сопряжение моста с насыпью

Формула изобретения

1. Сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки, отличающееся тем, что сопряжение снабжено упругим основанием, на котором расположена подпорная стенка, причем упругое основание выполнено в виде двух поясов объемных георешеток, заполненных уплотненным гравием, и расположенного между поясами слоя уплотненного дренирующего грунта, заключенного в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала, с образованием по краям анкерных валиков из гравия, а нижний пояс объемных георешеток расположен на слое уплотненного гравия, при этом подпорная стенка выполнена с откосом с фронтальной стороны, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20 : 1, армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта, а в нижней части зазора между фронтальной стороной подпорной стенки и опорами устройства для восприятия вертикальной нагрузки устроен дренаж из гравия, причем фундамент опор содержит сваи, объединенные ростверком.

2. Сопряжение моста с насыпью по п.1, отличающееся тем, что объемные георешетки под гравий упругого основания представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием.

3. Сопряжение моста с насыпью по п.1 или 2, отличающееся тем, что торцы чередующихся прослоек подпорной стенки выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем, например дорнитом.

4. Сопряжение моста с насыпью по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что фундамент опор содержит дополнительные наклонные сваи.

5. Сопряжение моста с насыпью по пп.1 - 3, отличающееся тем, что оно снабжено открылками свайного фундамента опор, которые расположены под углом относительно оси моста 45 - 90^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано при строительстве мостов, путепроводов и эстакад на автомобильных дорогах, в том числе в сложных инженерно-геологических условиях.

Известен устой моста (см. а.с. N 1339186, кл. E 01 D 19/00, опубл. 1987 г. ) [1] . Устой моста [1] предназначен для сооружения основания на слабых грунтах и представляет собой объединенное в единую конструкцию устройство с совмещенными функциями восприятия вертикальной и горизонтальной нагрузок соответственно от пролетного строения и от бокового давления грунта насыпи, которое выполнено в виде армогрунтовой подпорной стенки из чередующихся прослоек геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта. На верхней прослойке подпорной стенки установлен диванный блок, на который опирается пролетное строение. На шкафной стенке диванного блока расположен один конец переходной плиты, другой конец которой опирается на щебеночную подушку и расположен на подходной насыпи.

Для уменьшения осадок подпорной стенки и их выравнивания в условиях слабых грунтов основания в [1] используется мембрана из геотекстильного материала.

Однако, наличия такой мембраны недостаточно и устой имеет ограниченное применение, поскольку в сложных инженерно-геологических условиях для пролетов мостов, длина которых более 24 метров, а также при устройстве узла сопряжения моста с высокими насыпями на слабых грунтах наблюдаются различные дислокация устоя и промежуточных опор из-за их различной деформативности.

За прототип выбрано сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки (см. а.с. N 727734, кл. МКИ E 01 D 7/00,1978 г.) [2].

Подпорная стенка для восприятия горизонтальной нагрузки от давления грунта насыпи выполнена в виде железобетонной уголковой конструкции. Это устройство устраняет влияние неравномерности дислокаций устоя и промежуточных опор.

Однако устройство [2] материалоемко и дорого по стоимости. Кроме того, устройство не может обеспечить надежной работы при больших высотах насыпи и слабых грунтах основания под ней, и для увеличения устойчивости под уголковой подпорной стенкой потребуется устройство мощного фундамента, что приведет к дополнительном расходам и ограничит область использования конструкции.

Кроме того [1], [2] не могут быть использованы при устройстве сопряжения моста с насыпью на геомассивах, склонных к оползневым явлениям, т.е. имеющих пониженный коэффициент устойчивости.

Задачей предложенного технического решения является обеспечение эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью и расширение возможностей его использования при одновременном снижении материалоемкости и стоимости.

Указанная задача решена за счет того, что предложено сопряжение моста с насыпью, содержащее устройство для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения, выполненное в виде установленных на фундаменте опор с оголовком, несущим пролетное строение, и переходную плиту, один конец которой расположен на шкафной стенке оголовка, а другой конец - на щебеночной подушке, подпорную стенку для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи, установленную с зазором с фронтальной стороны относительно опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки, согласно изобретению, сопряжение снабжено упругим основанием, на котором расположена подпорная стенка, причем упругое основание выполнено в виде двух поясов объемных георешеток, заполненных уплотненным гравием, и расположенного между поясами слоя уплотненного дренирующего грунта, заключенного в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала, с образованием по краям анкерных валиков из гравия, а нижний пояс объемных георешеток расположен на слое уплотненного гравия, при этом подпорная стенка выполнена с откосом с фронтальной стороны, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20:1 армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала и уплотненного дренирующего грунта, а в нижней части зазора между фронтальной стороной подпорной стенки и опорами устройства для восприятия вертикальной нагрузки устроен дренаж из гравия, причем фундамент опор содержит сваи, объединенные ростверком.

Кроме того, задача может быть решена за счет того, что объемные георешетки под гравий упругого основания представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием.

Кроме того, в предложенном сопряжении моста с насыпью торцы чередующихся прослоек подпорной стенки могут быть выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем, например дорнитом.

Кроме того, в предложенном сопряжении моста с насыпью фундамент опор может содержать дополнительные наклонные сваи.

Кроме того, сопряжение может быть снабжено открылками ростверка свайного фундамента опор, которые расположены под углом относительно оси моста, составляющим 45 - 90^o.

Технический результат, получаемый при использовании указанной совокупности признаков, заключается в обеспечении эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью для мостов, с требуемой длиной пролетов и требуемой высотой насыпи на слабых грунтах оснований путем увеличения коэффициента устойчивости и уменьшения и выравнивания осадок основания.

На фиг. 1 приведен разрез А-А конструкции предложенного сопряжения моста с насыпью вдоль оси моста.

На фиг. 2 приведен поперечный разрез Б-Б опор устройства для восприятия вертикальной нагрузки от пролетного строения.

На фиг. 3 раскрыт в увеличенном масштабе узел В, показан разрез конструкции торцов армогрунтовой подпорной стенки с фронтальной стороны.

На фиг. 4 приведен разрез Г-Г конструкции предложенного сопряжения моста с насыпью поперек оси моста

На фиг. 5 показана конструкция предложенного сопряжения моста с насыпью в плане, показано сечение Е-Е.

Предложенное сопряжение моста с насыпью содержит устройство для восприятия вертикальной нагрузки 1 от пролетного строения 2, выполненное в виде установленных на фундаменте 3 опор 4 с оголовком 5, несущим пролетное строение 2, и переходную плиту 6, один конец которой расположен на шкафной стенке 7 оголовка 5, а другой конец - на щебеночной подушке 8, подпорную стенку 9 для восприятия горизонтальной нагрузки от бокового давления грунта насыпи 10, установленную с зазором 11 с фронтальной стороны 12 относительно опор 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1. Устройство снабжено упругим основанием 13, на котором расположена подпорная стенка 9, выполненным в виде двух поясов 14,15 (нижнего и верхнего) объемных георешеток 16, заполненных уплотненным гравием 17, между которыми расположен слой уплотненного дренирующего грунта 18, заключенный в перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала 19 и образующий по краям анкерные валики 20 из гравия, а нижний пояс объемной георешетки 14 расположен на слое уплотненного гравия 21, подпорная стенка 9 выполнена с откосом 22 с фронтальной стороны 12, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20 : 1, армогрунтовой в виде чередующихся прослоек из геотекстильного материала 23 и уплотненного дренирующего грунта 24. В нижней части зазора 11 между фронтальной стороной 12 подпорной стенки 9 и опорами 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1 устроен дренаж 25 из гравия, а фундамент 3 опор 4 содержит сваи 26, объединенные ростверком 27.

Объемные георешетки 16 под гравий упругого основания 13 представляют собой сложенные гармошкой ячейки из полиэтиленовых пластин, раскрывающиеся перед засыпкой гравием.

Торцы 28 чередующихся прослоек подпорной стенки 9 выполнены с фронтальной стороны в виде дренажных призм 29 из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем 30, например дорнитом.

Фундамент 3 опор 4 может содержать дополнительные наклонные сваи 31.

Сопряжение моста с насыпью может быть снабжено открылками 32 ростверка 27 свайного фундамента 3 опор 4, при этом открылки 32 расположены под углом относительно оси моста, соответствующим 45 - 90^o.

Устройство работает следующим образом.

Сооружение сопряжения моста с насыпью осуществляется в следующей последовательности.

Сначала возводится устройство для восприятия вертикальной нагрузки 1 от пролетного строения 2, устанавливается фундамент 3 опор 4 - сваи 26, объединенные ростверком 27, устраивается опора 4 с оголовком 5 и шкафной стенкой 7. Затем отсыпается и уплотняется виброкатками слой уплотненного гравия 21 толщиной 20 см, на который укладывается нижний пояс 14 объемных георешеток 16, ячейки которых заполняются уплотненным гравием 17. После этого на нижний пояс объемных георешеток 14 с уплотненным гравием 17 расстилаются перекрещивающиеся вдоль и поперек ряды геотекстильного материала 19, которые по краям образуют анкерные валики 20 из гравия, обернутого геотехническим материалом 19. Затем отсыпается и уплотняется виброкатками слой дренирующего грунта 18, на который укладывается верхний ряд объемных георешетов 15, ячейки которого заполняются уплотненным гравием 17.

Таким образом формируется упругое основание 13, на котором располагается подпорная стенка 9, которая выполнена армогрунтовой.

Упругое основание 13 существенно уменьшает неравномерность осадок концевого участка подходной насыпи, чем и достигается долговременная сохранность дорожного покрытия и обеспечивается требуемая эксплуатационная надежность сопряжения моста с насыпью.

Подпорную стенку 9 располагают на упругом основании 13 - укладывают чередующиеся прослойки геотекстильного материала 23 и уплотненного дренирующего грунта 24. С фронтальной стороны 12 подпорная стенка 9 выполнен с откосом, угол наклона которого по отношению к вертикали соответствует отношению 20: 1, а торцы 28 прослоек выполнены в виде дренажных призм 29 из уплотненного гравия, обернутых дренирующим геотекстилем 30, например дорнитом. Этим достигается предотвращение суффозии грунта.

После возведения подпорной стенки 9 на ее верхней прослойке укладывается щебеночная подушка 8, на которую укладываются переходные плиты 6, опирающиеся одним концом на шкафную стенку 7 оголовка 5.

В нижней части зазора 11 между фронтальной стороной 12 армогрунтовой подпорной стенки 9 и опорами 4 устройства для восприятия вертикальной нагрузки 1 устроен дренаж 25 из гравия.

Длина чередующихся прослоек и их количество подбираются таким образом, чтобы обеспечить требуемый коэффициент устойчивости геомассива с насыпью. Если сопряжение моста с насыпью располагают на геомассиве, который после пригрузки его весом насыпи имеет коэффициент устойчивости K_уст > 1,0, но меньше значения, требуемого действующими нормами, т.е. K_уст < K_тр, то увеличением длины прослоек или увеличением их количества можно обеспечить требуемый коэффициент устойчивости геомассива с насыпью. Для увеличения устойчивости можно также установить дополнительно наклонные сваи 31 или ввести открылки 32, расположенные под углом относительно оси моста, соответствующим 45-90^o.

Технико-экономический эффект заключается в обеспечении эксплуатационной надежности предложенного сопряжения моста с насыпью при одновременном снижении стоимости и материалоемкости при строительстве в сложных инженерно-геологических условиях, в увеличении длины пролетов мостов до необходимых размеров, в увеличении высоты насыпей на слабых грунтах основания под ними, в увеличении коэффициента устойчивости и в выравнивании осадок основания.