Укрепление откосов скальным грунтом

Методические рекомендации по укреплению откосов земляного полотна в легковыветривающихся скальных породах (46143)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УКРЕПЛЕНИЮ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА В ЛЕГКОВЫВЕТРИВАЮЩИХСЯ СКАЛЬНЫХ ПОРОДАХ

Приведены рациональные конструкции и технология укрепления откосов насыпей из легковыветривающихся скальных грунтов, а также выемок, разрабатываемых в таких породах.

Даны конструкции защитных покрытий на откосах, в том числе выполняемые методом пневмонабрызга материалов, таких, как торкрет, шприц-бетон, аэроцем, пневмобетон. Определены области их применения; даны специальные методики по определению требований к рекомендуемым материалам; предложены новые рациональные технологические схемы по производству укрепительных работ; разработаны основные схемы комплектации необходимых машин и оборудования, позволяющих полностью механизировать все технологические операции по укреплению откосов из скальных грунтов.

В работе использованы авторские свидетельства № 343708 («Бюллетень изобретений», 1972, № 21); № 390244 («Бюллетень изобретений», 1973, № 30); № 378748 («Бюллетень изобретений», 1973, № 19).

При строительстве и эксплуатации железных и автомобильных дорог возникают трудности с обеспечением устойчивости откосов, особенно их поверхностных слоев, которые под воздействием погодно-климатических факторов могут снижать свою прочность. Устранение образуемых при этом деформаций требует дополнительных затрат.

Для обеспечения устойчивости поверхностных слоев откосов земляного полотна из скальных легковыветривающихся пород Союздорнии и ЦНИИС разработаны конструкции и методы их укрепления.

Для откосов насыпей предложены защитные слои из морозостойких неусадочных грунтов, решетчатые конструкции, биологическая защита; для откосов выемок — биологическая защита, а также конструкции, выполняемые методом пневмонабрызга.

Союздорнии исследовал и опробовал конструкции укрепления методом пневмонабрызга на основе сухих смесей (торкрет и шприц-бетон), а ЦНИИС — конструкции на основе аэрированных цементопесчаных растворов (аэроцем). Было создано оборудование, разработана технология укрепительных работ и проведено обследование состояния защитных покрытий после нескольких лет эксплуатации.

«Методические рекомендации», разработанные на основе теоретических, экспериментальных и полевых исследований с использованием авторских свидетельств № 343709 («Бюллетень изобретений», 1972, № 21); № 390244 («Бюллетень изобретений, 1973, № 30), № 378748 («Бюллетень изобретений», 1973, № 19), могут быть полезны при проектировании и строительстве автомобильных и железных дорог в сложных инженерно-геологических условиях, в частности в условиях БАМ.

«Методические рекомендации» разработали инженеры Ю.М. Львович, И.А. Режко, канд. геол.-минерал. наук Н.С. Бирюков (Союздорнии), кандидаты технических наук Ф.Н. Целиков, А.И. Песов, Е.А. Яковлова и инж. Л.М. Бирюкова (ЦНИИС).

1. Общие положения

1.1. Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для выбора и назначения рациональных защитных конструкций, а также технологии производства работ по укреплению откосов земляного полотна автомобильных и железных дорог при наличии выветрелых и легковыветривающихся скальных пород.

1.2. Степень выветрелости горных пород устанавливают в зависимости от показателя разуплотнения породы по классификации, приведенной в табл. 1 и приложении 1.

Укрепление откосов

Часто автомобильная дорога проложена по насыпи или в выемке. Крепость откосов и устойчивость его к размыванию и сползанию зависит от нескольких факторов, таких как:

• высота откоса;
• уклон откоса;
• тип грунта, из которого спрофилирован откос.

Самыми устойчивыми к размыванию грунтами являются: скальные и тяжелые глинистые грунты. Менее устойчивыми к размыванию можно отнести: суглинки. Самыми неустойчивыми грунтами являются различные пески, мелкие супеси и пылеватые грунты. В этих случаях необходимо предусмотреть меры по предохранению откосов от размывания.

Существует несколько способов укрепления откосов:

• укрепление бетонными плитами и плитками различных видов;
• укрепление асфальтобетонными плитами;
• укрепление откосов пластиковыми решетками, георешетками, геоматами;
• укрепление откосов каменной наброской;
• укрепление откосов габионами;
• укрепление откосов засевами многолетних трав;
• одерновка стенок откосов (в стенку или в клетку, или сплошная);
• укрепление стенок фашинами;
• укрепление стенок посадкой деревьев и кустарника.

Укрепление откосов бетонными плитами.

Для укрепления используются:

• сборные ж/б плиты, которые по контуру омоналичиваются;
• разрезные сборные ж/б плиты;
• сборные бетонные плиты;
• другие виды бетонных и железобетонных конструкций.

Перед укреплением откоса плитами необходимо организовать отвод воды и произвести уплотнение откоса. В нижней части откоса необходимо устройство рисбермы и бетонного упора. Плиты укладываются на слой щебня, предварительно уплотненного вибротрамбовкой.

Укрепление откосов каменной наброской.

Основное преимущество, которое имеет данный способ укрепления откосов состоит в том, что при неравномерной осадке стенки откоса, укрепление не разрушается.

Укрепление откосов производиться несортированной горной массой (или отсортированной, если это обоснованно расчетом) с применением механизированных средств, таких как: бульдозеры и самосвалы.

Укрепление откосов габионами.

Габионы представляют собой конструкции из металлической сетки, заполненные мелкими камнями и щебнем. Габионы сохраняют свои эксплуатационные свойства на протяжении 10 – 15 лет. В процессе эксплуатации габионы заиливаются и представляют собой практически монолитный массив на склоне.

Укрепление откосов засевами многолетних трав.

Укрепление откосов засевом многолетних трав производиться на неподтопляемых откосах, состоящих из нескальных грунтов. Плодородный слой грунта доставляют к месту укладки и разравнивают по откосу. Разравнивание производится бульдозерами или автогрейдерами. Если высота откоса превышает 3,5 метра, то разравнивание производиться экскаватором или драглайном, оснащенными специальным навесным планировочным оборудованием. Затем производиться посев трав. Существуют технологии, позволяющие производить посев без предварительного нанесения на откос слоя плодородного грунта. Семена трав распространяются по откосу методом гидропосева.

Одерновка откосов.

Обычно одерновку проводят в случае наличия дерна поблизости. Дерн нарезается сециальной машиной дернорезом-дерноукладчиком. Перед укладкой дерна на откосе распределяется слой растительного грунта. Дерн укладывается полосами вертикально снизу-вверх и закрепляется спицами (прутья длиной 25-30 см.). Дерн преимущественно используется луговой без наличия высокой травы. Дерн хранится не более трех дней, поэтому заготовка дерна не производиться.

Укрепление стенок откоса фашинами.

Фашины – это пучки прутьев очищенных от листьев и веток. Длина фашины составляет от 2,5 м. до 4,0 м. Фашины перевязываются по длине проволокой через каждый метр. Фашины применяются при отсутствии возможности применения более эффективных способов укрепления откоса.

Виды геосеток для укрепления склонов и технология монтажа

При строительстве на сложном ландшафте со значительным перепадом высот актуально укрепление откосов разными способами. Среди существующих геоматериалов решетки предназначены для армирования грунта, текстиль предотвращает перемешивание отдельных слоев основания, сетки совмещают в себе оба этих свойства.

Плоской геосеткой предотвращается дальнейшее осыпание склона, нижние участки защищаются от камнепада, повышается прочность смотровых площадок и террас. Даже временная щебеночная дорога, необходимая на этапе строительства для доставки материалов на объект, прослужит дольше, если будет отсыпана поверх геосетки.

Разновидности геосетки

Производителями геоматериалов выпускается сетка для укрепления откосов и армирования асфальтобетона. Вся геосетка подразделяется по признакам:

• материал – стекловолокно, базальт, полиэфиры, полипропилен, полиамид и полиэтилен;

Геосетка из стекловолокна.

• назначение – армирование бетона, грунта или асфальтобетона;
• ориентирование пространственных узлов – одно, двуосные, противоэрозийная;

• способ изготовления – узловое соединение, переплетение либо литье.

Сетки одноосные имеют вытянутые в длину ячейки, предназначены для разделения и одновременного армирования слоев грунта в следующих технологиях:

• восстановление и укрепление откосов геосеткой;
• отсыпка нерудными материалами площадок на грунтах с низким расчетным сопротивлением;
• изготовление дамб, откосов, стен подпорных;
• террасирование участка.

Двуосные сетки применяются для армирования асфальтобетона и строительства дорог или площадок с более дешевым покрытием (щебень, грунт).

В зависимости от материала геосетки обладают характеристиками, сведенными в таблицу:

Стекловолокно и базальт не устойчивы к агрессивным средам, поэтому укладываются под асфальт. Наиболее прочной считается полиэфирная ПЭФ сетка. При проектировании и покупке геоматериала основными характеристиками являются:

• удлинение разрыва – 13 – 15% для ПЭФ;
• прочность растяжения – 30 – 50 кН/м;
• ячейка – от 1 х 1 см до 5 х 5 см;

Литьевые сетки производят методом экструзии:

• «бесконечное полотно» выдавливается из плоской щели;
• в горячем материале пробиваются отверстия;
• лист растягивается в одном или обоих направлениях.

Ведущими производителями литых геосеток являются Tenax и Tensar.

Соединенная сетка для укрепления откосов изготавливается сваркой или склеиванием уложенных под прямыми углами друг к другу ровингов, стержней или целых полос из полимерного материала. Например:

• бренд Армдор создается российской фирмой Стекло-Прогресс из стекловолоконного ровинга;
• немецкая компания Naue выпускает геосетку Segugrid – сваренные в стыках полосы из полиэстера.

Производитель Kirson (Германия) выпускает продукт из тонкой ПЭФ нити, имеющий структуру геосетки, но не подходящий к этой категории геоматериалов из-за малой плотности (55 г/м2). Поэтому он официально именуется «холст решетчатый», а используется для решения вышеуказанных задач, позволяет экономить до 20% бюджета.

Нитепрошивные сетки для укрепление откосов называют вязаными, так как при изготовлении этого материала полипропиленовые, стекловолоконные или ПЭФ нити утка не переплетаются с основой на станках, а укладываются поверх них. После чего, прошиваются (сшиваются) в местах пересечения третьей нитью для снижения деградации материала от высоких растягивающих нагрузок.

На рапирных ткацких станках получают текстильную геосетку из мононити или двойной нити пропилена, полиэстера, стекловолокна. Для армирования грунта применяются классические сетки, в дорожном строительстве часто используются сетки, соединенные с полотном геотекстиля/дорнита.

Технология монтажа

В своде правил СП 45.13330 приведены технологии укрепления откосов различными способами. Применение геосетки является самым экономичным вариантом для индивидуального застройщика:

• если выбрать георешетку, резко увеличится бюджет строительства и вероятность взаимного перемешивания слоев;
• бюджетный геотекстиль не пригоден для армирования грунта.

Производить укрепление откосов сетками можно только в отсутствие подтопления и слабом водотоке. В сложных эксплуатационных условиях (паводковые воды и интенсивный водоток) поверх сетки добавляется георешетка, ячейки которой заполняются бетоном или крупнофракционным щебнем.

Технология укрепления откосов сеткой состоит из операций:

• изготовление траншей – глубина верхней 0,4 м, нижней 0,3 м, профиль треугольный (1:2) или трапецеидальный (1:1), расстояние верхней выработки до бровки склона 0,2 – 0,6 м;

Траншеи для фиксации материала.

• укладка сетки – при небольшом уклоне (1:2 и более) обычно производится продольная раскатка рулонов геоматериала с перехлестом 0,2 м, на крутых склонах для обеспечения устойчивости рекомендуется поперечная раскатка от бровки книзу;

Укладка рулонов поперечная.

• фиксация материала – 20 см анкеры из 3 – 5 мм проволоки (Г-образные или П-образные) крепят материал к земле через 5 м по длине рулона, в трех точках по его ширине;

Анкеры для фиксации геосетки.

• отсыпка верхнего эксплуатируемого слоя – глинистый грунт, песок крупной фракции или крупнообломочная, скальная почва, согласно ГОСТ 25100 и СП 34.13330;

Минимальная толщина слоя на откосах 10 см, на постоянных дорогах 40 см.

В индивидуальном строительстве сетки часто применяются для укрепления слабых оснований:

• технология защитно-армирующей прослойки – материал укладывается поверх существующего основания, выступает за склон на 0,5 м и удерживает верхнюю насыпь от расползания;

Армирующая защитная прослойка из сетки.

• метод силовой обоймы – геосетка укладывается под насыпь, после уплотнения первого слоя края материала заводятся внутрь под следующий слой;

Обойма силовая из геосетки.

Это позволяет снизить в сильный мороз деформацию материалов, повысить эксплуатационный ресурс и обойтись без замены слабых почв, их вывоза за пределы стройплощадки.

Чрезмерно крутые откосы устраивают способом обертывания:

• из геосетки с мелкой ячейкой выкраивают заготовки для плоских мешков-матов;
• набивают их грунтом;
• укладывают послойно с требуемым уступом в зависимости от существующего или проектируемого ландшафта.

Для этого используется продольно вытянутая сетка (одноосно ориентированная). Укладка производится по нижеприведенной схеме:

• основание подготавливается согласно проекту;
• каждый кусок материала выкраивается с запасом для обертывания;
• максимум три ряда матов укладываются друг на друга и выравниваются
• пространство позади них отсыпается вровень с верхним краем.

Схема укладки матов из сетки.

Важно! По мешкам из геосетки со слоем засыпки менее 15 см запрещено передвижение транспорта.

Рекомендуемый коэффициент уплотнения составляет 0,96 единиц. Материал в пределах одного слоя следует соединять следующим способом, приведенным на рисунке:

Способ соединения геосетки по длине.

Все получившиеся волны необходимо устранить натяжением геоматериала за противоположные края и прижать специальным грузом вплоть до полной засыпки с виброуплотнением верхнего слоя.

Армирование сеткой насыпи перед облицовкой блоками.

Геосетки являются бюджетным вариантом для облицовки насыпей бетонными блоками, так как жестко связывают структуру откоса и предотвращают выдавливание декоративной облицовки почвами.

Совет! Если вам нужны строители для возведения фундамента, есть очень удобный сервис по подбору спецов от PROFI.RU. Просто заполните детали заказа, мастера сами откликнутся и вы сможете выбрать с кем сотрудничать. У каждого специалиста в системе есть рейтинг, отзывы и примеры работ, что поможет с выбором. Похоже на мини тендер. Размещение заявки БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает. Работает почти во всех городах России.

Если вы являетесь мастером, то перейдите по этой ссылке, зарегистрируйтесь в системе и сможете принимать заказы.

Учебник монтера пути — Укрепление и защита земляного полотна

Содержание материала

• Учебник монтера пути
• Земляное полотно
• Виды полотна
• Поперечные профили
• Водоотводные сооружения
• Укрепление полотна
• Деформации полотна
• Содержание полотна
• Мосты
• Трубы
• Тоннели
• Путь на мостах
• Содержание сооружений
• Верхнее строение пути
• Рельсовые стыки
• Промежуточные скрепления
• Шпалы
• Противоугонные
• Балластный слой
• Бесстыковой путь
• Покилометровый запас
• Раздельные пункты
• Стрелочный перевод
• Переводы с крестовинами
• Глухие пересечения
• Переезды
• Путевые знаки
• Габариты пути
• Содержание пути в плане
• Подуклонка рельсов
• Содержание стрелочных
• Измерительные приборы
• Путевые инструменты
• Организация и ведение
• Предприятия путевого
• Безопасность движения
• Требования по ТБ
• Текущее содержание пути
• Содержание бесстыкового
• С автоблокировкой
• Дефектные рельсы
• Дефекты в шпалах
• Основные работы
• Одиночная смена рельсов
• Одиночная смена шпал
• Выправка пути
• Рихтовка пути
• Перешивка пути
• Смена частей перевода
• Исправление пути
• Борьба со снегом
• Водоборьба, пескоборьба
• Ремонт пути
• Автоматизация работ
• Капитальный ремонт пути
• Капитальный на щебень
• Капитальный с укладкой
• Ремонт бесстыкового
• Сплошная смена рельсов
• Приемка пути
• Ремонт переездов
• Сварочно-наплавочные
• Научная организация
• Оплата труда монтеров
• Хозяйственный расчет

Назначение укрепления земляного полотна.

Поверхностная вода, стекая пр откосам насыпей и выемок, частично впитывается ими, а иногда и размывает их. Особенно хорошо впитывают воду и легко размываются ничем не защищенные поверхности. Поэтому там, где существует угроза размыва, поверхности земляного полотна укрепляют.
Для сохранности земляного полотна, подвергающегося воздействию речных и морских вод или затоплению грязевыми потоками (сели), а также имеющего откосы из сильно выветриваемых скальных пород, устраивают защитные сооружения и покрытия.

Постоянные укрепления.

Посевом трав укрепляют откосы выемок и незатопляемые откосы насыпей. Для посева трав отбирают семена с густой стелющейся корневой системой и кустящейся многолистной наземной частью. При непригодности грунтов для произрастания трав укрепляемые поверхности покрывают слоем растительного грунта толщиной 5—10 см.
Одерновкой укрепляют откосы, подверженные размыву проточными водами. Чтобы корневая система не нарушалась, толщина дернин берется 6—9 см. Укрепление откосов дерном возможно в трех видах (рис. 16): сплошной одерновкой плашмя, одерновкой в клетку, одерновкой в стенку (в тычок). Перед одерновкой сплошь и в клетку поверхность рыхлят и планируют.

Рис. 16. Одерновка откосов: а — в клетку; б — плашмя; в — в стенку
Сплошной одерновкой плашмя укрепляют откосы мокрых выемок, а также нижнюю часть откосов глубоких выемок, где посев трав не допускается. Дернины укладывают вплотную одна к другой. Каждую дернину прибивают четырьмя деревянными спицами, удерживающими ее, пока корни не прорастут в грунт.
При одерновке в клетку ленты дерна укладывают под углом 45° к горизонтали по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Образующиеся клетки засыпают растительной землей заподлицо с дерном. Ширину дерновых лент принимают 20—25 см.
Одерновкой в стенку укрепляют откосы земляного полотна в тех случаях, когда они подвержены размыву речными водами. Дерны при этом укладывают на откосе, обработанном уступами так, чтобы получалась ступенчатая накладка дернин с перекрытием, и прикрепляют их спицами длиной 0,3—0,4 м и ивовыми кольями длиной 0,75—1,5 м.
Укрепление откосов камнем возможно в виде одиночного, двойного мощения и в плетнях (рис. 17).

Рис. 17. Укрепление откосов камнем: а — одиночное мощение; б — двойное мощение; в — мощение в плетнях

Для одиночного мощения применяют камень твердых пород размером от 15 до 30 см, который укладывают по слою мха, камыша или соломы толщиной 5—10 см или по слою щебня толщиной 10—15 см. Для уменьшения пустот камень укладывают с подбором, трамбуют его, а пустоты заполняют мелким щебнем. У подошвы откоса мостовую заглубляют в грунт заподлицо с ним.
При двойном мощении камень укладывают в два ряда. Нижний ряд укладывают из более мелкого камня на подготовленное основание, как и при одиночном мощении.
Подобно откосам насыпей, укрепляют дно и откосы водоотводных канав, имеющих большой уклон, но камень для их мощения применяют меньших размеров (15—18 см).
Мощение в плетнях — более прочное укрепление откосов. Остовы клеток образуют из угловых кольев длиной 1,2—1,5 м и промежуточные длиной 0,75—1 м. Колья забивают перпендикулярно откосу на глубину не менее 0,5 м. Между кольями заплетают плетень и внутри клеток выполняют одиночное или двойное мощение. У подошвы насыпи мостовую заглубляют. Плетневые клетки не применяют, если откос подвергается воздействию льда.
Укрепление откосов камнем вновь не применяется, так как работы по их устройству трудоемки и не поддаются механизации.
При возникновении угрозы размыва в пределах подводной части откоса его укрепляют каменной наброской. Кроме описанных выше, применяют и другие виды постоянных укреплений, в том числе: монолитные бетонные или сборные железобетонные плиты; кустарниковые и древесные насаждения; торкретирование (нагнетание цементного раствора под давлением по металлической сетке).

Временные укрепления.

Одним из часто применяемых видов временных укреплений являются легкие и тяжелые фашины, тюфяки (рис. 18).
Легкие фашины представляют собой связанные пучки свежесрубленного ивового или другого гибкого хвороста, очищенного от листьев и тонких ветвей. Фашины прикрепляют к откосу насыпи кольями. Через каждый метр по длине фашины перевязывают проволокой или просмоленной веревкой.
Внутрь тяжелой фашины закладывают гальку или булыжник.
Фашинные тюфяки готовят из хворостяных щитов, между которыми закладывают камни. Щиты между собой перевязывают проволокой.
Габионами укрепляют поверхности, подверженные сильным ударам льда или камней. Габионы — это проволочные ящики цилиндрической или прямоугольной формы, заполненные камнем (рис. 19). Их укладывают обычно при спаде воды в сухое время или зимой. В исключительных случаях укрепление габионами выполняют сбрасыванием их в воду.

Рис. 18. Временные укрепления из фашинных материалов: а — фашина обычная; б — фашина тяжелая; в — карабура

В качестве временных защит применяют еще хворостяные выстилки из ивовых прутьев. Хворост укладывают внахлестку комлями вниз на слой соломы, сена или камыша. Закрепляют хворостяную выстилку жердями, которые укладывают поперек прутьев хвороста и прикрепляют к откосу земляного полотна кольями.
Против инфильтрации (впитывания) поверхностных вод в откосы оползневых массивов и стенки водоотводов применяют уплотнение поверхностного слоя рыхлых грунтов, сплошную одерновку, покрытие грунтобетоном, а также другими видами водоупорных одежд, обладающих вязкостью.

Регуляционные сооружения.

Для защиты подтопляемых откосов от размыва служат регуляционные сооружения. Они снижают скорость течения водных потоков непосредственно у земляного полотна или отклоняют струи от полотна и искусственных сооружений и направляют их в отверстия этих сооружений. К таким регуляционным сооружениям относятся бермы, траверсы, дамбы (рис. 20) с соответствующей защитной одеждой.
Когда земляное полотно проходит по берегу моря, для предупреждения разрушения его волнами устраивают волноломы, буны и волнобойные стены.
Буны представляют собой дамбы, уходящие от берега в море. Они препятствуют уносу волнами пляжа, т. е. песчаных и гравийно-галечных отложений на берегу моря. Пляж необходим для того, чтобы смягчать удары волн и предупреждать разрушение берега.
Волноломы — это продольные стены, установленные на некотором расстоянии от берега. Они ослабляют силу волн и способствуют накоплению пляжа.

Рис. 20. Регуляционные сооружения:
1 — траверсы; 2 — струенаправляющие дамбы; А — расстояние от берега до границы разлива реки

Рис. 21. Волноотбойная стена:

1 — железобетонные сваи; 2 — кладка стены; 3 — подготовка из бетона; 4 — выкладка из камня; 5 — песчано-гравийный балласт; 6 — утрамбованный глинистый грунт; 7 — дери в два слоя корнями вверх; 8 — дренажные окна; 9 — облицовка из естественного штучного камня

Рис. 19. Проволочные ящики для габионов: а — прямоугольный; б — цилиндрический; 1 — каркас из прутковой стали диаметром 6—8 мм; 2 — сетка из оцинкованной проволоки диаметром 2,5— 4 мм; размер ячеек сетки 8X8 см

Волноотбойные стены — это массивные, покоящиеся на прочных фундаментах или на сваях стены, одной стороной поддерживающие откос насыпи, а другой — отражающие морские волны (рис. 21).