Классификация оползней

Разрушения и повреждения мостов, нарушающие условия их нормальной эксплуатации, влекут за собой не только огромные финансовые и материальные затраты, но и тяжелые социальные последствия, связанные с нарушением транспортных коммуникаций целых регионов.

Если вопросы защиты линейных сооружений, таких как земляное полотно железных и автомобильных дорог, достаточно проработаны как в теоретическом плане, так и в плане конструктивно-технологических решений и нормативной базы , то этого нельзя сказать о мостостроении. Подтверждением тому являются далеко не единичные случаи разрушения и повреждения мостовых сооружений, приводящие к аварийным ситуациям, в ликвидации которых непосредственное участие принимал НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС и автор этой статьи.

Мост через р. Дон в г. Ростове-на-Дону у Аксая был поврежден вследствие оползневых явлений, активизировавшихся после пригрузки склона весом подходной насыпи. Устой моста, запроектированный и построенный без учета оползневой опасности, сместился и зажал металлическое пролетное строение, которое при высоких температурах жаркого лета потеряло устойчивость. Запроектированные под руководством НИЦ "Мосты" противооползневые удерживающие конструкции защитили как существующий, так и вновь построенный мосты через р. Дон.

Мост через р. Чусовую на автодороге Пермь—Березники претерпел аварийную ситуацию в период строительства. При частичной отсыпке подходной насыпи проектной высотой 30 м возник мощный оползень выдавливания слабых грунтов основания насыпи, сместивший уже возведенный устой моста. Авария была ликвидирована путем армирования концевого участка насыпи, запроектированного под руководством НИЦ "Мосты" Пермь-Березники после восстановления насыпи и устройства противооползневой армогрунтовой системы

Ворошиловский городской мост в г. Ростове-на-Дону построен без предусмотренных проектом противооползневых мероприятий и в настоящее время подвергается активным оползневым воздействиям, угрожающим его эксплуатационной надежности.

Опоры запроектированного Воронежским филиалом Гипродорнии моста через р.Тарусу в районе Серпухова, расположенные на потенциально оползневом склоне, были смещены в период строительства активизировавшимся оползнем на значительную величину, что потребовало проектирования и возведения новых опор.

При строительстве виадука через ущелье р. Чемитоквадже в районе г. Сочи с 9-бальной сейсмикой на левобережном склоне, где возводились высокие опоры моста, сложенном мергелями с крутопадающими в сторону пролета слоями, произошел сдвиг крупного блока пород, повлекший гибель человека и строительной техники. В НИЦ "Мосты" были запроектированы оригинальные противооползневые пояса с глубинными напрягаемыми анкерами. Готовая конструкция моста, за которую авторы были удостоены Государственной премии, показана на рис. 1

Строящийся внеклассный мост через р. Волгу в г. Ульяновске расположен в районе знаменитого ульяновского косогора, характеризующегося мощными оползневыми проявлениями. Как показали исследования, коэффициент устойчивости склона в створе моста составляет 1,19, что явно недостаточно для обеспечения безопасности такого уникального сооружения. Однако серьезных противооползневых удерживающих сооружений, гарантирующих эксплуатационную надежность моста в течение 100-120 лет, не предусмотрено.

Перечень таких сооружений можно было бы продолжить. Назрела острая необходимость в пересмотре бытующих пока подходов к обеспечению защиты мостов от оползней, т.к. существующее положение становится угрожающим.

Концепция нового взгляда на проблему защиты мостов от оползней состоит в системном подходе ко всему комплексу, включающему инженерно-геологические изыскания, вариантное проектирование, технологический регламент и строительство. Остановимся кратко на этих аспектах.

Рис. 1 Общий вид виадука через ущелье р. Чемитоквадже

 

При проведении инженерно-геологических изысканий под строительство моста, как правило, ограничиваются разрезом по его оси, заканчивающимся по концам мостового перехода. При этом концом моста считается шкафная стенка устоя. Это принципиально неверно и неприемлемо. Инженерно-геологические изыскания должны охватывать прилегающие склоны и значительные участки будущих подходных насыпей, с обязательной оползневой съемкой, которая позволит изучить структуру геомассива, обнаружить активные или стабилизировавшиеся оползневые участки, выявить потенциальную оползневую опасность, сделать прогноз развития оползневых процессов с учетом возможных техногенных воздействий.

При проектировании моста должны учитываться изменения напряженно-деформированного состояния геомассива склона после их пригрузки весом подходных насыпей и возможные нарушения гидрогеологического режима склона в процессе строительства и после его завершения. При этом противооползневые мероприятия, включая противооползневые удерживающие конструкции, должны входить в комплект проектной документации мостового перехода. Нельзя отделять мост от концевых участков подходных насыпей, влияющих, а иногда и предопределяющих схему моста и его эксплуатационную надежность.

Что касается расчетной части, то, по нашему многолетнему, обширному и достаточно успешному опыту, наиболее достоверные результаты и наиболее полную информацию с учетом всевозможных факторов дает применение метода Г.М. Шахунянца. Этот метод строго теоретически обоснован, имеет графическое и аналитическое решения, позволяет выполнять инженерные расчеты, в том числе и с применением программных средств и современной вычислительной техники. Подмена строгих положений строительной механики грунтов новомодными вычислительными комплексами подобна попытке уточнить теорему Пифагора с помощью метода конечных элементов.

И, безусловно, расчеты устойчивости на глубокий сдвиг с захватом грунтов основания должны проводиться в каждом случае, а не только для подходных насыпей высотой 12 м и более, как этого требуют современные нормы. Коэффициент устойчивости при этом должен быть никак не менее 1,4, что полностью согласуется с требованиями, предъявляемыми к надежности мостов.

При проектировании сопряжений мостов с геомассивами склонов и подходных насыпей и противооползневых сооружений следует учитывать, что мост при его взаимодействии с оползневым склоном представляет собой локальное сооружение по сравнению с оползневым склоном, имеющим значительную протяженность. При этом возникают пространственные задачи, радикально отличающиеся от расчетов линейных сооружений, таких как железнодорожные и автодорожные насыпи. Специальные конструкции устоев и опор мостов, разработанные в НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС, позволяют оптимальным образом обеспечить их защиту от оползневых воздействий или обеспечить достаточную толерантность этих конструкций к воздействию оползня .

При устройстве противооползневой удерживающей конструкции из буровых свай и значительной мощности оползневого массива приходится устраивать несколько рядов этих свай. Но и в этом случае не всегда удается выполнить условие прочности свай на действие изгибающего момента и поперечной силы для восприятия огромных величин оползневых давлений. Кроме того, при расположении оси противооползневой удерживающей конструкции из рядов буровых свай перпендикулярно оси моста и направлению скольжения оползня эту противооползневую конструкцию приходится устраивать значительной протяженности для защиты створа моста. Такое решение оказывается настолько дорогим, что не позволяет включить его в смету мостового перехода. Вместе с тем в задачу защиты моста от оползневого воздействия не входит защита всего прилегающего к мостовому переходу оползневого участка склона. Поэтому весьма эффективным представляется вычленение створа моста и концевого участка подходной насыпи из оползневого геомассива склона продольными рядами буровых свай. Такой ряд, объединенный ростверком, будет иметь очень большую жесткость и, разрезая тело оползня, не будет подвержен прямому воздействию оползневого давления.

Весьма эффективными в защите мостов от оползней и обеспечении надежности сооружения при минимальных затратах оказались армогрунтовые системы. Многофункциональные армогрунтовые системы были применены при строительстве моста через р. Ликову на реконструкции правительственной трассы Киевского шоссе до аэропорта Внуково. Они позволили разместить устои на потенциально оползневых склонах. Это дало возможность значительно сократить длину моста и облегчить устои благодаря использованию схемы устоев с раздельными функциями , разработанной в НИЦ "Мосты" совместно с ОАО "Союздорпроект". Армирующие прослойки из высокопрочной геосинтетики или геопластиков должны пересекать расчетную опасную поверхность скольжения. Суммарное усилие в этих прослойках должно обеспечивать требуемый коэффициент устойчивости геомассива склона и подходной насыпи. Готовые конструкции моста через р. Ликову на Киевском шоссе показаны на рис. 2

Для возведения надежных армогрунтовых систем в настоящее время зарубежными фирмами выпускается широкий ассортимент геосинтетических и геопластиковых материалов высокой прочности и долговечности. К таким материалам следует отнести георешетки фирмы Tensar International (Великобритания) и Huesker Sin-thetik (Германия), уже широко применяющиеся в отечественном транспортном строительстве. Вместе с тем на российский рынок проникают несертифицированные и контрафактные продукты, поставляемые некоторыми коммерческими структурами, что должно самым серьезным образом настораживать проектировщиков.

Технология строительства мостов и их сопряжений с геомассивами склонов и насыпей должна строго соответствовать требованиям детальных технологических регламентов, в которых должны быть предусмотрены очередность возведения противооползневых сооружений, а также проведение иных противооползневых мероприятий; должны быть разработаны такие технологии возведения опор и ведения строительных работ на склонах, которые не вызвали бы активизацию стабилизировавшихся оползней (нарушение гидрогеологического режима склона, его обводнение, недопустимые динамические воздействия, подрезку склонов, отсыпку подъездных дорог, нарушающих статику склонов и т.п.).

 

Рис.2 Общий вид моста через р. Ликову на Киевском шоссе (2006 г.)

 

 

Заключение

Существующее положение с нормативной базой по защите мостов от оползней является неудовлетворительным. Этот вопрос должен быть радикально решен в кратчайшее время в рамках реформы технического регулирования в РФ.

Только системный подход к изысканиям, проектированию и строительству мостовых сооружений может обеспечить их надежную защиту от оползней, требуемую безопасность, живучесть и долговечность сооружений.

В проектах мостов должны использоваться соответствующие конструкции устоев и опор мостов, обеспечивающие их надежную защиту от оползневых воздействий.

При расчетах устойчивости узлов сопряжения мостов с геомассивами склонов и подходных насыпей наиболее надежным является метод проф. Г.М. Шаху-нянца. Необходимо учитывать особенности пространственных задач взаимодействия моста с оползневыми склонами.

Эффективным методом защиты мостов от оползней при обеспечении их необходимой надежности является использование армогрунтовых систем, что подтверждается практикой строительства.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1.СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. — М.: Минстрой России, ГП ЦПП, 1996.

2.Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь.— М.: Транспорт, 1987.

3.Соколов А.Д., Солодунин А.Н. и др. Устой моста. Патент РФ на изобретение № 2136807 от 25.12.98. Бюл. № 25, 10.09.99.

4.Соколов АД., Солодунин А.Н. и др. Сопряжение моста с насыпью. Патент РФ на изобретение № 2136809 от 10.08.99. Бюл. № 25, 10.09.99.

5.Соколов АД., Солодунин А.Н. и др. Опора моста. Патент РФ на изобретение № 2140484 от 01.04.99. Бюл. № 30, 27.10.99.

6.Соколов А.Д., Беда В.И., Балючик ЭА. Опора моста. Патент РФ на изобретение № 2145988 от 14.07.99. Бюл. № 6, 27.02.2000.

7.Соколов АД., Солодунин А.Н. Армогрунтовые системы мостов и транспортных развязок // Автомобильные дороги, 2006, № 6, С. 52-56 и 2006, № 7, С. 38-43.

8.Соколов АД., Солодунин А.Н. Армогрунтовые конструкции устоев с раздельными функциями моста через р. Ликова // Дороги и мосты, 2006, вып. 15/1, С. 119-126.