защитное сооружение над подземными коммуникациями

Формула изобретения

ЗАЩИТНОЕ СООРУЖЕНИЕ НАД ПОДЗЕМНЫМИ КОММУНИКАЦИЯМИ, содержащее смонтированный в грунте над коммуникациями свод из блоков незамкнутой цилиндрической формы с расположенными горизонтально в нижней части блоков опорными элементами, отличающееся тем, что блоки и опорные элементы выполнены единой конструкцией по типу воротниковых звеньев оголовков водопропускного сооружения, в которых свод имеет цилиндрическую или овоидальную форму, опорные элементы направлены во внешние от свода стороны, установлены с опиранием на грунтовое основание отрытой до отметок низа коммуникаций траншеи и выполнены со стороны нижней поверхности профилированными в виде трапецеидальных выступов-впадин в поперечном сечении, причем воротниковые звенья соединены между собой закладными деталями или продольными анкерами, пропущенными в сквозные отверстия их цилиндричсеких или овоидальных участков и имеют ребра жесткости, размещенные с внешней от свода стороны между указанными участками и участками, образующими упомянутые опорные элементы, а по торцам крайних звеньев установлены перекрывающие плиты с вырезом в средней части для пропуска в указанный вырез коммуникационного трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к вспомогательным инженерным обустройствам, возводимым над действующими подземными коммуникациями (напорными и безнапорными водоводами, паропроводами, канализационными коллекторами, газопроводами и другими линейно вытянутыми сооружениями преимущественно на прочных грунтах основания при пересечении поверху их или параллельной прокладке), в зоне коммуникаций трасс новых или реконструируемых шоссейных, железных дорог с насыпью или без насыпи по земполотну или при строительстве стен, дамб как с постоянными, так и с временными подвижными нагрузками, а конкретно к защитному сооружению над подземными коммуникациями.

Известно защитное ограждение по теплосетям, выполненное в виде сводчатого канала, содержащее свод, выполненный по круговой кривой, опираемой на опорную сплошную раму, причем сопряжение концевых частей свода выполнено с опиранием на утолщенные части опорной рамы, выполненные при этом ступенчатого очертания в сечении, не допуская перемещения концевых частей свода по горизонтали. Помимо этого на опорной плите в средней ее части устpоены подушки, на которых смонтированы трубопроводы.

Однако эта конструкция неприемлема для защиты действующих подземных коммуникаций, т. к. она усложняет процесс монтажа опорных рам из-за необходимости подкапывания под трубопроводами для их установки, что требует отключения теплосети на период строительства.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является конструкция труб под насыпями, где трубы выполнены из круглых железобетонных звеньев соответствующего диаметра для пропуска грунтовых и дождевых вод, в основании которых уложены лекальные блоки, причем входные и выходные головки смонтированы из звеньев, срезанных по откосу насыпи и выполненных при этом с наклонными выступами, параллельными откосу насыпи по каждому из них, образуя воротниковые звенья блоков оголовка.

Недостатки данного технического решения:

конструктивное использование элементов труб с оголовками предназначено для пропуска грунтовых и дождевых вод, т. е. ограничено в применении;

конструктивное исполнение воротниковых звеньев блоков оголовков трубы предназначено лишь для выпуска грунтовых и дождевых вод, не являясь при этом несущей конструкцией;

конструкция неприемлема для использования ее в качестве защитного ограждения действующих подземных коммуникаций в связи с необходимостью отключения последних на период строительства.

Предлагаемое защитное сооружение над подземными коммуникациями отличается тем, что блоки и опорные элементы выполнены единой конструкцией по типу воротниковых звеньев оголовков водопускового сооружения, в которых опорные элементы направлены во внешние от свода стороны, установлены с опиранием на грунтовое основание отрытой до отметок низа коммуникаций траншеи и выполнены со стороны нижней поверхности профилированными в виде трапецеидальных выступов-впадин в поперечном сечении, причем воротниковые звенья сведены между собой закладными деталями или продольными анкерами, пропущенными в сквозные отверстия цилиндрических или овоидальных участков звеньев, и имеют ребра жесткости между выступающими опорными элементами и цилиндрическим или овоидальным участком с внешней от свода стороны, а по торцам крайних звеньев установлены перекрывающие торец плиты с вырезом в средней части, в который пропущен коммуникационный трубопровод.

Сопоставительный анализ предлагаемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается возможностью использования воротниковых звеньев не только в качестве блоков оголовков круглых труб, но и в качестве защитного сооружения над действующими подземными коммуникациями, обеспечивая расширение функциональных возможностей. Выполнение защитного сооружения с круговой кривой по средней части воротниковых звеньев, обращенных наружной гранью к грунту засыпки траншеи местным грунтом и весовой пригрузке, снижает силовое воздействие весовой пригрузки и горизонтальные силы бокового давления грунта, кроме того, выступающие части опорных элементов, выполненные в горизонтальной плоскости, а точнее в плоскости основания траншеи в уровне заложения подземных коммуникаций, увеличивают площадь опирания звеньев на грунт, а профилированная нижняя поверхность опорных элементов в местах сопряжения с грунтом дна траншеи, выполненная чередованием трапецеидальных выступов и впадин, увеличивает сопротивление перемещению опорных элементов при действии горизонтальных сил бокового давления грунта, кроме того, звенья соединены между собой на анкерах, пропущенных в отверстиях воротниковых звеньев или на закладных деталях, что обеспечивает единую работу звеньев по длине коммуникаций. Вариантное же исполнение средней части звеньев по типу овоида снижает весовую пригрузку на них за счет увеличения площади соприкосновения грунта с наружной поверхностью воротниковых звеньев. Монтаж плит по торцам защитного ограждения не допускает попадания грунта засыпки траншеи и бокового его воздействия на коммуникации. И наконец, защитное ограждение, выполненное из воротниковых звеньев, снижает бетоноемкость сооружения по сравнению с аналогом, что удешевляет стоимость строительства. Ребра же жесткости, соединяющие выступающие части опорных элементов со средней частью звеньев, не допускают излома в месте их сопряжения, что повышает эксплуатационную надежность всего сооружения.

На фиг. 1 показано сечение защитного сооружения; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2.

Защитное сооружение над подземными коммуникациями содержит ограждение 1 из воротниковых звеньев 2, смонтированных по длине существующих подземных коммуникаций 3 в разрытой траншее 4 с опиранием выступающими частями опорных элементов 5 на грунтовое основание 6 траншеи 4 в уровне низа подземных коммуникаций 3, причем выступающие части опорных элементов 5 выполнены в горизонтальной плоскости по каждому из звеньев 2, а средняя часть 7 звеньев 2 выполнена по круговой кривой или овоиду. Воротниковые звенья 2 скреплены между собой по длине защищаемых коммуникаций 3 продольными анкерами 8, пропущенными через сквозные отверстия 9 в звеньях 2 или на закладных деталях 10, при этом по наружной поверхности 11 защищаемого ограждения 1, отсыпан грунт от разработки траншеи 4 с уплотнением последнего, а выше устроена весовая пригрузка 12 из намечаемых сооружений, по торцам же защитного ограждения 1 смонтированы плиты 13 с очертанием в виде круговой кривой или овоида, опираемые на торцовые грани 14 звеньев 2 защитного ограждения 1 и нанизанные вырезом 15 на существующие коммуникации 3. Сопрягаемая нижняя поверхность выступающих частей опорных элементов 5 с грунтом ниже основания траншеи 4 выполнена чередованием трапецеидальных выступов 16 и впадин 17. Выступающие части опорных элементов 5 и средняя часть 7 звеньев 2 снабжены по наружной поверхности 11 ребрами жесткости 18.

Защитное сооружение над подземными коммуникациями работает следующим образом.

Возведенная весовая пригрузка 12 над ограждением 1 как своим статическим весом при строительстве стен и дамб, так и совместным весом при строительстве земполотна шоссейных, железных дорог с динамическими воздействиями от подвижного транспорта, а также весом грунта траншеи 4 воспринимается ограждением 1, защищая и не допуская перегрузок от вертикального давления грунта и бокового активного давления горизонтальных сил на подземные коммуникации 3. Указанные силы, воспринимаемые ограждением 1, горизонтальными выступающими частями опорных элементов 5 и средней частью 7 передаются на нижележащие плотные грунты, компенсируя силовые воздействия нормальным сопротивлением последних, при этом выполненная по круговой или в виде овоида средняя часть 7 воротниковых звеньев 2, испытывая меньшее давление от силовых воздействий, обеспечивает снижение этого давления на грунтовое основание 6, расширяя минимальные значения нормативного сопротивления грунта ниже грунтового основания, помимо этого горизонтальные возросшие силы активного давления, воздействуя на боковые грани звеньев 2, при обжатии ограждения 1 из звеньев 2 компенсируют эти силы за счет профилирования нижних поверхностей выступающих частей опорных элементов, выполненных из выступов 16 и впадин 17, оказывающих сопротивление перемещению выступающих частей опорных элементов 5 в направлении друг к другу, противодействуя обжатию воротниковых звеньев 2, этому противодействию способствуют и ребра жесткости 18, которые, в свою очередь, компенсируют скалывающее напряжение, возникающее между выступающими частями опорных элементов и средней частью 7 звеньев 2, снижению обжатия звеньев способствует и снижение давления горизонтальных сил за счет круговой поверхности средней части 7 звеньев 2. Изменяющаяся весовая пригрузка 12 по длине подземных коммуникаций 3 компенсирована жестким соединением воротниковых звеньев 2 по наружной их поверхности 11 на закладных деталях 10 или анкерах 8, пропущенных в сквозные отверстия 9 в звеньях 2, перераспределяющих это давление. Кроме того, горизонтальные силы, оказывающие воздействие по торцам ограждения 1, компенсированы плитами 13, опираемыми на торцевые грани 14 звеньев 2 и нанизанными вырезом 15 на коммуникации 3, не допуская при этом попадания грунта на последние.

Использование предлагаемого технического решения позволит обеспечить экономичность работ за счет снижения бетоноемкости ограждения из воротниковых звеньев и снижение весовой пригрузки, приходящейся на большую площадь по средней части звена, за счет круговой кривой. Применение звеньев с овоидальной кривой в средней их части позволит обеспечить добавочное снижение весовой пригрузки. Выполнение звеньев по круговой кривой или овоидальной по средней их части снижает и горизонтальное воздействие от активного давления грунта также за счет кривизны звеньев. Профилированная поверхность выступающих частей опорных элементов с устройством выступов и впадин повышает сопротивление перемещению опорных элементов при их сжатии горизонтальными силами и давлении от весовой пригрузки, в свою очередь, профилированная поверхность опорных элементов снижает давление на грунт за счет увеличения площади, соприкасаемой с грунтом. Наличие ребер жесткости между опорными элементами и средней частью звеньев обеспечивает эксплуатационную надежность работы ограждения, не допуская проявления скалывающих напряжений в местах их сопряжения. Соединение звеньев между собой на анкерах или закладных деталях обеспечивает единую работу сооружения, не допуская просадок отдельных звеньев. Смонтированные же плиты по торцам сооружения препятствуют попаданию грунта на тело коммуникаций, а следовательно, и не допускают чрезмерного давления грунта, в особенности с учетом его весовой пригрузки. Использование данного сооружения обеспечивает выполнение работ без отключения системы коммуникаций и защиту ранее построенных подземных коммуникаций при намечаемых пересечениях с весовой пригрузкой, расширит функциональные возможности воротниковых звеньев оголовков водопропускных труб за счет их использования в качестве несущего защитного сооружения над подземными коммуникациями.