7.2 Строительство подпорных стен.
7.3 Обустройство берегов рек.
7.1 Производство работ по укреплению подводных и надводных откосов
При строительстве каналов и возведении насыпей речных гидротехнических сооружений укрепление откосов и берегов выполняют, как правило, насухо. Укрепляемые откосы и берега надлежит в надводной части предварительно спланировать, а в подводной – протралить, очистить и в необходимых случаях спланировать.Планировка земляных откосов и берегов в надводной части производится в соответствии с требованиями СНиП III-8-76. Подводные откосы планируются путем срезки или подсыпки несвязных грунтов. Отклонение отметок бровки откоса под жесткое крепление от проекта допускается ± 5 см.
Отклонение поверхности надводного откоса от проектной линии после срезки неуплотненного грунта и планировки допускается ± 10 см. Точность планировки определяется с помощью шаблонов и визированием по колышкам, установленным через 20 м по откосу, или инструментально.
Обработку ядохимикатами откоса, подготавливаемого под жесткое крепление насухо, выполняют после планировки, предусмотренной проектом. Обработку откосов гербицидами сплошного действия необходимо проводить не ранее чем за 10 дней до укладки крепления, не допуская смыва гербицидов дождевыми осадками.
При отрицательных температурах воздуха укладку фильтра или подготовку под жесткое крепление откоса производят из несмерзшихся несвязных грунтов, при этом необходимо соблюдать следующие условия: а) мерзлые комья размером 5 см и более следует дробить или удалять; в слоях допускается наличие равномерно распределенных комьев размером менее 5 см не более 10 % общего объема; б) каждый слой следует укладывать сразу на всю его толщину; в) перед укладкой слоев снег и лед с основания должны быть удалены; г) во время снегопада и метелей работы по устройству обратного фильтра должны быть прекращены.
Перед возобновлением работ удаляют с откоса снег и смерзшиеся комья грунта. Устройство упоров, предохраняющих одежду откоса от сползания, следует выполнять до начала его укрепления. Укладка дробленого камня и щебня на крутых откосах должна производиться укладчиками и планировщиками. Планировку бульдозером разрешается выполнять на откосах не круче, чем указано в его паспорте.
Применение для укрепления откосов и берегов мощения из камня допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании. Каменные крепления берегов под водой устраиваются в виде набросок камня с естественным откосом от 1:1,25 до 1:1,5.
Планировку каменной наброски для придания откосу требуемого профиля производят после ее осадки.
Устройство монолитной бетонной и железобетонной облицовки откосов с заложением круче 1:1 производится через полосу (в две очереди) с применением опалубки, устанавливаемой по бетонным маякам.
При укреплении откоса монолитными железобетонными плитами должно контролироваться выполнение следующих требований: а) отклонения от установленной проектом толщины плит допускаются в пределах от + 8 до - 5 мм; б) в плитах не должно быть трещин; в) между материалом заполнения швов и вертикальными гранями плит не должно быть щелей.
Сборные железобетонные плиты укладывают на укрепляемый откос от подошвы к гребню сооружения. Величина выступов между смежными плитами не должна превышать 10 мм. При укладке сборных железобетониы плит в зимний период спланированную поверхность обратного фильтра надлежит предварительно очистить от снега и наледи. Плиты крепления должны равномерно прилегать к поверхности фильтра.
Монолитное асфальтобетонное покрытие выполняется захватками с помощью асфальтоукладчиков на сухое непромороженное основание при температуре воздуха не ниже 5°С. При толщине покрытия до 10 см. асфальтобетонную смесь допускается укладывать в один слой, при этом, если проектом предусмотрено армирование покрытия, арматурный каркас укладывают на откос до укладки смеси и в процессе укладки перемещают в середину уложенного слоя асфальтобетонной смеси до её уплотнения. При толщине покрытия свыше 10 см. асфальтобетонную смесь укладывают послойно с укаткой отдельных слоев до проектной плотности. Если проектом предусмотрено армирование покрытия, то каркасы укладывают между слоями покрытия.
Отклонения от установленной проектом толщины асфальтобетонного покрытия не должны превышать 10 %. Укладка асфальтобетонной смеси в захватку должна выполняться при температуре смеси от 140 до 120ºС. Укладка смеси, имеющей температуру ниже 100°N, запрещается.
Асфальтобетонную смесь следует уплотнять с помощью гладкого катка или виброкатка. Укатку следует производить до тех пор, пока каток не перестанет оставлять следов на поверхности покрытия, а плотность асфальтобетона не достигнет проектной.
Крепление подводных откосов с заложением 1:2,5 и более пологих из железобетонных и асфальтобетонных плит следует выполнять с помощью плавучих кранов поперек откоса снизу вверх в направлении против течения реки. Крепление береговых откосов без устройства растительного покрова производят, как правило, в подводной части (рис. 1).
Рис. 1. Берегоукрепительные мероприятия: а) габионные конструкции; б) сетчатые конструкции.
Армирующая система создает эффективную защиту откоса от эрозии, локализуя заполнитель внутри ячеек. Такая система может использоваться на любых предельнодопустимых береговых уклонах. Энергия гидропотока рассеивается равномерно благодаря сочетанию гранулированного заполняющего материала и ячеек (рис. 2 а).
Армирование откосов с помощью бетонных блоков (рис. 2 б). Ячейки георешётки, заполненные бетоном, формируют надежную, долговременную защиту для откосов, которые подвержены значительным гидравлическим или механическим воздействиям. Армирующая система может заменить сложные конструктивные решения, получая при этом экономию, как материальных ресурсов, так и времени.
а) б)
Рис. 2. Различные варианты армирующих систем подводной и надводной частей откосов: а) георешетка заполняемая фракциями щебня; б) георешетка, ячейки, которой заполнены бетоном.
Георешетка способствует предотвращению хаотического разрушения бетонного покрытия, являясь его объединяющей основой. Перфорированная георешётка в сочетании с бетонным заполнителем работает надёжнее, чем аналогичная композиция с неперфорированной георешёткой.
Применение георешетки позволяет обеспечить длительную защиту водоотводных канав, предохраняет склоны каналов, берега рек и озёр, обеспечивает прочность и стойкость, охраняя данный объект от эрозии. В случае строительства водотоков применение георешетки дает возможность экономить на количестве наполнителя основы водотока и создам практически идеальную поверхность для укладки водоупорной прослойки. Благодаря пластичности и гибкости георешетки возможно создание укрепления, точно повторяющего конфигурацию существующих русел или водоотводных канав (рис. 3). Георешетка препятствует вымыванию почвы и сохраняет, таким образом, растительность. После завершения развития растительного покрова георешетка становится практически невидимая. Применение георешетки дает возможность озеленить берега водоемов, при этом защитив их от размывания.
Рис. 3, Различные варианты использования георешеток: а) защита берега от размыва; б) укрепление русла малых водотоков
При укреплении откосов сборными решетчатыми конструкциями их монтаж необходимо выполнять снизу вверх после устройства упорной бетонной бермы. По окончании монтажа необходимо заполнить ячейки растительным грунтом (с последующим посевом трав), каменными материалами или грунтом, обработанным вяжущим.
Конструктивная схема укрепления русла представлена на рисунке 4. Укрепление откосов с использованием геотекстиля следует выполнять в последовательности: укладка полотен геотекстиля раскаткой рулонов сверху, вниз по откосу с перекрытием полотен на 10-20 см и закреплением и пределах обочин; отсыпка растительного грунта с посевом трав; устройство дренирующего слоя и монтаж сборного крепления на подтопляемых участках откосов. При применении геотекстиля с обработкой его вяжущим работы следует выполнять в таком порядке: планировка поверхности укрепляемого откоса; укладка полотна геотекстиля с закреплением его кромок штырями или присыпкой валиком из песка; поливка полотна вяжущим, например, битумной эмульсией; посыпка песком.
Рис. 4. Конструктивное решение укрепления русла георешеткой
Стык геотекстиля с прилегающими сборными или монолитными бетонными элементами крепления необходимо осуществлять путем заведения полотна под элемент или приклеивания геотекстиля горячим битумом к поверхности элемента.
В случае необходимости укрепления крутых склонов, подверженных интенсивному воздействию волн, или укрепления каналов, берега которых сложены из неустойчивых размываемых, грунтов, целесообразно применение другого варианта укрепления, когда модули георешетки укладываются послойно друг на друга (подпорные стенки). Такой вид укрепления позволяет достигнуть значительно большой устойчивости русел глубоких водотоков. Применение георешетки и геосинтетических материалов в геотехническом строительстве решает многие задачи по гидроизоляции и дренажу, армированию и стабилизации откосов набережных, русел водотоков, защищает их от эрозии и размыва.
Система Geoweb® (ГЕОВЕБ), предназначенная для укрепления русел водотоков, позволяет осуществить широкий выбор универсальных решений для открытых каналов и всевозможных структур, подверженных влиянию гидропотоков. Система зарекомендовала себя как при защите каналов, подверженных тяжелым эрозионным процессам, так и каналов с постоянным гидропотоком. Она значительно улучшает устойчивость обычно используемых материалов (цементобетонные смеси, слои из камня различной прочности, а также, вегетативные слои) гидропотоку посредством консолидированного закрепления в системе Geoweb®(ГЕОВЕБ). Одной их основных задач проекта является просчет параметров неровности поверхностей русел и гидроэффективности инсталлируемой системы. Дренажные процессы базовых слоев и деформационный потенциал конструкции также формируют неотъемлемую задачу проекта. Что касается дренажных процессов, то разделяющий слой нетканого гсотекстиля в совокупности с отводными водостоками составляет эффективную дренажную структуру.
Вегетативный укрепляющий слой в системе ГЕОВЕБ является идеальным решением в местах, где возникают неустойчивые гидропотоки малой скорости течения: болотистые низины, канавы, рвы, верхние склоны крупных каналов (рис. 5.) Вегетативная защита - верное решение при особых эстетических параметрах проекта. Секции ГЕОВЕБ, содержащие заполнители верхних слоев почв образуют серии контролирующих дамб, простирающиеся на протяжении системы защиты канала. Вероятность образования канав и борозд, имеющая место при врезании концентрированного потока в почву, сводится к нулю с момента направления потока по поверхности системы ГЕОВЕБ. Заданная глубина верхних слоёв почв и вегетативно-корневая масса надежно закреплены и защищены внутри ячеек секций. Корневая масса, заключенная в ячейках и без особых препятствий проникающая сквозь нетканый геотекстиль в верхние слои почв, усиливает укрепляющие свойства системы в целом. Укрепляющее действие корневой системы растительного покрова увеличивает сопротивление деформационным сдвигам и допустимой продолжительности (силе) потока.
При укреплении подтопляемых откосов, конусов, дамб сборными плитами предварительно должен быть уложен материал обратного фильтра или выравнивающего слоя. Плиты необходимо укладывать снизу вверх. В зимний период подготовленная поверхность откоса должна быть очищена от снега и льда.
При укреплении откосов гибкими бесфильтровыми железобетонными покрытиями из блоков их следует укладывать на откосе снизу вверх впритык друг к другу. В случае, когда проектом предусмотрено закрепление блоков с помощью анкерных свай, укладывать блоки следует сверху вниз. Просвет между соседними блоками не должен превышать 15 мм.
При укреплении откосов цементобетоном методом пневмонабрызга предварительно необходимо уложить металлическую сетку и закрепить её анкерами. Набрызг следует выполнять снизу вверх с последующим уходом за цементобетоном.
Армирование: цементобетонная защита. Использование бетонной смеси в качестве заполнителя значительно усиливает, упрочняет защиту каналов, подверженных значительному гидромеханическому воздействию. Густота смеси, отделочные материалы могут быть индивидуально подобраны и соответствии с требованиями проекта. Прочная, сдерживающая, гибкая облицовка способна свести до минимума подверженность деформационным процессам. Также отпадает необходимость в особых гранулированных материалах, используемых в совокупности с часто применяемыми бетонными плитами. Система предотвращает бесконтрольное растрескивание бетона и значительно сокращает шансы образования воронок и вымоин. Уложенные на склонах канала секции способствуют структурной интегрированности для сопротивления гидропотокам большой силы в зависимости от выбора заполнителя. Использование вегетативного заполнителя вдоль склонов русел требует от проекта естественного рельефного сопротивления потокам большой силы низкой продолжительности. Цветовые опции секций могут быть включены как один из параметров системы для предельного соответствия окружающей среде. Такая конфигурация допускает неравномерную осадку без потери системной интеграции.
Одним из наиболее простых и дешевых способов крепления откосов, является каменная наброска и растительные насаждения. Каменная наброска на верховой откос плотины выполняется из сортированного и несортированного камня с определенными размерами в зависимости от заложения откосов и высоты волны. Нижняя граница крепления откоса камнем должна находиться на 0,5 м ниже отметки мертвого объема пруда (↓УМО). Для сокращения общего объема каменной наброски и соответственно затрат на ее возведение предусматривается изменение толщины слоя наброски по высоте плотины. Устройство крепления постоянной толщины по всему откосу допускается в том случае, если его выполнение не повлечет за собой значительного удорожания конструкции. Для устройства покрытия из каменной наброски необходимо иметь достаточное количество бутового камня, который, как правило, готовится на специальных заводах по его переработке. С завода к месту укладки камень доставляется с помощью автосамосвалов грузоподъемностью 4,5... 10 т. Укладка камня на Подготовленное основание откоса из песка толщиной 20...30 см производится бульдозером при откосе m>3 и экскаватором драглайн при откосе m<3, с разных отметок стояния по ярусам.
Очень хорошее укрепление откосов состоит в набивке по откосу кольев рядами по течению реки и переплете их ивняком до высоты 0,30 саж., после чего верхи кольев натянутыми ивовыми канатами прикрепляются к кольям, забитым внутри откоса, представляя собой как бы анкера; затем за плетневую стенку и впереди ее насыпается земля для образования откоса; после чего, отступя, забивается второй ряд кольев и т. д. Если колья сделаны из ивы, то весной они начинают расти и при поливке в первый же год покрывают откосы зеленью, а следовательно, и корнями. Конечно, подобное укрепление берегов пригодно в тех случаях, когда сооружению нет надобности придавать очень большого сопротивления; если же оно нужно тогда весь откос делают из фашин, располагаемых перпендикулярно течению горизонтальными рядами равной толщины, укрепляя их кольями и плетнями. Фашины обыкновенно кладут комлями к течению, кроме первого ряда. Когда ряд уже переплетен, загружают его землей или камнем и возводят второй ряд. Такая фашинная обделка берега служит от 6 – 8 лет. Когда же горизонт весенних вод подымается очень высоко и требуется откосам дать более прочную одежду для сопротивления как волнам, так и напору льда, то откосы укрепляют камнем. Для этого употребляют булыжный, бутовый, грубо обколотый, а иногда и обтесанный камень (в приморских местностях), гранит и проч. Для этого спланировывают откос, избегая подсыпки свежей земли, а скорее делая уступы. Обколотые заранее камни укладывают насухо, как можно плотнее между собой, с расклинкой щепаным камнем, подсыпая под камни хрящ с таким расчетом, чтобы между камнем и откосом образовался слой хряща в 0,20 саж. толщиной. Такого рода одежда берега делается двойная, т. е. в 2 ряда, в три, четыре и более, напр, в приморских откосах, где требуется особенное сопротивление удару волн. Камень для одежды надо употреблять самый крупный, от 0,25 до 0,35 саж. толщиной для укреплении тех частей берегового откоса, которые подвергаются ударам льдин или где на поворотах течение порывисто и быстро. В других же местах может быть и употреблен камень величиной от 0,15 до 0,20 саж., но всегда снизу более крупный, а кверху – мелкий. Когда откос имеет очень большую высоту, то для уменьшения давления на его подошву обделывают его уступами, на которые опираются посредством слоя гальки или хряща – камни береговой обделки. Несовершенство откосных обделок состоит в том, что с течением времени в промежутках между камнями заводится растительность, и эта причина разрушения столь деятельна, что часто уничтожает кажущуюся выгоду откосной обделки в сравнении с вертикальной, состоящей из поддерживающих стенок. Придавая, однако, толщину нижнему слой под облицовочными камнями до 0,25 саж. и делая его из чистого хряща, можно на весьма долгое время быть обеспеченным от прорастания растительности. Подошву такой одежды надо упереть в фундамент; он может состоять в слабых грунтах из двойного шпунтового ряда свай, на верх которых нарубается брус, в который должна опираться одежда. Брус этот подвержен давлению, которое равно весу одежды, умноженному на отношение её высоты к длине; трением одежды о грунт обыкновенно пренебрегают. Если же грунт крепкий, скалистый, так что сваи забивать невозможно, то на краю подошвы откоса вырывают канаву глубиной от 0,30 до 0,75 саж. и шириной 0,50 до 0,60 саж., в которой кладут насухо стенку из камня с расщебенкой, отделывая верхние камни с заплечиками, на которые упрутся камни первого ряда откоса. Для большей прочности иногда верхние ряды фундаментной стены соединяются железными скобами. Бывали случаи, что такие фундаментные степы выводили и на гидравлическом растворе, которым тогда заливается и поверхность одежды откоса, но это оказалось непрактичным и теперь оставлено. Укрепление Б. откоса может состоять еще из шпунтового ряда или из верстовых свай, забранных досками. Такие сваи должны быть укреплены к берегу якорями или анкерами, которые прикрепляются к другому ряду свай, забиваемому позади первого, или же к заложенным в грунт брусьям. Там, где лес очень дешев, а подошва Б. откоса состоит из скалистого и вообще твердого грунта, там выгодно укрепить Б. откос ряжами или срубами, которые потом заполняются глиной, песком или камнем. Металлические обделки употребляются при устройстве набережных судоходных рек или другого рода береговых построек. Такие обделки укрепляются между сваями или к заложенным в грунт камням, брусьям и пр. Лучшую и самую дешевую защиту Б. откосов от действия течения составляют густо растущие водяные растения, имея лишь тот недостаток, что представляют довольно значительное сопротивление течению воды, а потому ниже горизонта низкой воды заменяются другого рода укреплениями. Особенно береговые заросли составляют хорошую защиту берегу от действия паводков. Для укрепления подошвы Б. откоса, всегда покрытой подой, употребляются: фашинные тюфяки, каменные отсыпи из накидного камня, шпунтовые свайные стенки, деревянные ростверки и полы. Фашинные тюфяки очень хорошо защищают подошву от размыва; тюфяк должен быть немного длиннее откоса, дабы он частью лежал на дне. Когда тюфяк установлен, то его загружают хрящом, камнем или глиной, пока он не опустится на дно. Такое укрепление берега служит до 10 лет. Подмыв подошвы берега можно предупредить или прекратить, делая из накидного камня стенки или забивая два или три ряда свай по длине откоса у подошвы и промежуток заполняя камнем или хрящом. В случае наибольшей глубины низких вод делают плетни и загружают камнем, получая таким образом недорогую и прочную защиту откоса. Б. обделки из тяжелых фашин бывают различного типа, чаще укладывают фашины одну на другую и доводят кладку только до низкого горизонта, на котором делают берму шириной от 0,40 до 0,75 саж. и вымащивают камнем как берму, так и откос выше ее. В вымытых частях берега обыкновенно береговую обделку делают или из каменной отсыпи, или из тяжелых фашин, заполняя промежуток между берегом хрящом, откос которого вымащивается крупной мостовой. При значительных сооружениях устраивают иногда ростверки для защиты подошвы Б. откоса от подмыва. Для этого забивают сваи и на них основывают ростверк, который между связями и балками заполняется фашиной, хрящом или камнем, смотря по тому, какой материал имеется на месте работ. После заполнения пустот поверх ростверка настилают из 4- или 5-дюйм. брусьев деревянный пол, который отлично выдерживает удары волн. Брусья кладутся параллельно течению, чтобы вода не встречала при своем движении никакого препятствия. Ростверки должны иметь уклон к реке, и чем он положе, тем лучше защищена подошва берега и тем прочнее сооружение. При укреплении подошвы берега следует главным образом руководствоваться свойством грунта, из которого состоит дно реки. При грунтах твердых укрепление фашинами практично, точно так же как при песчаном дне возможно с пользой лишь укрепление набросом камня или хрящом.