Откосы неподтопляемых сооружений

Б. Откосы неподтопляемых сооружений

3.26. Неподтопляемые откосы дорожно-мостовых сооружений составляют наибольший объем укрепительных работ на автомобильных дорогах.

В районах с относительно малой опасностью проявления паводочных и других процессов при плоском и слабопересеченном рельефе местности укрепления непотопляемых откосов составляют 90 % от общей площади укрепительных работ, а при пересеченном и сильнопересеченном рельефе - от 60 до 70 %.

В районах с особой опасностью проявления паводочных и других процессов при плоском и слабопересеченном рельефе местности укрепления неподтопляемых откосов составляют 70 % от общей площади укрепительных работ, а при пересеченном и сильнопересеченном рельефе - от 40 до 60 %.

3.27. Основными факторами  воздействий на неподтопляемые откосы являются дождевые осадки, стекание талых и дождевых вод по поверхности откосов (склонов), грунтово-фильтрационные воды и температурные колебания воздуха, которые обуславливают: увлажнение земляного полотна, его промерзание, оттаивание, набухание и высушивание; водно-ветровую эрозию, проявление и движение воды вдоль дороги и различные формы нарушения местной устойчивости откосов и склонов.

Эти факторы в ряде случаев  являются определяющими и в нарушении  общей устойчивости неподтопляемых откосов и склонов.

Не менее важную роль в  возможности нарушения как местной, так и общей устойчивости откосов  и склонов могут сыграть высота и крутизна откосов (склонов), косогорность, а также характер и плотность грунтов земляного полотна (склонов) и их оснований.

3.28. Для защиты откосов  неподтопляемых насыпей и склонов от возможности всех форм нарушения их местной устойчивости необходимо использовать в определенных условиях конструкции укреплений всех трех групп: биологические, несущие и защитно-изолирующие.

3.29. Биологические типы  конструкций (посев трав, одерновка, посадка кустарника, плетневые и другие) применяют преимущественно для защиты откосов неподтопляемых насыпей, относительно сухих (нескальных) выемок и склонов в благоприятных погодно-климатических и грунтовых условиях.

Традиционные типы этих укреплений в определенных условиях неэффективны. В ряде районов их применение затруднено или невозможно из-за неблагоприятных  погодно-климатических, грунтовых и других условий, а также из-за отсутствия растительного грунта и материала.

Большинство из них не могут  быть применены в условиях, когда  начало их устойчивого функционирования определено: короткими сроками, периодами  наибольшего проявления дождевых атмосферных  осадков или повышенной эстетикой  ландшафтного восприятия.

3.30. Наиболее сложные условия  функционирования неподтопляемых откосов и склонов, выбора и назначения защитных конструкций возникают при необходимости укрепления:

·       конусов и откосов, сложенных легкоразмываемыми песчаными и глинистыми грунтами, склонными к особо опасным эрозионным деформациям;

·       откосов, сложенных глинистыми грунтами преимущественно тяжелыми суглинками или жирными глинами четвертичного и более, раннего периода), склонными к развитию локальных деформаций скольжения или пластического течения (табл. 3.3, б, в) с последующим образованием сплывов и оплывки, в случаях: 1) разуплотняющихся при снятии бытовой нагрузки глинистых грунтов (в выемках); 2) набухающих и усадочных грунтов при a > 10, m < 0,4 (см. приложение 1); 3) грунтов, опасных по химическому выветриванию;

Таблица 3.3

Формы нарушения местной  устойчивости неподтопляемых откосов
Название и форма нарушения		Воздействующие факторы
а) Начальные эрозионные деформации		Ударные воздействия дождей
б) Эрозионные деформации		Движение воды по поверхности  откосов
в) Локальные деформации скольжения		Промерзание-оттаивание, набухание-высушивание
г) Деформация пластического  течения		Промерзание-оттаивание, набухание-высушивание
д) Оплывины и сплывы		Промерзание-оттаивание, набухание-высушивание, влажность
е) Выносы грунта из насыпей  и выемок		Силовое воздействие грунтовых  и фильтрационных вод

·      откосов в случаях, когда имеется опасность быстрого перехода грунтов поверхностных слоев в текучее состояние с образованием сплывов и оплывин, а именно: 1) при разработке выемок в пылеватых грунтах и сооружении насыпей на них; 2) при разработке выемок в переувлажненных грунтах (коэффициент консистенции В > 0,5); 3) при наличии водонеустойчивых грунтов, переходящих при незначительном увеличении влажности в текучее состояние (грунты с числом пластичности меньше 12);

·      откосов и выемок из глинистых грунтов при наличии мест с локализованными выходами горизонтов грунтовых вод в случаях, когда имеется опасность возникновения выносов, сплывов и оплывин (взамен присыпных откосных дренажей);

·      откосов, сложенных глинистыми грунтами в стесненных условиях, когда необходимо увеличить их крутизну до величины большей, чем что определено расчетом на местную устойчивость (см. приложение 1), но не более крутизны, назначаемой из условия обеспечении общей устойчивости;

·      во всех случаях, когда необходимо срочно укреплять откосы в связи с вероятностью развития деформаций, в результате внезапных ливней, таяния мощных снегов, наличия дочетвертичных отложений грунтов и других опасных условий.

3.31. Для укрепления неподтопляемых откосов и склонов, указанных в пункте 3.30, и в других сложных условиях принято применять конструкции всех трех групп, комбинируя их между собой в зависимости от погодно-климатических и инженерно-геологических условий строительства.

3.32. Наибольшими возможностями  в условиях преимущественного  применения традиционных биологических  укреплений (см. пункты 3.29 и 3.30) обладают следующие конструкции и технологии:

·      биоинженерные конструкции и технологии в виде системы экстремального озеленения (5, 6, 17), биотекстилей и биоматов (Рис. 3.2, Рис. 3.3);

·      система зеленый Террамеш, система Террамеш и комбинированные с биоматами конструкции (Рис. 3.4);

·      сетка Макмат в сочетании с упорными конструкциями в виде цилиндрических или матрасно-тюфячных габионов (Рис. 3.5);

·      матрасы Геомак, а также их сочетания с сеткой Макмат, матрасно-тюфячными и другими конструкциями габионов (см. рис. 2.22, рис. 3.5).

Особенности конструкций, технологии строительства, а также потребности  в материалах этих типов укреплений отражены в разделе 2Г настоящих «Методических рекомендаций».

Все эти конструкции следует  применять взамен биологических  типов укреплений, рассмотренных  в пунктах 3.29 и 3.30.

3.33. Применение традиционных  защитно-изолирующих конструкций  в виде сборных (по типу РК-1 и РК-2) и монолитных с заполнением  ячеек растительным грунтом с  посевом трав, морозостойким неусадочным грунтом, гравийно-песчаными смесями; слоев из природных материалов и с использованием геотекстиля и пленок; пневмонабрызгных облегченных; биологических с использованием геотекстиля и полимерных пленок; защитных слоев из щебенисто-дресвяного или гравийно-песчаного грунта, ограничено в качестве самостоятельных типов укреплений для применения в условиях, обозначенных в пункте 3.30.

Рис. 3.2. Схемы защиты откосов с помощью биоматов:

а - по произрастающему  грунту, поверхность которого обработана гидропосевом; б - с укладкой растительного грунта; в - с укладкой двух слоев биоматов между слоями растительного грунта; 1 - биоматы; 2 - колышки; 3 - верховое крепление с дреной; 4 - грунт откоса; 5 - растительный грунт; 6 - биоматы соломенные; 7 - кокосовые биоматы; 8 - металлические (деревянные) колышки; 9 - грунт откоса, обработанного гидропосевом; 10 - подсыпка откоса (склона).

Рис. 3.3. Схема крепления  откосов с использованием биоматов и коробчатых габионов:

1 - открытая крышка  габиона; 2 - сетка двойного кручения, привязываемая к габиону; 3 - щебень  или гравий; 4 - соломенные биоматы; 5 - геотекстиль.

Рис. 3.4. Схемы укрепления откосов и склонов системами  зеленый Террамеш (а), зеленый Террамеш с биоматами (б) и комбинированной из них конструкцией (в):

1 - лицевая грань  системы зеленый Террамеш, выполненная из стальной сетки двойного кручения с гальфановым покрытием; 2 - кокосовые биоматы; 3 - армирующая панель; 4 - грунт засыпки, уплотненный до 1,6-1,7 т/м. куб.; 5 - колышки; 6 - растительный грунт; 7 - система Террамеш; 8 - система зеленый Террамеш; 9 - защита откосов с помощью биоматов.

Рис. 3.5.

3.34. Ограниченные возможности  традиционных защитно-изолирующих  конструкций для укрепления неподтопляемых откосов и склонов вызваны тем, что они не обладают универсальностью применения и необходимыми свойствами:

·       для обеспечения дренирования и противофильтрационных мероприятий;

·       для обеспечения выклинивания уровней грунтовых вод периодического действия с дебитом более 0,1 л/сек водоносного горизонта;

·       для обеспечения водоотвода вдоль подошвы земляного полотна и в кюветах выемок;

·       для применения в стесненных условиях расположения автомобильных дорог;

·       для возможности уменьшения или увеличения крутизны откосов;

·       для применения в случаях, не предусмотренных в типовых решениях (серии 3.503.9-78 и 503-0-48.87) по высотам и крутизне откосов, зонам дорожно-климатического районирования и другим вопросам.

3.35. Применение традиционных  несущих конструкций в виде: присыпных  берм из связного грунта с  пологими откосами; сборных решетчатых  с заполнением ячеек щебнем 40-70 мм, камнем 50-100 мм, грунтоцементом; усиленных и мощных пневмонабрызгных; сборных и монолитных бетонных и железобетонных плит; гибких железобетонных плит; гибких железобетонных решеток, каменных набросок для укрепления неподтопляемых откосов и склонов неэффективно из-за их высокой стоимости и значительной трудоемкости работ по их изготовлению и монтажу.

3.36. Эти конструкции, за  исключением сборных решетчатых  и пневмонабрызгных (усиленных и мощных), не предназначены типовыми решениями серии 3.503.9-78 (30) для применения по укреплению неподтопляемых откосов и склонов.

Поэтому их применение для  этих целей должно сопровождаться соответствующими технико-экономическими обоснованиями  и расчетами. При этом следует  учитывать, что эти конструкции  также имеют ограниченные возможности  для применения в укреплении неподтопляемых откосов, многие из которых отражены в пункте 3.33 настоящих «Методических рекомендаций».

3.37. К числу дополнительных  ограничений по возможности использования  традиционных несущих конструкций  следует отнести и их ограниченное  применение для стабилизации  и усиления откосов насыпей  и выемок, склонов и берегов,  а также для дренирования и  осушения грунтов нижней части  земляного полотна.

3.38. В сложных условия  проектирования (см. пункт 3.30) наибольшими возможностями и универсальностью применения по сравнению с традиционными защитно-изолирующими и несущими конструкциями, а также конструкциями сочетаний этих типов друг с другом обладают габионные конструкции.

3.39. Наиболее целесообразными  типами габионных конструкций для использования в сложных условиях проектирования (см. пункт 3.30), а также в условиях ограниченных возможностей традиционных защитно-изолирующих, несущих и сопрягаемых друг с другом этих конструкций (см. пункты 3.33, 3.35 и 3.36) являются:

·       система Террамеш и система зеленый Террамеш с использованием дренирующего грунта обратных засыпок и озеленением (см. рис. 3.4);

·       матрасно-тюфячные с минимальными стандартными размерами высот, равными 15, 17, 23 см с заполнением каменными материалами (Рис. 3.6) и с коробчатыми конструкциями упоров (Рис. 3.6);

·       матрасно-тюфячные и коробчатые противофильтрационные с заполнением битумной мастикой или водонепроницаемой мембраной (см. пункт 2.43).

3.40. Габионные конструкции целесообразны к использованию и находят применение при усилении, стабилизации неподтопляемых насыпей и подпорно-удерживающих сооружений. Конструктивные особенности этих конструкций и сооружений, а также рекомендации по их применению рассматриваются в разделе 5 настоящих «Методических рекомендаций».

Рис. 3.6. Схемы укрепления неподтопляемых откосов габионными конструкциями:

а - подмостовых конусов; б - насыпей при необходимости устройства водоотвода.