиях зыбкое сыпучее тело может быть весьма устойчивым. Это свойство подвижной сыпучей среды удивляет.
Чтобы убедиться в этом, выполните несколько элементарных опытов, легко воспроизводимых в домашних условиях. Для них понадобятся: картон, клей, ножницы и сыпучее тело — лучше всего взять речной или морской песок, но он должен быть обязательно сухим. Можно также взять соль, сахарный песок или пшено — то, что найдется на кухне.
Насыпем на стол из взятого сыпучего материала гряду высотой 5-8 см. Склеим под углом 180 o -2a две картонные плоскости, где а — угол естественного откоса данного сыпучего материала. Чтобы выбранный угол не изменился, соединим картонные плоскости по торцам диафрагмами (рис. 1).
Угол внутреннего трения (естественного откоса) некоторых сыпучих материалов, градусы
| Песок сахарный | 50 |
| Мука пшеничная | 30-45 |
| Рис | 40 |
| Соль | 30-50 |
| Гречиха | 35 |
| Крупа манная | 30-35 |
| Горох | 25-28 |
| Просо | 22-25 |
| Песок сухой | 30-35 |
| Щебень | 40-45 |
Попробуйте рукой с помощью склеенной фигуры имитировать вертикальную равномерно распределенную нагрузку на насыпанную гряду. Попытайтесь таким образом разрушить «зыбкое», сыпучее тело. Вам это не удастся. Только надо следить, чтобы давление на сыпучее тело было строго вертикальным и чтобы картонный «пресс» был соразмерен с грядой насыпанного материала (как на рис. 1).
В данном случае насыпанную гряду можно образно сравнить с оптической призмой, которая как бы преломляет внутрь вертикальные силовые линии нагрузки, не выпускает их наружу. Работает внутренний «замок», удержизающий форму сыпучего тела. С увеличением нагрузки действие природного замка усиливается. Аналогию между силовыми линиями и световыми лучами использовал в тридцатых годах профессор Г. И. Покровский для вывода формул, относящихся к распределению динамических давлений в грунте.
Предельная нагрузка в этих опытах определяется, вероятно, прочностью элементов внутренней структуры материала.
Попробуем продемонстрировать это свойство сыпучего тела и таким образом еще раз подтвердить его. Для этого склеим из картона коробку размерами 100 X 100X150 мм, одну из боковых стенок выполним из трубок, например, диаметром 20 и длиной 25 мм (см. рис. 2). Трубки можно сделать из бумаги, картона или распилить для этой цели на части поливи-нилхлоридную трубку, применяемую для прокладки электропроводов. Чтобы стенка не разваливалась, трубки можно склеить друг с другом и стенками коробки. Теперь наполним коробку каким-либо сыпучим материалом (см. рис. 3). И мы легко убедимся, что он через дырчатую стенку не высыпается. Трубки можно заменить любы ми ячейками, при этом необходимо лишь выдержать отношение высоты ячеек к глубине как 1 : 1,5, что примерно соответствует тангенсу угла естественного откоса большинства сыпучих материалов,
Максимально развивая предыдущий опыт, выполним, например, в масштабе 1:100 макет силосной башни для хранения зерна. Примем ее диаметр 7 м, высоту 18 м. Для макета понадобятся кольца из картона с внутренним диаметром 70 мм и 4 опоры, каждая высотой 200 мм (тоже из картона) с консолями для поддержания колец. И хотя в такой силосной башне отсутствуют вертикальные ограждающие конструкции (см. рис. 4), материалы не высыпаются даже при приложении значительной вертикальной нагрузки.
Насыпанный конус или откос растекаются под действием вибрации, поэтому в описанных опытах для предотвращения вытекания материала из емкостей от сотрясений следует горизонтальные площадки сделать несколько уширенными.
Опыты можно разнообразить. Эффектна, например, вертикальная емкость с одним отверстием в нижней зоне. Отверстие должно иметь глубину и высоту с отношением, соответствующим тангенсу угла естественного откоса сыпучего тела. Вертикальной нагрузкой выдавить сыпучий материал через отверстие просто невозможно.
Сделаем некоторые выводы. Из приведенных опытов следует, что сыпучие тела при определенных условиях способны аналогично твердому телу воспринимать значительную вертикальную, равномерно распределенную нагрузку. Она должна Действовать таким образом, чтобы не нарушалась естественная форма сыпучего тела, определяемая углом внутренныо треп. , и, очевидно, должна быть симметричной относительно вершины насыпанного конуса.
Итак, сыпучее тело может быть подвижным и текучим, то есть похожим на Жидкость, а в некоторых случаях — устойчивым и прочным — уподобляться твердому телу.
Такие полярные свойства материала, существующие при нормальных условиях, позможно, характерны только для сыпучих тел. Вероятно, в этом их своеобразие.
Уже предложена, например, конструкция сквозных подпорных стенок, использующая свойство сыпучих тел сохранять форму естественного откоса (авторское свидетельство № 983199). Возможности применения описанных выше свойств сыпучих материалов достаточно широки, но для их реализации требуются как теоретические исследования, так и практические эксперименты на стендах с моделями значительно больших размеров.
Необходимо добавить, что, например, выполнив ограждающие конструкции складов сыпучих Материалов из горизонтальных элементов (аналогично сооружению, изображенному на рис. 4), можно добиться значительного снижения материалоемкости складов и упрощения строительно-монтажных работ. По сравнению с существующими конструкциями в некоторых случаях расход материалов на стены снижается в 2 раза. Цифра эта зависит, конечно, от объема хранилища, свойств сыпучего материала, условий и технологии хранения.
Теория сыпучей среды развивается более 200 лет, но не свободна, как пишет крупный специалист в этой области профессор Г. К. Клейн в своей книге «Строительная механика сыпучих тел», от многих белых пятен и противоречий.
ПОСТАНОВЛЕНИЕ Госстроя СССР от 28.11.91 N 17 «СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ И ПРАВИЛА СНиП 3.06.04-91»
9. Засыпка водопропускных труб и устоев мостов. Укрепительные работы
Засыпка водопропускных труб и устоев мостов
9.1. Засыпку водопропускных труб и устоев мостов следует выполнять после освидетельствования качества засыпаемых грунтов и проверки соответствия проекту выполненных работ по возведению конструкций, устройства дренажей и гидроизоляции.
9.2. При выполнении работ по засыпке водопропускных труб и устоев мостов кроме требований настоящего раздела необходимо соблюдать требования СНиП 11-39-76.
В случаях возведения сооружений в районах распространения вечной мерзлоты следует соблюдать также специальные указания проекта в части подготовки оснований под засыпку и температурного режима засыпки в зависимости от принципа использования грунтов основания в период эксплуатации.
9.3. При сооружении труб пазухи котлованов фундаментов необходимо засыпать сразу после приемки фундаментов. Не допускается засыпать пазухи при наличии в них воды.
На участках мокрых и сырых оснований пазухи и нижнюю часть призмы на высоту 0,5 м необходимо отсыпать до начала устойчивых заморозков.
9.4. При засыпке трубы вначале следует отсыпать грунтовую призму с двух сторон трубы, а затем насыпь на проектную высоту.
Переезд через сооружаемую трубу транспортных средств допускается только в случае отсыпки поверх трубы слоя грунта толщиной не менее 1 м, а для бульдозеров — не менее 0,5 м.
Грунтовую призму следует сооружать под контролем представителей организации, строящей трубу, и оформлять актом.
Отсыпку насыпи следует выполнять по нормам на сооружение земляного полотна.
9.5. Особое внимание необходимо уделять качеству уплотнения грунта в труднодоступных местах — в нижних четвертях звеньев круглых труб, в местах перехода звеньев в оголовки, в гофрах металлических труб и т.д.
9.6. При расположении труб на склонах лога засыпку следует начинать с низовой стороны, уделяя особое внимание тщательному уплотнению слоев грунта. Уровень засыпки с низовой стороны должен всегда превышать уровень грунта с верховой.
9.7. При засыпке труб в зимнее время необходимо:
тщательно очищать от снега и льда основание под призму;
не допускать попадания снега и льда в пазухи между стенками котлована и фундамента, а также в тело грунтовой призмы;
засыпать пазухи между стенками фундамента и котлована, а также слои грунта непосредственно над верхом звеньев на высоту не менее 1 м только талым грунтом.
9.8. Отсыпку конусов у мостов, а также участков насыпей за устоями мостов (на длину, равную высоте насыпи за устоем плюс 2 м по верху и не менее 2 м — в уровне естественной поверхности) и засыпку прогалов за подпорными стенками следует выполнять дренирующими грунтами с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут.
Послойное уплотнение грунта конусов следует начинать от бровки откоса и выполнять продольными ходами вокруг устоя.
Грунты конусов и насыпей за устоями мостов, а также прогалов за подпорными стенками следует уплотнять виброударными машинами или навесными вибротрамбовками.
9.9. При выполнении работ в зимнее время на всех этапах сооружения трубы необходимо проводить наблюдения за погодными условиями с соответствующими записями в журнале производства работ. При этом необходимо фиксировать:
температуру наружного воздуха (при 2- и З-сменной работе 3 раза в сутки — в 8, 13 и 21 ч);
направление и скорость ветра;
данные о снегопадах и метелях.
Допускаемое время рабочего цикла от момента разработки грунта до окончания его уплотнения на насыпи приведено в табл.28.
| Температура наружного воздуха,°С | Содержание мерзлых комьев, % общего объема грунта | Допускаемое время Т, мин, при скорости ветра, м/с | |||
| 3 | 7 | 10 | св. 10 | ||
| Выше минус 10 | До 10 включ. | 240 | 180 | 140 | 120 |
| Св. 10″ 20 « | 180 | 130 | 110 | 90 | |
| » 20″ 30 « | 120 | 90 | 75 | 60 | |
| От минус 10 до минус 18 | До 10 включ. | 150 | 120 | 100 | 80 |
| Св. 10″ 20″ | 110 | 90 | 75 | 60 | |
| » 20″ 30″ | 90 | 60 | 50 | 40 | |
| Ниже минус 18 до минус 25 | До 10 включ. | 120 | 90 | 70 | 60 |
| Св 10″ 20″ | 70 | 60 | 50 | 45 | |
| » 20″ 30″ | 60 | 45 | 30 | 20 | |
9.10. При засыпке трубы и пазух котлованов в зимнее время должны вестись наблюдения (с записью в журналы производства работ) за температурой укладываемого грунта, за тем, чтобы в засыпке не было снега и льда. В журнале также следует указывать способы контроля плотности.
9.11. Технические требования по засыпке водопропускных труб и устоев мостов, а также объем, методы и способы контроля приведены в табл.29.
| Технические требования | Контроль | Метод или способ контроля | |
| 1. | Ширина прогала в насыпи для сооружения трубы не менее 10 м и не менее 4 м от подошвы откоса насыпи до трубы | Прогала на каждой трубе | Измерительный (измерение рулеткой) |
| 2. | Размеры грунтовой призмы: верха — не ниже верха трубы откоса — не круче 1:5 | Грунтовой призмы на каждой трубе | Измерительный (измерение откосным шаблоном и линейкой) |
| 3. | Грунты, предусмотренные в проекте для устройства подушки под МГТ: пески средней крупности, крупные, гравелистые; щебенисто-галечниковые и древесно-гравийные грунты, не содержащие обломков размером более 50 мм. Содержание частиц размером менее 0,1 мм — не более 10%, в том числе глинистых размером менее 0,005 мм — не более 2% | Грунта каждой трубы | Визуальный и по данным гранулометрического анализа (ГОСТ 12536-79) |
| 4. | То же, для засыпки грунтовой призмы МГТ и мелкие пески, не содержащие частиц размером менее 0,1 мм,- не более 10%, в том числе глинистых размером менее 0,005 мм — не более 2% | То же | То же |
| 5. | То же, для засыпки МГТ выше жесткого слоя, используемые при отсыпке насыпи, в том числе глинистые | -«- | -«- |
| 6. | Грунты для засыпки грунтовой призмы бетонных и железобетонных труб — допускается применять такие же, как при отсыпке насыпи | -«- | Визуальный |
| 7. | Засыпка пазух* между стенками котлована и фундаментом трубы | ||
| — горизонтальными слоями, одновременно с обеих сторон фундамента на всю длину котлована с допустимым опережением на величину уплотненного слоя | -«- | Измерительный (измерение плотномером) | |
| 8. | Толщина отсыпаемых слоев грунтов (в плотном теле), м: | ||
| а) 0,40 — 0,45 глинистых грунтов — при уплотнении машинами на базе тракторов ДТ-75 или Т-130Г для уплотнения насыпей | Каждого слоя | Измерительный (измерение линейкой) | |
| б) 0,50 — 0,65 песчаных грунтов — при уплотнении теми же машинами | То же | То же | |
| 0,20 — 0,25 песчаных грунтов — при уплотнении пневмокатками массой 25 — 30 т | -«- | -«- | |
| в) до 0,15 песчаных грунтов — при уплотнении ручными электротрамбовками типа ИЭ-4505 или ИЭ-502 | -«- | -«- | |
| 9. | Коэффициент уплотнения грунта грунтовой призмы у МГТ 0,95 | На горизонтах 0,25; 0,5 и 0,75 d по высоте с обеих сторон по оси насыпи на расстоянии 0,1 и 1,0 м от стенок — не менее 2 проб в каждой точке | Измерительный (для песчаных и глинистых грунтов прибором Ковалева, для щебенисто-галечниковых и древесно-гравийных методом лунок) |
| 10 | То же, у бетонных и железобетонных труб 0,95 | В каждом уплотненном слое грунта. В сечениях по оси насыпи и с обеих сторон трубы на расстоянии 0,6 и 1,0 м от стенок | То же |
| 11 | Коэффициент уплотнения грунта над трубой на высоту 2 м в зоне пониженного уплотнения при насыпях высотой 8 м и более 0,85 — 0,90 | Каждого уплотненного слоя | -«- |
| 12 | Уменьшение горизонтального диаметра МГТ в период засыпки и уплотнения грунта до 3% d | Каждой трубы по всей длине | Измерительный (промер шаблоном) |
| Засыпка труб в зимних условиях | |||
| 13 | Допускаются грунты для засыпки МГТ, указанные в поз.3, талые (сухие несмерзшиеся), имеющие в момент уплотнения t более или равную 0,5°С. Время рабочего цикла от момента разработки грунта до окончания его уплотнения — не более времени, в течение которого грунт сохраняет возможность к уплотнению | Каждого уплотненного слоя | Измерительный (измерение температуры грунта по ВСН 61-89 Минтрансстроя) |
| 14 | Грунты для засыпки бетонных и железобетонных труб — скальные, крупнообломочные, крупный и средний песок. Допускаются глинистые грунты, имеющие влажность не выше границы раскатывания. Глинистые грунты полутвердой консистенции разрешается применять при отсутствии грунтов меньшей влажности и только в талом состоянии. | Каждой трубы | Операционный (измерение времени) |
| Время рабочего цикла определяется на объекте ориентировочно (см. табл.28) | То же | Визуальный | |
| Содержание мерзлого грунта менее 30%. Размер комьев мерзлого грунта менее 2/3 толщины укладываемого слоя | |||
| Размещение мерзлого грунта — равномерное (не гнездами) на расстоянии более 1 м от поверхности откосов | -«- | -«- | |
| 15 | Подготовка насыпей для сооружения труб под вторые пути: | ||
| из глинистых грунтов высотой более 1 м — нарезать уступы шириной от 1 до 1,5 м с поперечным уклоном 0,01 — 0,02 | -«- | Измерительный (измерение лентой и откосным шаблоном) | |
| из дренирующих грунтов — удалить с откосов дерн и древесно-кустарниковую растительность и после этого разрыхлить откосы на глубину 10 — 15 см | -«- | Визуальный и измерительный (измерение глубины рыхления линейкой) | |
| 16 | Минимальная засыпка для пропуска паводковых вод грунтовой призмы труб: | ||
| круглых — на высоту d/2 | -«- | Измерительный (измерение рулеткой) | |
| прямоугольных — -«- Н/2 | -«- | То же | |
| МГТ — -«- d | -«- | -«- |
* При глубине заложения фундамента до 0,7 м пазухи следует засыпать грунтом на полную высоту и уплотнять машиной виброударного действия для стесненных условий на базе трактора ДТ-75 за два прохода по одному следу со скоростью 500 м/ч.
9.12. Надводные периодически подтопляемые откосы конусов, подходных насыпей, защитных и регуляционных сооружений должны быть предварительно спланированы, как правило, срезкой грунта. Подсыпка допускается при условии доведения ее плотности до проектной. Подводные постоянно затопленные откосы всех сооружений и склоны берегов и дна рек должны быть очищены от крупных предметов (остатков строительных конструкций, карчей, топляка и т.п.) и спланированы срезкой или подсыпкой в соответствии с требованиями проекта без последующего уплотнения.
9.13. Подготовку из набросного материала или геотекстиля в зимний период необходимо выполнять по грунту, очищенному от снега и наледи. Полотна геотекстиля следует расстилать с опережением относительно укладки плит не более 1 сут.
9.14. Бетонные и железобетонные плиты и элементы решетчатого покрытия следует изготовлять в соответствии с требованиями обязательных приложений 2, 3, 6 — 8 и рекомендуемых приложений 4 и 5 настоящих норм и правил с учетом их работы в зонах затопления или периодического подтопления.
9.15. Плиты и блоки решетки следует укладывать на откос от подошвы к гребню сооружения. В покрытии из плит швы следует омоноличивать до затопления откоса. На постоянно затопленные откосы или подводные склоны и дно реки покрытия из гибких плит необходимо укладывать картами площадью более 100 м2 в виде «чешуи» с нахлестом 0,5 — 1,5 м со специальных наплавных устройств в виде барабана или стапеля в соответствии с ППР. Швы между плитами в картах омоноличивать не следует.
9.16. Технические требования по укрепительным работам, а также методы и способы контроля приведены в табл.30.
Отсыпка и укрепление конусов насыпей у малых и средних мостов
Отсыпка прилегающих к устоям участков насыпей (на длине 2 м в уровне поверхности грунта с уклоном от моста 1:1) и конусов входит в общий комплекс работ по сооружению моста. Эту работу выполняют, как правило, мостовые подразделения, но иногда она поручается специализированным землеройным комплексам батальонов механизации (или мехколонн) за счет сметы на строительство моста.
Конуса и прилегающие к ним насыпи отсыпают дренирующим грунтом с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут. Отсыпку ведут слоями с тщательным уплотнением, которое начинают от бровки откоса и выполняют продольными ходами вокруг устоя. Для уплотнения грунта рекомендуется использовать виброударные машины или навесные вибротрамбовки, обеспечивающие требуемый коэффициент уплотнения (0,95) при толщине слоев 0,4…0,5 м. При использовании ручных электротрамбовок толщина уплотняемого слоя должна быть не более 0,15 м.
Места сопряжения насыпи с мостами являются опасными участками железнодорожных линий, требующими постоянного контроля и содержания в исправном состоянии. Для сохранения этой части насыпи и предохранения ее от разрушения в результате атмосферного воздействия, размыва водой и других неблагоприятных воздействий у всех мостов предусматривают мощение откосов конусов и части насыпи, прилегающей к ним (рисунок 7.13). Укрепление откосов конусов и насыпи производят только после их осадки.
Размеры в сантиметрах
Рисунок 7.13 — Общий вид укрепления конуса малого моста
У малых и средних мостов укрепительные работы выполняют по типовым проектам, а у больших — по специальным проектам. Откосы конусов укрепляют на всю высоту независимо от глубины подтопления и положения расчетного уровня воды. Конструкция укрепления в пределах уровня подтопления принимается в зависимости от скорости течения воды и материала.
Укрепление подмостовых русел малых мостов принимают по типовому проекту и только при соответствующем технико-экономическом обосновании.
Укрепление подмостовых русел средних мостов производят в исключительных случаях и осуществляют по специальным проектам.
Для укрепления конусов и русел под мостами применяют монолитный бетон, сборный бетон и железобетон, несортированный камень для каменной наброски и сортированный для мощения укладкой.
В пределах подтопления рекомендуется устраивать укрепление из сборных гибких бетонных плит толщиной 15 см, из бетонных плит размером в плане 100´100 см и толщиной 16 см, из монолитного бетона толщиной слоя 12 см с арматурной сеткой и из несортированного камня.
Для укрепления откосов конусов выше уровня расчетного паводка разработаны конструкции из сборных бетонных плит размером 49´49 см, из монолитного бетона толщиной слоя 8 см с арматурной сеткой и из несортированного камня.
Для изготовления сборных и сооружения монолитных конструкций укрепления применяют тяжелый бетон класса В20 по прочности на сжатие и морозостойкостью в зависимости от среднемесячной температуры наиболее холодного месяца в районе строительства. При температуре минус 10 °С и выше (умеренные условия) применяют бетон морозостойкости класса F200, при температуре ниже минус 10 °С (суровые и особо суровые условия) применяют бетон марки F300.
Для укреплений из камня применяют колотый или рваный камень прочностью не ниже 20 МПа (200 кгс/см 2 ) и плотностью не менее 2,0 т/м 3 .
Сборный бетон и железобетон применяют в виде плит П-1 и П‑2; гибких плит ГП1-75, ГП1-150 размером 1200´1200 мм, ГП2-75, ГП2-150 размером 2400´2400 мм; блоков упоров У-1 и У-2, укладываемых по подошве откосов конусов и насыпи; блоков упора У-3, устанавливаемых на бровке конуса (рисунок 7.14).
Сборные гибкие плиты ГП1 и ГП2 состоят из отдельных элементов квадратной формы с размером сторон 300 мм. Элементы соединены между собой металлическими стержнями диаметром 5 мм из высокопрочной стали покрытыми полиэтиленовой оболочкой. Гибкость плиты обеспечивается наличием между элементами зазора величиной 10 мм.
Бетонные плиты П-1 имеют форму квадрата со стороной 490 мм и срезанными углами, толщина плиты 100 мм. В плоскостях срезов углов предусмотрены арматурные петли, расположенные в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Петли предназначены для скрепления плит в единый ковер. Выпуски, расположенные в вертикальной плоскости используются, кроме того, и как монтажные.
Бетонные плиты П-2 квадратной формы со стороной 1000 мм и толщиной 160 мм. Применение укреплений из плит П-2 рекомендуется только при технико-экономическом обосновании.
Бетонные блоки упора У-1 и У-2 запроектированы в виде прямоугольной призмы сечением 400´500 мм длиной соответственно 1500 и 2000 мм. Для строповки блока предусмотрены две монтажные петли.
а — плита П-1; б — плита П-2; в — плиты ГП1-75(150); г — блок упора У-1 (У‑2); д — блок упора У-3; 1 — высокопрочная проволока d=5 мм; 2 – полиэтиленовая трубка
Рисунок 7.14 — Сборные блоки укрепления русел, конусов и откосов насыпи
Железобетонные блоки упора У-3 выполнены в виде изогнутой призмы высотой 750 мм. Кривизна блока соответствует кривизне бровки откоса конусов насыпи.
Укрепление откосов конусов и насыпи выполняют по подготовленному основанию. В качестве основания применяют щебеночную подготовку толщиной 10 см, слой водопроницаемого геотекстиля или комбинации геотекстиля со щебеночной подготовкой.
Щебеночную подготовку в качестве основания применяют при отсыпке конусов гравелистыми, щебеночными или крупнопесчаными грунтами. Геотекстильный водопроницаемый материал применяют в том случае, когда дренирующий материал конусов содержит большое количество пылеватых и глинистых частиц. Комбинированное основание целесообразно при отсыпке конусов из мелких и пылеватых легкоразмываемых песчаных грунтов. Тип основания под укрепление выбирают при проектировании конкретных сооружений, учитывая инженерно-геологические условия, рельеф местности, режим водотока и грунты конусов. Работы по укреплению откосов конусов и насыпи производят после стабилизации земляного полотна.
Укрепление монолитным бетоном (рисунок 7.15) осуществляют по тщательно выровненной поверхности, расчлененной на отдельные участки — карты. Размер сторон карты назначают от 1,5 до 3,0 м. Не рекомендуется применять карты слишком малых размеров и треугольные. Карты образуют асфальтовыми планками толщиной 3 см, высотой 6 см и длиной 50 см или антисептированными досками.
Армирование бетона производят металлической сеткой с ячейками 200х200 мм выполненной из арматуры класса А-1 диаметром 6 мм.
Работы по устройству укрепления из монолитного бетона выполняют в следующей последовательности: планировка откоса конуса и русла; уплотнение грунта трамбовками; устройство щебеночной (или другого типа) подготовки и ее уплотнение; разбивка укрепляемой поверхности на карты асфальтовыми планками и временное закрепление планок металлическими штырями диаметром 16…18 мм и длиной 200…250 мм; укладка металлической сетки на асфальтовые планки и бетонные кубики («сухари») высотой равной высоте планок; укладка по арматурной сетке асфальтовых планок верхнего ряда и их прикрепление проволочными скрутками к нижним планкам; заполнение карт бетонной смесью.
1 — щебеночная подготовка; 2 — асфальтовая планка; 3 — монолитный бетон; 4 — металлическая сетка с ячейками 200´200 из проволоки диаметром 6 мм
Рисунок 7.15 — Укрепление конуса и русла монолитным бетоном
Укладку бетонной смеси производят от упора вверх по откосу. Бетонная смесь подают в бадьях кранами соответствующей грузоподъемности. Уплотнение бетона выполняют площадочными вибраторами или виброрейками. Контроль прочности бетона осуществляют путем испытания образцов стандартного размера, изготовленных из укладываемой бетонной смеси.
Укрепление откосов конусов и насыпей сборными бетонными плитами П-1,размером 49´49 см рекомендуется применять у путепроводов, а также у мостов выше уровня подтопления на 0,25 м для малых и 0,5 м для средних мостов. Участки конусов и насыпи ниже этого уровня укрепляют, как правило, монолитным бетоном. На конусах, не затапливаемых водой, плиты П-1 укладывают по всей площади (рисунок 7.16).
Работы по устройству укреплений из плит П-1 выполняют в той же последовательности, как и при укреплении монолитным бетоном. При этом следует соблюдать условие, чтобы размеры сторон карт были кратными 50 см, т.е. длине стороны плиты с учетом зазора. Бетонные плиты укладывают на подготовленное основание по слою цементного раствора марки 200 толщиной 2 см. Внутри карты все плиты объединяют между собой омоноличиванием выпусков арматуры цементным раствором той же марки.
Заполнение карт производят последовательно. К работам на последующей карте приступают только после окончания работ на предшествующей. До начала разбивки поверхности на карты, в основании устраивают упор из блоков У-1 или У-2, а по бровке конуса укладывают блоки У-3. При отсутствии блоков упоры делают из монолитного бетона.
а — конструкция мощения; б — размеры карт; в — объединение плит в карте; 1 — щебеночная подготовка; 2 — плиты П-1; 3 — цементно-песчаный раствор; 4 — укрепление монолитным бетоном
Рисунок 7.16 — Укрепление конусов плитами П-1
Укрепление плитами П-2 допускается только при технико-экономической целесообразности (рисунок 7.17). Плиты укладывают на заранее подготовленное основание кранами, грузоподъемность которых принимается в зависимости от высоты конуса. Плиты укладывают с зазором 1…2 см. Образовавшиеся швы между плитами заделывают раствором марки 200.
1 — щебеночная подготовка; 2 — плита П-2; 3 – упор У-1 (У-2)
Рисунок 7.17 — Укрепление конуса и русла плитами П-2
Укрепление из гибких плит толщиной 7,5 см и размерами 1,2 и 2,4 м применяют только выше уровня подтопления откосов конусов и насыпей, а плиты толщиной 15 см применяют в укреплениях по всей площади, в том числе и затопляемой части конусов (рисунок 7.18).
1 — плита ГП1-75; 2 — арматура плиты класса А-III d=8 мм; 3 — соединительная арматура А-III диаметром 8 мм
Рисунок 7.18 — Укрепление конуса и русла плитами ГП-1-75
Плиты по подготовленному основанию укладывают краном. Строповка плит осуществляется с помощью траверсы, оснащенной четырьмя стропами. Укрепление плитами ГП-1(2) выполняют последовательной укладкой плит и соединением их с ранее уложенными. Соединения осуществляются приваркой стержней из стали марки 25Г2С (класса А-III) диаметром 8 мм к арматуре плиты. Соединительные стержни ставят по всему контуру, но, с целью экономии материала и времени, разрешается их ставить в плитах ГП-1 только по угловым, а в плитах ГП-2 — по угловым и двум средним элементам. В местах соединения плит и по контуру укрепления укладывают монолитный бетон класса В20. Толщину слоя монолитного бетона принимают равной толщине плиты.
Каменную наброску в качестве укрепления конусов и насыпи применяют по всей площади откосов без ограничений. Для этих целей используют, как правило, камень, полученный из карьера без предварительной сортировки. Рекомендуется для укрепления конусов использовать камень с крупностью фракций не более 40 см, фракций крупностью менее 5 см должно быть не более 20 %, средняя крупность фракций камня составляет 14…15 см.
Толщину укрепления каменной наброской на откосах конусов и насыпи выше уровня подтопления принимают не менее 40 см, а ниже уровня расчетного паводка — по расчету в зависимости от скорости течения воды и характеристики грунта насыпи (рисунок 7.19).
Устройство укрепления каменной наброской начинают с сооружения упора, конструкция которого определена проектом. Обычно его выполняют в виде каменной наброски в канаве глубиной 20…30 см. Подготовку основания — планировку поверхности, уплотнение грунта, укладку щебеночной подготовки или геотекстильных материалов выполняют, так же как и для других конструкций укрепления. Расчленение укрепляемой поверхности на карты не производят.
а — сопряжение с бровкой конуса; б — сопряжение конуса с руслом
Рисунок 7.19 — Укрепление конуса и русла каменной наброской
По подготовленному основанию рассыпают камень и уплотняют его электрическими или пневматическими трамбовками. Камень подают краном в контейнерах или поддонах. Для контроля толщины слоя каменной наброски по укрепляемой поверхности забивают металлические стержни, высота которых соответствует толщине слоя каменной наброски. Укладку камня ведут от упора вверх по откосу.
При использовании в качестве основания геотекстиля раскладку его ведут с низовой стороны конуса и русла. Каждое последующее полотно укладывают с нахлестом не менее, чем на 0,5 м. По контуру укрепления геотекстиль закладывают в канавы глубиной не менее 0,5 м и засыпают грунтом. При наличии блоков упоров или предохранительных откосов, полотнища геотекстиля заводят под них.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Способ укрепления конусов мостов и/или путепроводов
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для укрепления конусов мостов, путепроводов, откосов дорог, береговых линий, русел водоемов и т.п. Способ включает уплотнение насыпи, образующей конус, укладку геотекстильного материала, установку георешетки, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом и закрепление бетоном верхней и нижней части георешетки, образование бетонного упора. Новым является то, что полотнища геотекстильного материала укладывают сверху вниз по поверхности насыпи конуса с перехлестом и его закрепление, георешетку устанавливают отдельными секциями размером 5,25-7,0 на 1,0-2,5 м в растянутом состоянии, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом производят на всю толщину георешетки послойно минеральным материалом, а затем растительным почвогрунтом, после чего производят закрепление георешетки бетоном в нижней части по подошве конуса с образованием бетонных упоров. Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении прочности закрепляемых поверхностей, увеличении несущей способности, устойчивости к ветровой и водяной эрозии, а также увеличении срока службы возводимых сооружений. 1 ил.
Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для укрепления конусов мостов, путепроводов, откосов дорог, береговых линий, русел водоемов и т.п.
Известен способ укрепления откосов дорог, включающий выравнивание и планирование поверхности откоса, укладку сверху вниз и вперед по фронту работ георешетки, предварительно растянутой в рабочее положение. Фиксирование георешетки на нижнем слое откоса и между ее секциями производят посредством контурных анкеров. Ячейки георешетки наполняют растительным грунтом или каменными материалами. При использовании каменного материала для заполнения георешетки предварительно на нижний слой откоса укладывают полотна геотекстиля с нахлестом 10-15 см (см. RU 2090702 С1, МПК 6 Е 02 D 17/20, опубл. 20.09.1997).
Наиболее близким аналогом к предложенному изобретению является способ укрепления конусов мостов и/или путепроводов, включающий профилирование и уплотнение верхнего слоя насыпи, образующей конус, установку прослойки из нетканого геотекстильного материала, растягивание на конусе георешетки, которую крепят анкерами к грунтовой поверхности. Ячейки георешетки заполняют гранитным щебнем с морозостойкостью М-200. Ячейки георешетки в верхней части конуса шириной 1 м омоноличивают бетоном, а по подошве конуса устраивают бетонный упор (см. Львович Ю. М., Аливер Ю.А., Ким А.И. Геосинтетические и геопластиковые материалы в дорожном строительстве. ОИ «Автомобильные дороги», Информавтодор, М., 1998, вып. 5, с.10, 62).
Задачей изобретения является повышение прочности закрепляемых поверхностей, увеличение несущей способности, устойчивости к ветровой и водяной эрозии, а также увеличение срока службы возводимых сооружений.
Поставленная задача решается тем, что в способе укрепления конусов мостов и/или путепроводов, включающем уплотнение насыпи, образующей конус, укладку геотекстильного материала, установку георешетки, закрепление анкерами по поверхности конуса, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом и закрепление бетоном верхней части георешетки и нижней части георешетки по подошве конуса с образованием бетонного упора, полотнища геотекстильного материала укладывают сверху вниз по поверхности насыпи конуса с перехлестом в поперечном направлении на 40-50 см, и закрепляют, георешетку устанавливают отдельными секциями размеров 5,25-7,0 на 1,0-2,5 м в растянутом состоянии, при этом при уклоне конуса до 60 o используют георешетку с вертикальным швом, а при уклоне более 60 o используют георешетку с наклонным швом. Закрепление анкерами производят в верхней части насыпи конуса и в направлении сверху вниз в каждую ячейку георешетки, а в поперечном направлении — через ячейку, при этом верхнюю часть георешетки подводят под шкафную стенку моста и/или путепровода, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом производят на всю толщину георешетки послойно фракцией 3-10 мм, а затем фракцией 10-20 мм при соотношении фракций 1:10 до 10:1 или сначала минеральным материалом фракцией до 3 мм, а затем последовательно фракцией 3-10 мм и фракцией 10-20 мм в соотношении 2:1:10 до 4:2:4 соответственно, или минеральным материалом фракции 3-20 мм, а затем растительным почвогрунтом, после чего производят закрепление георешетки бетоном в нижней части по подошве конуса с образованием бетонных упоров размером 45-60 на 45-60 см и примыкающих к ним секций георешетки полосой шириной 0,8-1,2 м, а также прилегающих к шкафной стенке секций георешетки полосой шириной 0,8-1,2 м, при этом толщина слоя бетона в обоих случаях составляет 13-20 см.
Изобретение осуществляется следующим образом. Поверхность конуса путепровода, имеющего уклон 45 o , подлежащая укреплению, тщательно планируется и уплотняется. Уплотнение поверхности производят с помощью виброплиты площадью 1 м 2 , которую перемещают посредством электролебедки или вручную вверх и вниз по образующей конуса и вдоль по фронту работ с перекрытием следа на примерно 20%. Грунт уплотняют до достижения коэффициента уплотнения 0,9. На уплотненную поверхность конуса укладывают полотнища геотекстильного материала, например дорнита. Укладку осуществляют сверху вниз по поверхности конуса с перехлестами в поперечном направлении 45 см.
Частота установки анкеров зависит от условий местности и рельефа. Так, при уклоне конуса 1:1,25 анкеры устанавливают с шагом. Полотнища геотекстиля в верхней части закрепляют для предотвращения сдвижки полотен деревянными колышками либо металлическими анкерами, которые впоследствии вынимают. Шаг между колышками не регламентируется. Нижнюю часть полотен заводят в траншею по подошве конуса для образования бетонного упора.
После этого приступают к установке георешеток. Их устанавливают отдельными секциями в растянутом состоянии размером, например, 6,1 х 2,43 м. Секции растягивают до необходимого положения и временно закрепляют углы и края. Крепление осуществляют анкерами Г-образной формы. Анкеры изготавливают из арматуры А-1 диаметром 12, длиной 80-90 см. В верхней части откосов георешетку запускают на 25 см под шкафную стенку путепровода и закрепляют анкерами в каждую ячейку.
Между собой георешетки крепят сверху вниз в каждую ячейку, а в поперечном направлении — через ячейку.
Используют, например, георешетку «прудон-494» из полиэтиленовых полос высотой 10 см, соединенных между собой линейными вертикальными или наклонными швами, расположенными в шахматном порядке по ТУ 2246-002-07859300-97.
Георешетку устанавливают в пределах границ укреплений конусов.
Нижнюю часть георешеток заводят также в траншею по подошве конуса для образования бетонного упора.
В случае укрепления конуса путепровода, имеющего уклон более 60 o , используют георешетку с наклонным швом. Это обеспечивает повышение несущей способности укрепляемого конуса и гарантирует качественное заполнение георешетки минеральным материалом.
Затем производят заполнение георешеток минеральным материалом. Заполнение производят механизированным способом и вручную путем засыпки сверху на всю толщину георешетки и поверх решеток на 5 см. В качестве минерального материала преимущественно используют гранитный щебень. Сначала засыпают мелким щебнем фракций 3-10 мм, а затем — щебнем фракций 10-20 мм; соотношение фракций засыпаемого щебня — 2:8. Выбранное соотношение фракций используемого минерального материала обеспечивает получение более плотной упаковки заполнителя, что способствует повышению прочности закрепляемых поверхностей и предотвращает их вымывание и выветривание.
Далее минеральный материал выравнивают и при необходимости уплотняют.
В заключение производят бетонирование. В нижней части по подошве конуса заполняют траншею для образования упора непосредственно в опалубку с уплотнением глубинным вибратором, а также полосу георешеток, прилегающих к упору шириной 1м и толщиной 15 см.
В верхней части конуса возле шкафной стенки георешетку бетонируют также полосой шириной 1 м и толщиной слоя 15 см.
Для бетонирования используют бетон гидротехнический В 30, F 300, W 8.
На чертеже представлена схема укрепления конуса путепровода.
Изобретение позволяет повысить прочность и морозостойкость поверхности конусов мостов и путепроводов, сократить расходы на содержание конструкции и повысить ее надежность.
Способ укрепления конусов мостов и/или путепроводов, включающий уплотнение насыпи, образующей конус, укладку геотекстильного материала, установку георешетки, закрепление анкерами по поверхности конуса, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом и закрепление бетоном верхней части георешетки и нижней части георешетки по подошве конуса с образованием бетонного упора, отличающийся тем, что полотнища геотекстильного материала укладывают сверху вниз по поверхности насыпи конуса с перехлестом в поперечном направлении на 40-50 см и закрепляют, георешетку устанавливают отдельными секциями размером 5,25-7,0 на 1,0-2,5 м в растянутом состоянии, при этом при уклоне конуса до 60 o используют георешетку с вертикальным швом, а при уклоне более 60 o используют георешетку с наклонным швом, закрепление анкерами производят в верхней части насыпи конуса и в направлении сверху вниз в каждую ячейку георешетки, а в поперечном направлении — через ячейку, при этом верхнюю часть георешетки подводят под шкафную стенку моста и/или путепровода, заполнение ячеек георешетки минеральным материалом производят на всю толщину георешетки послойно фракцией 3-10 мм, а затем фракцией 10-20 мм при соотношении фракций 1: 10 до 10: 1, или сначала минеральным материалом фракцией до 3 мм, а затем последовательно фракцией 3-10 мм и фракцией 10-20 мм в соотношении 2: 1: 10 до 4: 2: 4 соответственно, или минеральным материалом фракции 3-20 мм, а затем растительным почвогрунтом, после чего производят закрепление георешетки бетоном в нижней части по подошве конуса с образованием бетонных упоров размером 45-60 на 45-60 см и примыкающих к ним секций георешетки полосой шириной 0,8-1,2 м, а также прилегающих к шкафной стенке секций георешетки полосой шириной 0,8-1,2 м, при этом толщина слоя бетона в обоих случаях составляет 13-20 см.
