6.2 Особенности берегоукрепительных работ
При проведении противопаводковых мероприятий производятся берегоукрепительные работы. К ним относят: укрепление откосов насыпей и выемок, косогорое, берегов водотоков, быстротоков, оврагов и логов, при устройстве водоотводных, регуляционных и противоэрозионных сооружений, в ландшафтных работах.
Применение габионных конструкций позволяет решать различные инженерные и природоохранные задачи, возникающие при строительстве и эксплуатации трубопроводов, дорожных работах и многое др. Коробчатые габионы используются для возведения массивных сооружений (подпорпные стенки, дамбы), матрацы Рено - для площадных покрытий, предназначении при защите от различных видов эрозии размывов, проведении противоэрозионных мероприятий.
В мировой практике объемные сетчатые конструкции применяются более 100 лет. Все эти сооружения типизированы по конструктивным решениям и условиям применения, имеют научно-методическое сопровождение в виде государственных и ведомственных строительных норм, методических указаний и рекомендаций. (ГОСТ Р 52132-2003; ОСТ 10 323-2003; "Мелирорация. руководство по защите земель, нарушеных водной эрозией, габионные конструкции противоэрозионных сооружений."BCП-АПК 2.30.05.001-03).
Эрозия поверхности земляных и скалистых откосов, возникающая вследствие воздействия ветра и дождевой воды, может быть предотвращена с помощью сетки, растянутой и закрепленной на поверхности откоса (рис. 2.). Каменная порода, отделяющаяся от поверхности скальных откосов, не должна осыпаться на близлежащую территорию или дорогу, подвергая опасности движение. При наличии сетки на поверхности более интенсивно развивается растительность, что обеспечивает постоянную защиту откоса от разрушения и обвала. Сетки, уложенные на откосах с целью предотвращения разрушения берегов и русла проточных и непроточных водоемов от ударов волн и эрозии почвы, повышают прочность набережных откосов, эффективную защиту которых позднее будет обеспечивать появившаяся на берегу растительность.
Георешётка (геокаркас, геосетка) широко используется при защите берегов от разрушения. Она производится на основе высокопрочного полиэтилена и полипропилена. Принцип действия – сцепление зернистого материала с ячейками решётки. Это заклинивание позволяет решётке оказывать сопротивление горизонтальному сдвигу насыпи, тем самым мобилизовать несущую способность грунта. Георешётки применяются в качестве армирующего материала на рыхлых грунтах, на посадочных, а также для армирования устоев моста, склонов и земляных дамб.
Рис. 1. Варианты конструктивных решений по укреплению берегов
Георешётка представляет собой сотовую конструкцию из полиэтиленовых лент толщиной 1.5 мм, скреплённую между собой в шахматном порядке сварными высокопрочными швами (рис. 2). При растяжении в рабочей плоскости образует устойчивый горизонтально и вертикально каркас, который предназначен для фиксации наполнителя (грунт, кварцевый песок, бетон и т. п.). Георешётка выполняет функцию сохранности откосов и склонов. Использование георешётки даже на очень кругых склонах, а также, наполнение её проницаемыми материалами, приводит к тому, что увеличивается устойчивость склонов к поверхностной эрозии, а существующий уровень влажности внутри ячеек решётки обеспечивает рост разного рода растительности (результат – эстетичный вид выполняемых земляных работ).
а) б)
а) укрепление береговых склонов; б) укрепление откосов
Одним из способов укрепления почвы является использование георешётки и её заполнение земляным материалом. Толщина такой конструкции может быть на 50% меньше, чем толщина стандартной замены, что позволяет избежать дорогостоящей замены грунта.
Рассмотрим технологию берегоукрепительных работ с помощью георешеток. На первом этапе предстоит правильно разбить участок и выполнить все земляные работы. Перед установкой георешётки следует устранить поверхностный шар грунта, выровнять поверхность и если потребуется, то расстелить дренирующую прослойку из нетканного геотекстиля. Стандартные геотекстильные рулоны обычно имеют ширину 2 – 6 м. При проектировании назначают тип соединения полотен геотекстиля. В некоторых случаях геотекстиль укладывают внахлёстку, при этом в процессе проектирования назначают минимальный размер нахлёста. Укладку геотекстиля следует производить непосредственно перед его засыпкой, особенно во время сильных ветров. Перекрывающиеся части могут быть одновременно заанкерены костылями, скобами или путём укладки небольшого количества насыпного материала вдоль швов. Если почва соответствует хорошим геотехническим условиям (гравий, уплотненные пески, щебень), можно обойтись без слоя, отделяющего грунт от георешетки, и, после нивелирования местности, уложить георешётку непосредственно на поверхность (рис. 3 а); георешётки закрепляются на основании грунта и между собой при помощи Г-образных монтажных анкеров диаметром 10-14 мм и длиной 50-120 см, изготовленных из стальной арматуры. Монтажные анкеры служат для фиксации георешётки в растянутом (рабочем) положении и соединения модулей георешёток между собой (рис.3 б). После закрепления секций георешётки можно приступить к заполнению ячеек (рис. 3 в). Заполнение ячеек может быть выполнено с помощью обычного оборудования, такого как погрузчики, бульдозеры и экскаваторы с обратной лопатой. Привозной материал может также выгружаться непосредственно в ячейки. При заполнении ячеек слой заполнителя должен быть выше стенок ячеек не менее чем на 50 мм. Запрещается движение тяжелой техники до уплотнения заполнителя при укладке георешётки на нестабильное земляне полотно. Способность системы распределять нагрузку значительно возрастает при обеспечении однородного уплотнения. После заполнения ячеек грунтовым материалом часть монтажных анкеров может быть извлечена, остальные выполняют функцию несущих анкеров. Несущие анкера имеют конструкцию аналогичную монтажным и служат для крепления георешёток на поверхности грунта. Их устанавливают равномерно по площади в соответствии с проектным планом с шагом 1,0-2,0 м. При защите откосов от эрозии в качестве несущих анкеров могут использоваться деревянные колышки соответствующей длины. В качестве заполнителя ячеек применяют грунт, щебень и бетон морозостойкостью не ниже M200. Последний этап – уплотнение (рис. 3 г). Размер и тип уплотняющего оборудования назначают в зависимости от несущей способности грунта и земляного полотна. Методы уплотнения должны быть определены в начале работы для того, чтобы установить оптимальный первоначальный уровень заполнения ячеек и число проходов катка для достижения требуемой плотности заполнителя. Если при проходке катка по заполненной секции георешетки возникает волна, это означает, что этот каток более тяжёлый, чем требуется для данных условий. Поддержание влажности, близкой к оптмаильной, обеспечит максимальную плотность при минимальном усилии.
Г)
Рис. 3. Технология монтажа георешетки:
а) – укладка георешетки; б) – закрепеление конструкции;
в) – заполнение ячеек; г) – уплотнение грунта
Применение георешётки даёт возможность озеленить берега водоёмов, защитив их от размывания. В случае строительства водотоков применение георешётки позволяет сэкономить на количестве наполнителя основы водотока и создаёт практически идеальную поверхность для укладки водоупорной прослойки. Георешётка предохраняет склоны каналов, обеспечивает прочность и стойкость, охраняя данный объект от эрозии. Дополнительным преимуществом является дренаж местности вдоль каналов. Использование георешётки значительно снижает потери, связанные с обвалами, оползнями и деформацией склонов.
Берегоукрепительные сооружения в зависимости от назначения должны обеспечивать: защиту от размыва течением участков берега, разрушение которых непосредственно приводит к нежелательным изменениям в расположении судоходной трассы и препятствует эффективному действию возведенных на этом участке русла струенаправляющих сооружений; защиту от размыва тех участков береговой полосы, которые являются очагами поступления наносов в речной поток, отлагающего их на нижерасположенных, затрудняющих судоходство, перекатных участках; защиту от размыва откосов малых рек и судоходных каналов. Берегоукрепительные сооружения разделяются на подводные и надводные. Берегоукрепительные сооружения являются сооружениями долговременного действия. Покрытия береговых откосов применяются с целью защиты берега от размыва и разрушения.
Армирующая система берегозащиты является многофункциональной
конструкцией и может использоваться в различных ситуациях для защиты и
укрепления откосов. Объемная ячеистая георешетка локализует заполнитель и тем самым сдерживает энергию потоков воды, предотвращает эрозию, уменьшает сдвигающие силы, направленные вдоль склона в контактной зоне с заполнителем и т.д.
Рис. 4. Конструктивные решения по берегозащите с использованием
технологии ГЕОВЕБ
В качестве заполнителя георешётки могут быть использованы различные материалы. Выбор заполнителя основан на специфических характеристиках проекта. Заполнителем могут быть следующие материалы: верхний слой почвы с различными вегетативными составляющими; - от различных смесей из песка и гравия до крупнозернистого щебня; цементобетон различных марок; различные комбинации вышеперечисленных компонентов для удовлетворения особых требований проекта.
При использовании технологии для укрепления откосов система минимизирует сдвигающие силы, воздействующие на заполнитель, функционируя как своеобразный фиксатор верхнего слоя. В технологии ГЕОВЕБ учитывается, что корни растений создают дополнительный сдерживающий эффект, а также препятствуют развитию эрозионных процессов. Этот эффект также помогает предотвратить образование оврагов, вымоин, рвов особенно в районах, где возможен концентрированный водяной поток, воздействующий на почвы, подверженные эрозии.
Георешётка ГЕОВЕБ спроектирована с учетом максимального приближения к реальным условиям среды и простоты монтажа. Универсальность системы ГЕОВЕБ позволяет создавать и воссоздавать растительный покров на поверхностях, которые ранее, в силу каких-либо природных факторов, были не пригодны для этого.
Грамотно спланированный растительный покров откоса является заногом эффективной защиты подверженных эрозии откосов береговой зоны. Ячейки георешётки усиливают естественное сопротивление растительного покрова эрозии и защищают его корневую систему.