Требования к исходным данным для проектирования

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 13Следующая ⇒

6.2.1 Исходные данные для проектирования должны содержать необходимую информацию для расчета величин действующих на габионные конструкции нагрузок, назначения основных параметров сооружений и технико-экономической оценки предлагаемых вариантов проектных решений.

6.2.2 Исходные данные для проектирования должны основываться на обобщенной информации, охватывающей все виды инженерно-изыскательских работ (геодезических, геологических, гидрометеорологических, экологических), выполненных на исследуемом участке автомобильной дороги. Инженерные изыскания следует проводить по заданию проектной организации в соответствии с требованиями СП 47.13330 и рекомендациями настоящего методического документа.

6.2.3 Границы района изысканий устанавливаются по материалам рекогносцировочных обследований и уточняются при последующих исследовательских работах. Они должны охватывать не только участок дороги, подлежащий защите, но и сопредельные с ним участки.

6.2.4 Инженерно-геодезические изыскания следует выполнять в соответствии с требованиями [3] для получения топографо-геодезических планов и поперечных профилей исследуемого участка в масштабе 1:500 или 1:1000 с указанием трассы автомобильной дороги.

6.2.5 Инженерно-геологические изыскания выполняются в соответствии с требованиями [4 9] для получения фактических материалов о геологическом строении рассматриваемого участка дороги, физико-механических характеристиках грунтов, а также об опасных геологических процессах (оползнях, обвалах и др.), развитых в его пределах или прилегающей территории.

6.2.6 Основными характеристиками грунтов, используемых при проектировании сооружений из габионных конструкций, являются удельный вес грунта, сцепление и угол внутреннего трения. Расчетные значения данных характеристик определяются по материалам полевых или лабораторных испытаний образцов грунтов, в соответствии с ГОСТ 20522 и СП 22.13330.

6.2.7 В районах развития склоновых процессов в рамках инженерных изысканий в соответствии СП 47.13330 производится анализ устойчивости склонов и откосов автомобильных дорог с целью выявления неустойчивых участков. Расчеты устойчивости рекомендуется выполнять согласно [10* 12] общепринятыми методами теории предельного равновесия с разбиением призмы оползания на отсеки (методы Моргенштерна - Прайса, Шахунянца, Бишопа и др.), а также методом конечных элементов с использованием метода снижения прочностных характеристик и упругопластической модели грунтов. Для участков с коэффициентом устойчивости меньше нормативного значения дается прогноз состояния откоса или склона в зависимости от изменения техногенных и природных условий, а также рассматриваются варианты мероприятий по усилению и стабилизации.

________________

* См. раздел Библиография, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

6.2.8 При проектировании габионного сооружения, находящегося в зоне влияния речного потока, необходимо дополнительно выполнять подробные гидрологические исследования режима реки в соответствии с [13] и [14], результаты которых должны содержать следующие данные:

- длину и источники питания реки, площадь ее водосборного бассейна;

- ширину, глубину и уклон русла;

- тип руслового процесса на исследуемом участке, оценку характера глубинных и плановых деформаций русла и поймы;

- скорость течения, расход и отметки уровня реки в межень и в паводки, их повторяемость и обеспеченность;

- характеристику паводков, их интенсивность и продолжительность, границы затопления местности;

- высоту, длину, период и обеспеченность ветровых волн;

- продолжительность ледоходов, сведения о толщине и плотности ледяного покрова;

- наличие и характер карчехода (применительно к отдельным деревьям, их длине и диаметру).

6.2.9 Инженерно-экологические изыскания выполняются в соответствии с требованиями [15] с целью получения исходных данных для оценки воздействия на окружающую среду, предотвращения или снижения неблагоприятных последствий строительства сооружений из габионных конструкций на автомобильных дорогах.

6.2.10 По результатам выполненных инженерных изысканий составляются рекомендации по выбору принципиальных схем сооружений из габионных конструкций и выполняется прогноз изменений инженерно-геологических, экологических и др. условий с учетом природных и техногенных факторов на расчетный срок эксплуатации участка автомобильной дороги.

Подпорные стены

6.3.1 Подпорные стены из габионных конструкций применяются для укрепления откосов и склонов автомобильных дорог, а также для устройства съездов транспортных развязок и других дорожных сооружений в стесненных условиях. К основным рекомендуемым типам габионных стен, используемым в качестве подпорных сооружений (рисунок 7), относятся:

- массивно-объемные стены (см. 6.3.2);

- армогрунтовые стены (см. 6.3.3).

6.3.2 При проектировании массивно-объемных стен принимается, что габионные конструкции работают как единое целое против сдвига и опрокидывания под воздействием внешних сдвигающих сил, а их устойчивость обеспечивается собственным весом стены.

Высота массивно-объемных габионных стен не должна превышать 7 8 м. В случае, если необходимо выполнить более высокую подпорную стену, требуется предусматривать устройство промежуточных берм, ширина которых должна быть не менее 3 м, или использовать габионные стены с армирующей панелью.

6.3.3 Армогрунтовые стены представляют собой подпорные сооружения, выполненные из коробчатых габионов с армирующей панелью. В данных сооружениях их устойчивость обеспечивается весом грунта, который за счет армирующих панелей объединен в единый массив. При этом армирующие панели, создавая дополнительные связи между частицами грунта, вызывают перераспределение усилий, обеспечивая тем самым передачу напряжений с перегруженных зон и вовлекая в работу недогруженные. При проектировании армогрунтовых габионных стен помимо положений настоящего методического документа рекомендуется также соблюдать указания [16] и [17].

6.3.4 Лицевые грани габионных подпорных стен могут выполняться как гладкими (вертикальными или наклонными) так и ступенчатыми (рисунок 7). При этом необходимо придерживаться следующих рекомендаций:

- ступенчатая форма образуется путем смещения габионов друг относительно друга не менее чем на 0,2 м;

- величина "свеса" верхних габионов над нижними на задней грани сооружения не должна превышать половины ширины габиона.

6.3.5 Для повышения эстетических качеств габионных подпорных стен со ступенчатой лицевой гранью, допускается частичное заполнение верхней не несущей части коробчатых габионов слоем растительного грунта (рисунок 8).

6.3.6 Обратную засыпку выемок и пазух, образующихся при возведении массивно-объемных габионных стен, следует производить несвязным грунтом, обеспечивающим хороший отвод подземных вод и наименьшую осадку. Допускается использовать местные связные грунты - супеси и сухие суглинки, при условии устройства соответствующих дренажных мероприятий. Уплотнение обратной засыпки следует производить с коэффициентом уплотнения не менее 0,95.

а - массивно-объемная стена с вертикальной лицевой гранью; б - армогрунтовая стена со ступенчатой лицевой гранью;

1 - защищаемая дорога; 2 - габионные конструкции; 3 - армирующие панели

Рисунок 7 - Виды подпорных стен из габионных конструкций

1 - геотекстиль; 2 - растительный грунт; 3 - каменный заполнитель

Рисунок 8 - Заполнение коробчатых габионных конструкций растительным грунтом

6.3.7 При проектировании армогрунтовых габионных стен к материалам обратной засыпки помимо указаний 6.3.6, предъявляются дополнительные требования. Для обеспечения надежной работы армогрунтовых сооружений в качестве материала, укладываемого позади лицевой грани, рекомендуется применять зернистый, свободно дренирующий материал, отвечающий следующим условиям:

- не более 20% от общей массы материала должно быть мельче 0,075 мм;

- не более 10% от общей массы материала должно быть больше, чем 100 мм;

- максимальный размер частиц грунта засыпки не должен быть больше, чем 150 мм;

- плотность материала засыпки после уплотнения должна составлять не менее 1,8 кН/м .

В качестве обратной засыпки для армогрунтовых габионных стен допускается использовать различные смеси материалов (например, песка и гравия), в том числе, полученных с помощью химических методов стабилизации. При этом требуется обеспечивать величину угла внутреннего трения грунта обратной засыпки не менее 28 30 град.

6.3.8 Для предотвращения вымывания мелких частиц грунта в зоне контакта с обратной засыпкой, а также по основанию габионных сооружений (за исключением противоразмывного фартука в берегозащитных сооружениях) рекомендуется укладывать фильтр из геотекстильного материала (см. 6.1.6).

6.3.9 Основанием габионных подпорных стен чаще всего служат грунты в их естественном природном состоянии. В случае, если грунты в основании не удовлетворяют требованиям несущей способности (см. 6.3.20 6.3.23) или при их глубоком залегании рекомендуется применять каменную постель или устраивать свайное основание. Каменная постель обеспечивает распределение давления от сооружения на большую площадь основания, а сваи, принимая на себя нагрузку от выше расположенных конструкций, позволяют передать ее на нижележащие более прочные слои грунта. При строительстве габионных подпорных стен на слабых основаниях, выбирать тип фундаментной части и назначать сроки укрепительных работ следует с учетом интенсивности осадки грунта.

6.3.10 Высота габионных подпорных стен назначается исходя из проектных отметок и условий размещения сооружений на местности. Конструкция и ширина стен устанавливаются из условия обеспечения их внешней (см. 6.3.11) и внутренней (см. 6.3.12) устойчивости (рисунки 9 и 10).

а - нарушение общей устойчивости; б - нарушение несущей способности основания; в - сдвиг; г - опрокидывание; д - внутреннее разрушение

Рисунок 9 - Возможные схемы разрушения массивно-объемной габионной стены

Рисунок 10 - Возможные схемы разрушения армогрунтовой габионной стены

6.3.11 Проверка внешней устойчивости габионных подпорных стен включает в себя:

- расчет общей устойчивости сооружения с прилегающим склоном или откосом по круглоцилиндрическим или ломаным поверхностям скольжения (см. 6.3.16 6.3.17);

- расчет устойчивости на сдвиг (см. 6.3.18);

- расчет устойчивости на опрокидывание (см. 6.3.19);

- расчет несущей способности основания (см. 6.3.20 6.3.23).

6.3.12 Проверка внутренней устойчивости габионных подпорных стен заключается в расчетах прочности элементов конструкций и узлов их соединений по наиболее опасным сечениям.

Для массивно-объемных габионных стен проверка внутренней устойчивости включает в себя расчет прочности габионных конструкций в зависимости от величины нормальных напряжений (см. 6.3.24) и расчет на возможность относительного сдвига отдельных слоев габионных конструкций от действия касательных напряжений (см. 6.3.25).

Для армогрунтовых габионных стен проверка внутренней устойчивости включает в себя расчет прочности (см. 6.3.27) и анкерной способности (см. 6.3.28) армирующих панелей, что позволяет установить их необходимую длину и шаг по высоте сооружения.

6.3.13 Расчет габионных подпорных стен следует начинать с определения активного E , кН/м, и оползневого давления грунта E , кН/м, и их сравнения между собой для выбора наибольшего. Активное давление грунта E на заднюю грань габионных подпорных стен определяется согласно СП 22.13330 и [18]. Оползневое давление грунта E определяется согласно [11] и [12].

6.3.14 В качестве временной подвижной нагрузки от транспортных средств в расчетах габионных подпорных стен следует принимать нагрузку типа НК согласно ГОСТ Р 52748, которая приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна дороги.

6.3.15 При проектировании габионных подпорных стен на участках, подверженных землетрясениям силой 7 и более баллов, расчет величины сейсмического воздействия производится в соответствии с СП 14.13330 и [10].

6.3.16 Расчет общей устойчивости габионных подпорных стен заключается, как правило, в решении плоской задачи, при которой рассматривается равновесие габионного сооружения и грунтового массива шириной 1 м, условно "вырезанных" по направлению ожидаемого смещения. Общая устойчивость сооружения обеспечивается при соблюдении условия:

k [k], (1)

где k - коэффициент устойчивости, вычисляемый согласно указаниям [10], [12] и [19];

[k] - допускаемая величина коэффициента устойчивости, см. 6.3.17.

6.3.17 Допускаемая величина коэффициента устойчивости габионных подпорных стен устанавливается по формуле:

, (2)

где - коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимается: для автомобильных дорог IА категории - 1,25; для IБ, IВ и II категорий - 1,20; для III и IV категорий - 1,15; для V категории - 1,10;

- коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств грунтов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, а также другие факторы, рекомендуется устанавливать в диапазоне 0,9 1,0;

- коэффициент сочетания нагрузок, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок, для основного сочетания принимается 1,0; для строительного периода и ремонта - 0,95; для сейсмической нагрузки на уровне проектного землетрясения годовой вероятностью 0,01 и менее - 0,95; при прочих нагрузках годовой вероятностью 0,001 и менее, а также максимального уровня расчетного землетрясения 0,90.

6.3.18 Устойчивость габионных подпорных стен против сдвига по поверхности основания (рисунок 11) обеспечивается при выполнении условия:

, (3)

где R - удерживающие силы, кН/м:

, (4)

где B - ширина основания габионной стены, м;

- угол внутреннего трения грунта основания, град.;

c - сцепление грунта основания, кПа;

G - вес i-ой секции габионной конструкции, кН/м:

, (5)

где - площадь i-ой габионной секции, м ;

- удельный вес габионной конструкции, кН/м :

, (6)

где - удельный вес каменного материала заполнения габионной конструкции, кН/м ;

n - пористость габионной конструкции, см. 5.2.3;

G - вес i-го слоя грунта засыпки в армогрунтовом сооружении, кН/м:

, (7)

где - площадь i-го слоя грунта засыпки, м ;

- удельный вес грунта засыпки, кН/м ;

T - сдвигающие силы, кН/м:

T=E , (8)

E - максимальная величина горизонтальной составляющей активного E или оползневого E , давления, кН/м, см. 6.3.13.

Примечания

1 При расчетах массивно-объемных габионных стен вес грунта засыпки в формулах (4), (10), (11) и (16) принимается G =0.

2 Для габионных подпорных стен с применением в зоне контакта с грунтом основания геотекстильных материалов в формуле (4) коэффициент трения следует снижать на 5 10%.

а - массивно-объемная стена; б - армогрунтовая стена

Рисунок 11 - Расчетная схема к определению устойчивости габионной подпорной стены против сдвига

6.3.19 Устойчивость габионных подпорных стен против опрокидывания (рисунок 12) обеспечивается при выполнении условия:

, (9)

где M - момент удерживающих сил относительно точки A, кН·м/м:

, (10)

x - плечо равнодействующей вертикальных нагрузок G и G относительно точки A, м:

, (11)

x , x - плечи соответственно сил G и G относительно точки A, м;

M - момент опрокидывающих сил относительно точки A, кН·м/м:

M =E ·y , (12)

y - плечо равнодействующей горизонтальной нагрузки E относительно точки A, м.

а - массивно-объемная стена; б - армогрунтовая стена

Рисунок 12 - Расчетная схема к определению устойчивости габионной подпорной стены против опрокидывания

6.3.20 Несущая способность основания габионных подпорных стен обеспечивается при выполнении условия:

, (13)

где - максимальное вертикальное давление под подошвой сооружения, действующее на грунтовое основание, кПа, определяемое в зависимости от вида габионной стены, см. 6.3.21 6.3.23;

[ ] - допускаемое давление на грунтовое основание, кПа, определяется в соответствии с разделом 5.7 СП 22.13330;

- коэффициент условий работы, принимаемый в соответствии с разделом 5.7 СП 22.13330;

- коэффициент надежности по ответственности сооружения (см. 6.3.17).

6.3.21 Расчет действующих давлений ведется в зависимости от величины эксцентриситета нормальной реакции грунтового основания e , м:

, (14)

где d - расстояние от точки A до точки приложения реакции грунта основания N (рисунок 13), м:

, (15)

N - нормальная реакция грунтового основания под подошвой сооружения, кН/м:

. (16)

Рисунок 13 - Расчетная схема к определению несущей способности основания массивно-объемной габионной стены

а - трапецеидальная эпюра при e <B/6; б - треугольная эпюра при e >B/6

Рисунок 14 - Эпюры распределения давлений по подошве основания массивно-объемной габионной стены

6.3.22 При расчете давлений , действующих по подошве массивно-объемных габионных стен, эпюра распределения давлений принимается: при e <B/6 трапецеидальной (рисунок 14, а), при e >B/6 - треугольной (рисунок 14, б).

Для случая e <B/6 максимальное и минимальное значения давлений определяются:

, (17)

. (18)

Для случая e >B/6 определяется только максимальное давление:

. (19)

6.3.23 При расчете давлений , действующих по подошве армогрунтовых габионных стен, распределение давлений принимается постоянным на протяжении всего эффективного основания шириной B-2e (рисунок 15) и определяется:

, (20)

где e - эксцентриситет нормальной реакции грунтового основания вычисляется по формуле (14).

Если при расчете полученная величина эксцентриситета e отрицательна, то эффективное основание будет шире реального. В этом случае давление принимается равномерно распределенным по всей длине основания B армогрунтового сооружения.

6.3.24 Проверка прочности элементов массивно-объемных габионных стен по нормальным напряжениям обеспечивается при выполнении для каждого i-го слоя (рисунок 16) следующего условия:

, (21)

где - действующие на контакте i-го слоя габионной стены нормальные напряжения, кПа:

, (22)

- вес габионных конструкций, расположенных выше расчетного сечения, кН/м;

B - ширина габионной стены в расчетном сечении, м;

- допускаемая величина нормальных напряжений, кПа, приближенно может вычисляться по формуле:

, (23)

где k - коэффициент запаса, k =1,15;

- удельный вес габионной конструкции, кН/м .

6.3.25 Проверка возможности сдвига отдельных слоев массивно-объемных габионных стен для каждого i-го слоя определяется из условия:

, (24)

где - действующие на контакте i-го слоя габионной стены касательные напряжения, кПа:

, (25)

E - величина горизонтальной сдвигающей силы на контакте габионных секций в расчетном сечении, кН/м;

- допускаемая величина касательных напряжений на контакте i-го слоя, кПа:

, (26)

k - коэффициент запаса, k =1,15;

- угол трения габионных конструкций по расчетной поверхности, град., приближенно может вычисляться по формуле:

, (27)

c - удельное сцепление габионных конструкций по расчетной поверхности, кПа, приближенно может вычисляться по формуле:

c =3·P -5, (28)

P - масса сетки габионной конструкции, кг/м , устанавливается в соответствии с ГОСТ Р 51285.

6.3.26 При проверке прочности и анкерной способности армирующих панелей армогрунтовых габионных стен рассматривается возможность разрушения конструкции под действием активного давления грунта засыпки на тыльную сторону габионов. Для этого весь блок армогрунтовой стены разделяется плоскими поверхностями скольжения на две части: активную, где касательные напряжения действуют в направлении лицевой грани сооружения, и реактивную, где касательные напряжения действуют в направлении тыльной стороны блока (рисунок 17). Граница между этими двумя зонами проходит через места максимальных растягивающих напряжений. Для армогрунтовой габионной стены положение этой линии соответствует углу наклона , где - угол внутреннего трения грунта засыпки, град.

Рисунок 15 - Расчетная схема к определению несущей способности основания армогрунтовых габионных стен

Рисунок 16 - Расчетная схема к определению внутренней устойчивости габионной стены

Рисунок 17 - Расчетная схема к определению внутренней устойчивости армогрунтовой габионной стены

6.3.27 Для каждого i-го горизонта укладки армогрунтовой стены проверка прочности армирующих панелей на разрыв определяется из условия:

, (29)

где T - растягивающее усилие, действующее на армирующую панель в i-ом слое, кН/м:

, (30)

k - коэффициент активного давления грунта засыпки, определяемый согласно СП 22.13330;

- расстояние между армирующими панелями, м;

- вертикальное давление в каждом i-ом слое, кПа:

, (31)

h - глубина размещения i-ой армирующей панели, м, см. рисунок 17;

[R ] - предельно допустимое сопротивление армирующей панели разрыву, кН/м:

, (32)

где R - долговременная прочность армирующей панели, кН/м;

k - коэффициент запаса, k =2.

6.3.28 Для каждого i-го горизонта укладки армогрунтовой стены проверка анкерной способности армирующих панелей осуществляется из условия:

, (33)

где [Q ] - предельное анкерное усилие i-ой армирующей панели, кН/м:

, (34)

L - длина заделки i-ой армирующей панели в реактивной зоне, м, см. рисунок 17;

c - коэффициент, учитывающий взаимодействие армирующего элемента и грунта засыпки, принимается 0,9 1,0 или определяется непосредственно в ходе натурных испытаний;

- угол внутреннего трения грунта засыпки, град.;

k - коэффициент запаса, принимаемый k =1,5.

6.3.29 По результатам выполненных расчетов внешней и внутренней устойчивости уточняются конструкция и размеры габионных подпорных стен. При этом размеры рекомендуется корректировать до величин кратных 0,5 м или 1,0 м в большую сторону.

6.3.30 Примеры расчета массивно-объемной и армогрунтовой габионных стен представлены в приложениях А и Б соответственно.

6.3.31 В случае наличия речного потока в основании защищаемого склона или откоса подпорные габионные стены должны проектироваться с учетом дополнительных рекомендаций подраздела 6.5.

Противоэрозионные сооружения

6.4.1 Габионные противоэрозионные сооружения используются на подтопляемых и неподтопляемых склонах и откосах автомобильных дорог для предупреждения нарушения их местной устойчивости и для защиты от водно-ветровой эрозии. Их рекомендуется применять на следующих склонах и откосах:

- сложенных глинистыми грунтами, предрасположенными к развитию локальных деформаций скольжения или пластического течения;

- сложенных легкоразмываемыми песчаными и глинистыми грунтами, предрасположенными к эрозионным деформациям;

- с локализованными выходами грунтовых вод, когда имеется опасность возникновения выносов, сплывов и оплывин;

- сложенных водонеустойчивыми грунтами, переходящими при незначительном увеличении влажности в текучее состояние.

6.4.2 Наиболее целесообразными типами габионных конструкций для устройства противоэрозионных сооружений являются матрацно-тюфячные габионы с размерами высот 0,17; 0,23 и 0,30 м; которые выполняют основную защитную функцию, и коробчатые габионы, используемые в качестве упоров (рисунок 18).

6.4.3 В верховой части противоэрозионных сооружений устраиваются удерживающие крепления различных видов для предотвращения сползания габионных конструкций по склону или откосу и защиты от вымывания мелких частиц подстилающего грунта (рисунок 19). Удерживающие крепления должны иметь конструктивные решения, предохраняющие от попадания стекающих поверхностных вод под защитные конструкции.

6.4.4 Для повышения устойчивости противоэрозионных сооружений и защиты их от образования локальных деформаций матрацно-тюфячные габионы следует закреплять к поверхности грунтового основания анкерами из металлической арматуры, диаметром от 6 до 12 мм (рисунок 20).

6.4.5 Максимально допустимый уклон, с которым устраивается габионное противоэрозионное сооружение, определяется исходя из расчета общей устойчивости всего сооружения с прилегающим склоном или откосом и проверки возможности плоского сдвига сооружения по его подошве. Устойчивость противоэрозионного сооружения зависит от веса матрацно-тюфячных габионов, конструкции упоров и его верховой части, частоты расположения анкерных креплений.

6.4.6 В случаях, когда требуется предотвратить фильтрацию поверхностных вод через габионные конструкции противоэрозионного сооружения, их пропитывают песчано-битумной мастикой или укладывают под сооружение водонепроницаемую полимерную пленку (рисунок 21).

6.4.7 Мастика наносится в горячем виде в количестве, определяемом в зависимости от пористости габионной конструкции, что позволяет получить пластичное и герметичное защитное крепление. Состав мастики подбирается в соответствии с [19] в зависимости от прогнозного диапазона температур при строительстве сооружения.

Водонепроницаемая полимерная пленка выполняется из поливинилхлорида или полиэтилена высокого давления, толщиной 1 1,5 мм, и защищается с обеих сторон слоями геотекстиля с плотностью не менее 250 г/м .

Рисунок 18 - Схема укрепления откоса габионным противоэрозионным сооружением

Рисунок 19 - Схемы исполнения удерживающего крепления габионного противоэрозионного сооружения

6.4.8 При проектировании габионных противоэрозионных сооружений с противофильтрационной защитой необходимо предусматривать работы по гербитизации основания, обеспечивающие ликвидацию нежелательной растительности, способной вызвать повреждение противофильтрационных материалов.

6.4.9 На габионных противоэрозионных сооружениях с противофильтрационной защитой использование анкерных креплений не допускается. Устойчивость конструкции в данных условиях рекомендуется обеспечивать только за счет упоров и верховых удерживающих элементов.

6.4.10 При устройстве противоэрозионных сооружений допускается наружную поверхность матрацно-тюфячных габионов закрывать 20 см слоем растительного грунта, с последующим засевом травосмесями.

6.4.11 В случае наличия речного потока в основании защищаемого склона или откоса габионные противоэрозионные сооружения должны проектироваться с учетом дополнительных рекомендаций подраздела 6.5.

Рисунок 20 - Схема анкеровки матрацно-тюфячной габионной конструкции

Рисунок 21 - Мероприятия по предотвращению фильтрации дождевых вод через габионную противоэрозионную конструкцию

Берегозащитные сооружения

6.5.1 Габионные берегозащитные сооружения предназначены для противодействия силовым и размывающим воздействиям водного потока, ледохода, карчехода, ветровых и судовых волн, возникающим в поверхностных слоях грунта откосов земляного полотна автомобильных дорог.

6.5.2 Основными гидравлическими факторами, определяющими тип конструкции и параметры габионного берегозащитного сооружения, являются:

- уровень паводковых вод;

- скорость течения водного потока;

- расчетная высота волны;

- глубина размыва перед берегозащитным сооружением;

- в отдельных случаях ледовая нагрузка и наличие карчехода.

Рекомендуемые гидравлические условия применения габионных берегозащитных сооружений приведены в таблице 6.

Таблица 6 - Гидрологические условия применения габионных конструкций


Тип габиона	Средняя скорость течения, м/с	Высота волны, м	Толщина льда, м	Ледоход	Карчеход
Матрацно- тюфячный, высотой менее 0,3 м	до 1,5	до 0,7	до 0,3	Слабой интенсивности с размером льдин до 10 м	Отдельные деревья длиной до 3 м и диаметром до 0,2 м
Матрацно- тюфячный и коробчатый, высотой 0,3 0,5 м	1,7 3,5	0,8 1,3	до 0,4	Слабой и средний интенсивности с размером льдин от 10 м до 15 м	Отдельные деревья длиной до 4 м и диаметром до 0,3 м
Коробчатый, высотой 1,0 м	4 6	1,9 2,5	до 0,5	Средней интенсивности с размером льдин от 15 м до 40 м	Деревья длиной до 5 м, диаметром до 0,4 м

6.5.3 Уровень вод на пике паводка расчетной обеспеченности и скорости течения потока определяются по формулам гидравлики в зависимости от расхода реки, площади живого сечения, гидравлического радиуса и коэффициентов шероховатости русла. Данные гидравлические характеристики определяются в соответствии с положениями [14], [20], а также по региональным зависимостям или методикам, разработанным для исследуемой территории. Расчетные максимальные расходы речного потока надлежит принимать исходя из вероятности превышения (обеспеченности), устанавливаемой в зависимости от класса сооружения в соответствии с СП 58.13330.

6.5.4 Определение расчетных параметров ветровых волн при проектировании габионных берегозащитных сооружений рекомендуется выполнять согласно СП 38.13330 и [21] с учетом средней глубины потока, средней длины волны, конфигурации защищаемой береговой черты и ветрового разгона. Для определения участка с максимальной величиной ветровой нагрузки рекомендуется предусматривать построение эпюры изменений высот волны вдоль всего защищаемого участка дороги.

6.5.5 Гидрологические и геологические условия исследуемого участка определяют возможность переформирования береговой полосы и размыва дна перед берегозащитным сооружением. Определение размывающих скоростей для различных типов грунтов, а также глубины размыва от продольных течений и волновых воздействий выполняются согласно СП 38.13330 и [22]. Если основание защищаемого откоса подвергается одновременному воздействию продольного течения и донных волновых скоростей, то при проектировании следует учитывать наибольшую из двух возможных глубин размыва, определенных при учете воздействия каждого из указанных факторов.

6.5.6 При проектировании габионных берегозащитных сооружений следует учитывать возможное воздействие примерзающего ледяного покрова к его лицевой грани. Наличие данного воздействия предопределяет необходимость специальных расчетов, которые выполняются согласно СП 38.13330 на основе статистических данных о гидрометеорологических условиях на период ледовых воздействий, а также исходя из их вероятности превышения.

6.5.7 Помимо перечисленных в 6.5.2 6.5.6 основных гидрологических факторов, дополнительному учету также должны подлежать следующие условия:

- частота и суммарная длительность внутригодового затопления береговых откосов;

- интенсивность подъема и спада паводочных уровней воды;

- амплитуда внутригодовых колебаний уровней воды;

- наличие или отсутствие меженных вод;

- условия слива пойменных вод и обусловленная этим возможность образования линейной эрозии;

- особенности прохождения паводков и половодий (заторные, зажорные, техногенные и др.);

- длительность внутригодового воздействия ветровых и судовых волн;

- подпорные явления от берегозащитного сооружения или от других близкорасположенных объектов;

- местные искривления водной поверхности на излучинах рек;

- эрозия дна русла и берегов из-за систематических и нерегулируемых заборов грунта в руслах рек.

6.5.8 Проектирование берегозащитных сооружений основывается на результатах определения планового и высотного положения границ защищаемого участка автомобильной дороги.

Границы защищаемого участка по длине, в пределах которых требуется строительство габионного берегозащитного сооружения, определяются по материалам инженерных изысканий (см. раздел 6.2). При этом их рекомендуется устанавливать с запасом по 15 м в каждую сторону при сопряжении с незащищаемыми участками, а при сопряжении с более слабыми типами укрепления с запасом, равным 5 м.

Высотное положение верхней границы защищаемого участка следует определять по формуле:

, (35)

где H - высотное положение верхней границы защищаемого участка, м;

h - уровень паводочных вод, заданной вероятности превышения, м, определяемый согласно СП 38.13330;

- подпор от близрасположенных мостовых и регуляционных сооружений, м, определяемый согласно [23];

- высота наката расчетной волны на склон или откос, м, определяемая согласно СП 38.13330;

- высота подъема уровня от местных искривлений водной поверхности, м, определяемая согласно [23] и [24];

- нормативный запас, не менее 0,5 м.

6.5.9 Разнообразие вариантов расположения автомобильных дорог вдоль речных долин, а также геологических, гидрологических и других условий, предопределяет большое количество различных конструктивных решений по защите речных откосов. В зависимости от местных условий выбирается один из следующих основных видов берегозащиты:

- вертикальные сооружения (рисунок 22);

- откосные сооружения (рисунок 23);

- комбинированные (полуоткосные) сооружения, совмещающие в себе характерные конструктивные элементы обоих указанных типов (рисунок 24).

Рисунок 22 - Схема вертикальных берегозащитных сооружений из габионных конструкций

Рисунок 23 - Схема откосного берегозащитного сооружения из габионных конструкций

Рисунок 24 - Конструкция комбинированного (полуоткосного) сооружения из габионных конструкций

6.5.10 В случае большой крутизны берегового откоса, невозможности стеснения пойменно-русловых массивов, а также сложной инженерно-геологической обстановки применяются вертикальные габионные сооружения из массивно-объемных или армогрунтовых габионных конструкций, которые одновременно выполняют защитную функцию и функцию низовой подпорной стены. Их строительство не требует больших объемов дренирующих грунтов и отвода дополнительных площадей земель под основания насыпей. Однако следует учитывать, что вертикальные сооружения обладают низкими волногасящими свойствами и воспринимают прямой удар волны, отражая его обратно в сторону реки, что увеличивает интенсивность размыва его основания.

Величина заглубления фундамента берегозащитных массивно-объемных и армогрунтовых габионных стен определяется максимальной глубиной местного размыва:

, (36)

где - величина заглубления фундаментной части, м;

h - расчетно-прогнозная глубина размыва, м, см. 6.5.5.

При необходимости в качестве основания вертикальных габионных берегозащитных сооружений также возможно применять свайные фундаменты, каменную постель или наброску из цилиндрических габионов.

6.5.11 При относительно небольшой крутизне берегового откоса и незначительном стеснении пойменно-русловых массивов применяются откосные габионные сооружения из тонких матрацно-тюфячных или ступенчато располагаемых коробчатых и цилиндрических габионов. При значительных гидрологических воздействиях предпочтение следует отдавать полуоткосным конструкциям, состоящим из коробчатых габионов больших размеров (рисунок 24).

В состав откосного берегозащитного сооружения, помимо основного габионного покрытия (крепления), также входят переходная часть в виде подготовки (см. 6.5.13) и упор внизу основной части крепления (см. 6.5.14). Для обеспечения устойчивости откосных сооружений и защиты их от образования локальных деформаций матрацно-тюфячные габионы следует закреплять к поверхности грунтового основания анкерами из металлической арматуры (см. 6.4.4).

При значительных ледовых нагрузках на откосных берегозащитных сооружениях рекомендуется выполнять локальные диафрагмы жесткости. Они представляют собой несколько коробчатых габионов, закопанные в тело откоса по его образующей, к крышкам которых провязываются днища матрацно-тюфячных габионов.

6.5.12 В зависимости от условий работы откосного берегозащитного сооружения, подготовки предназначаются для перераспределения нагрузки от ударов волн на откос и предупреждения суффозии частиц грунта основания через габионную конструкцию.

Для равномерного распределения волновой нагрузки от основного покрытия на грунт рекомендуется укладывать слой щебеночного или гравийного разнозернистого материала толщиной порядка 10 20 см. Если откос сложен связными или пылеватыми грунтами, то следует уложить дополнительный слой из средне- или крупнозернистого песчаного грунта толщиной 15 20 см.

Противосуффозионные подготовки могут быть выполнены в виде одного или нескольких слоев разнозернистого крупнообломочного материала, слоя геосинтетического водопроницаемого материала или их комбинации. В случае укладки противосуффозионного слоя из щебеночного или гравийного материала дополнительной укладки слоя подготовки для равномерного распределения нагрузки на грунт не требуется.

6.5.13 Упоры в нижней части откосных сооружений устраивают в виде коробчатых или матрацно-тюфячных габионов (рисунок 25) для обеспечения устойчивости основного крепления, которое может быть нарушено ледяным покровом, сейсмическим воздействием и т.п. Длину и величину заглубления упора следует определять в зависимости от расчетно-прогнозных глубин размыва у подошвы откоса с учетом конструктивного запаса, равного не менее 0,5 м по формулам 36 37. В случае значительных глубин размыва упоры могут совмещаться с противоразмывающими элементами конструкции (см. 6.5.15 6.5.17).

а - упор из матрацно-тюфячного габиона; б - упор из коробчатого габиона

Рисунок 25 - Варианты упорных конструкций в основании откосных сооружений

6.5.14 В случае, если расчетная скорость водного потока превышает допускаемые значения неразмывающих скоростей для грунта основания, установленные в соответствии с СП 38.13330, в конструкции вертикальных и откосных берегозащитных сооружений необходимо предусматривать меры по предотвращению их подмыва. Они включают в себя не только заглубление фундаментной части сооружения ниже расчетно-прогнозной глубины размыва, но и укладку противоразмывных фартуков из матрацно-тюфячных габионов (см. 6.5.15) и устройство перед сооружением каменной наброски (см. 6.5.16).

6.5.15 При размыве фартук из тонкого матрацно-тюфячного габиона, изгибаясь, опускается в воронку размыва, чем фиксирует ее и препятствует разрушению основного сооружения (рисунок 24). Рекомендуемая длина фартука, используемого в нижней части габионных берегозащитных сооружениях, составляет:

, (37)

где L - длина противоразмывного фартука, м.

6.5.16 Каменную наброску устраивают в виде врезанной в грунт рисбермы, если подошва земляного полотна находится выше уровня меженных вод, или в виде отсыпки в основании защищаемого откоса, если она находится ниже (рисунок 26). Каменная наброска может быть выполнена из несортированной горной массы, отдельных камней заданной крупности или глыбового навала. Необходимый объем наброски назначают таким, чтобы каменного материала было достаточно, как для заполнения воронки, которая может образоваться при размыве, так и для упора вышележащего откосного габионного крепления в случае необходимости. Гранулометрический состав наброски подбирается исходя из условия обеспечения устойчивости к размыву и недопущения суффозии грунта через нее. Каменную наброску рекомендуется использовать при расчетно-прогнозной глубине размыва до 3 м и скорости течения до 2,5 м/с.

6.5.17 В практике дорожного строительства нередки случаи необходимости защиты береговых откосов на прижимных участках рек с помощью регуляционных сооружений в виде шпор из габионных конструкций (рисунок 27), предназначенных для выправления речного потока. Выбор и назначение оптимальных размеров данных сооружений должен определяться в соответствии со схемами регулирования речных потоков, конструктивными особенностями данных сооружений, а также в соответствии с компоновочными решениями конкретных участков автомобильных дорог. Проектирование габионных регуляционных сооружений осуществляется в соответствии с СП 58.13330 и [25].

Рисунок 26 - Каменная наброска в основании габионных берегозащитных сооружений

Рисунок 27 - Схема сооружения регулирования речных потоков для защиты берегов с помощью шпор из габионов

6.5.18 Надежность габионных берегозащитных сооружений должна подтверждаться расчетами, выполняемыми в соответствии с СП 38.13330, СП 58.13330 и настоящим методическим документом, а в обоснованных случаях гидравлическим моделированием проектируемых сооружений.

6.5.19 Расчеты устойчивости габионных берегозащитных сооружений следует выполнять в соответствии с рекомендациями подраздела 6.3. При этом для обеспечения прочности основания, недопущения сдвига сооружения по подошве или его опрокидывания, расчеты устойчивости должны производиться на момент развития наибольшей возможной глубины размыва основания с учетом колебаний уровня воды в реке. В дополнение к этому, для откосных габионных берегозащитных сооружений должны выполняться проверки толщины основного крепления (см. 6.5.20), крупности камня (см. 6.5.21), деформации габионных конструкций (см. 6.5.22 6.5.23) и скорости фильтрационного потока (см. 6.5.24).

6.5.20 При наличии ветровых волн с расчетной высотой волны необходимая толщина откосного габионного сооружения при крутизне откоса более 1:3,5 определяется по формуле (38), а при крутизне откоса менее 1:3,5 по формуле (39):

, (38)

, (39)

где t - толщина габионной конструкции, м;

h - расчетная высота волны i-ой обеспеченности, м;

n - пористость габионной конструкции;

- плотность каменного материала заполнения габионной конструкции, т/м ;

, (40)

g - ускорение свободного падения, м/с ;

- угол наклона откоса, град;

- удельный вес каменного материала заполнения габионной конструкции, кН/м .

Полученная расчетом минимально необходимая толщина конструкции t округляется в большую сторону до стандартной величины. Если откосное габионное сооружение размещается в местах, где отсутствуют ветровые волны, то толщина конструкции принимается конструктивно в соответствии с таблицей 6.

6.5.21 Требуемый средний размер камня для габионного сооружения определяется по таблицам 7 и 8 в зависимости от скорости течения водного потока, расчетной высоты волны и заложения откоса основания. При проектировании принимается наибольшее полученное по данным таблицам значение среднего размера камня. Максимальный размер камня для матрацно-тюфячных габионов в противоразмывных фартуках допускается принимать 3/4 от высоты матраца.

Таблица 7 - Средний размер каменного материала в зависимости от скорости потока


Высота габиона, м	Средний размер камня, мм	Скорость водного потока, м/с
0,17	85	3,5
	110	4,2
0,23	85	3,6
	120	4,5
0,30	100	4,2
	125	5,0
0,5 1,0	150	5,8
	190	6,4

Таблица 8 - Средний размер каменного материала матрацно-тюфячного габиона в зависимости от заложения откоса и высоты волны


Высота матрацно- тюфячного габиона, м	Средний размер камня, мм	Заложение откоса основания
		1:1,5	1:2,0	1:3,0
		Максимальная высота волны, м
0,17	85	0,4	0,75	1,2
0,23	120	0,6	0,9	1,4
0,3	150	0,7	1,2	1,8
0,5	250	0,9	1,4	2,0

6.5.22 Проверка отсутствия деформаций откосных габионных сооружений под действием речного потока выполняется в зависимости от величин действующих и критических касательных напряжений в соответствии с [19].

6.5.23 Для случаев работы габионных берегозащитных сооружений в водном потоке, движущемся со скоростью более 5,5 м/с, или в зоне действия ледовых нагрузок, превышающие приведенные в таблице 6 значения, необходимо осуществлять дополнительную защиту лицевой вертикальной поверхности габионов сварными арматурными сетками с расклинцовкой каменных материалов и/или слоем монолитного бетона.

Толщина наружного бетонного покрытия габионного сооружения должна быть не менее 50 мм. Для бетонного покрытия следует предусматривать продольные и поперечные разгрузочные каналы шириной 50 мм и с шагом не более 4 м.

Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 1163; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!