Щербак П.Н. Реконструкция и усиление ж.д. инфраструктуры. Учеб. пособ. 2017

- способу соединения облицовочных элементов с армирующими элемен-

тами;

-материалу заполнителя (дренирующие песчано-гравийные смеси, местные грунты).

Армогрунтовые конструкции в зависимости от назначения могут выполнять функции поддерживающих, укрепительных и защитных сооружений и устройств.

Область применения для условий железных дорог армогрунтовых конструкций:

-реконструкция, стабилизация и усиление земляного полотна, включая сложные инженерно-геологических условия (в сейсмически активных зонах);

-стабилизация оползневых косогоров;

-защита и укрепление земляного полотна от водоразмывов;

-защита и укрепление земляного полотна от эрозии;

-защита железнодорожного пути наскально-обвальных, селеопасных и лавиноопасных участках.

Армогрунтовые конструкции могут заменять традиционные подпорные сооружения: бетонные и железобетонные подпорные стены и контрбанкеты. Они используются для повышения устойчивости откосных сооружений вместо развития (уположения) откосов при стесненных условиях (в том числе в местах интенсивной городской застройки). Армогрунтовые сооружения являются достаточно гибкими конструкциями и могут сохранять устойчивость при развитии деформаций в основании земляного полотна.

Каменные материалы для армогрунтовых конструкций

Для устройства габионных конструкций используются каменные материалы – грубо раздробленный (рваный) природный или искусственный каменный материал, обладающий необходимой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью, получаемый дроблением изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. Пригодны к использованию валунные и гравийно-галечные отложения в руслах рек и на пойменных массивах.

На сооружениях повышенной степени ответственности следует использовать каменные материалы твёрдых изверженных пород (базальт, гранит, диабаз, диорит и т.п.), а также метаморфических пород, имеющих характеристики по прочности и морозостойкости не ниже установленных для изверженных пород. Плотность материала камня должна быть не меньше 17 кН/м3, для подводной части сооружения и зоны переменного уровня воды, не ниже 23 Н/м3. Ручная укладка камня в габион должна обеспечивать насыпную плотность каменного материала свыше 17,5 кН/м3.

Морозостойкость каменных материалов противоэрозионных сооружений

взоне переменного уровня воды, в зависимости от среднемесячной температуры наиболее холодного месяца в году, не должна быть ниже:

-при температуре от О0С до -100С включительно – F100;

-ниже -100С до -200С – F150;

-ниже -200С – F200.

Для габионов надводной части сооружения морозостойкость каменных

19

материалов из изверженных горных пород должна быть не ниже F100, метаморфических и осадочных пород – не ниже F50.

Зерновой состав каменного материала:

-минимальный линейный размер камня для габионов надводной зоны должен быть более 1,3 номинального размера ячейки сетки.

-для габионов, эксплуатирующихся в подводных условиях или в зоне переменного уровня воды, минимальный размер камня должен быть более 1,5 номинального размера ячейки сетки.

Грунты. Заполнители и обратная засыпка. Для устройства армогрун-

товых конструкций в качестве заполнителя и обратной засыпки задней грани стены армогрунтового сооружения рекомендуется использовать дренирующие (несвязные) грунты. Грунт заполнителя должен быть послойно уплотнен с коэффициентом уплотнения не менее 0,95.

2.1.3 Усиление земляного полотна подпорными стенами

При реконструкции земляного полотна железных дорог используются современные материалы и конструкции.

Габионные конструкции. Габион коробчатый – сетчатый контейнер из металлической сетки двойного кручения в форме параллелепипеда, заполняемый каменными материалами, предназначаемый для создания прочных, гибких и проницаемых массивных подпорных сооружений.

Проволока для сетки имеет плотное цинковое гальвановое покрытие. По краям габионы упрочняют проволокой, имеющей больший диаметр, чем проволока сетки. Габионы могут быть разделены на ячейки диафрагмами, которые служат для упрочнения конструкций, облегчения работ по их установке

иэксплуатационных работ.

Вкоррозионной среде коробчатые габионы изготавливают из проволоки плотного оцинковывания или с ПХВ-покрытием (толщиной 1 мм на диаметр проволоки). При монтаже габионы увязывают между собой и заполняют камнем.

Габионные конструкции доставляют к месту строительства в виде пакетов из разверток. На месте строительства габионную развертку раскрывают, панели и диафрагмы сгибают, формируют из них прямоугольный ящик и соединяют между собой проволокой. Собранный габион переносят на место возведения конструкции и привязывают к уже ранее установленному габиону.

Для заполнения габионных конструкций камнем применяют дорожную технику – экскаваторы, погрузчики и т. д. После заполнения камнем габионные конструкции закрывают крышками и привязывают их проволокой. Связывают габионные конструкции проволокой такого же качества, что и проволока сетки габионов, но меньшего диаметра.

Допустима и другая последовательность работ: сборку габионов осуществляют на строительной площадке непосредственно у возводимой стены, заполняют каменным материалом и уже готовыми устанавливают краном на место и соединяют проволокой с ранее уположенным габионом. Это повыша-

20

ет качество заполнения габионов и облегчает их монтаж.

Рис. 6. Сетчатые габионы

Такие характеристики габионов, как прочность, гибкость, проницаемость, универсальность применения и экологичность обеспечивают их конструктивную целостность в течение длительного срока эксплуатации. Со временем габионные сооружения приобретают максимальную прочность и устойчивость за счет природных процессов – постепенно происходит аккумуляция частиц грунта между камнями; на поверхности образуется растительность, и сооружение сливается с естественной средой, становится частью окружающего ландшафта. Благодаря пористой структуре габионов облегчается выход воды из насыпи (или из откосов выемки).

Коробчатые габионы могут быть использованы для сооружений подпорных стен, укрепления склонов насыпей и армирования грунта. Это особенно важно, когда укрепление насыпей проводится в стесненных условиях и присыпка контрбанкетов невозможна.

Габион матрасно-тюфячный (матрас-Рено) – сетчатый контейнер из ме-

таллической сетки двойного кручения с шестиугольными ячейками, с относительно малой высотой по отношению к другим размерам, заполняемый каменными материалами, предназначаемый для создания облицовок каналов и дамб, для крепления конусов мостов и откосов водоотводных канав, в основании подпорных стенок из габионов, ландшафтных работ, крепления откосов и ос-

21

нований гидротехнических сооружений. Они в отличие от коробчатых габионов имеют значительную площадь поверхности и малую толщину.

Рис. 7. Применение габионных конструкций для укрепления откоса

Рис. 8. Матрац «Рено»

В конструкцию «матрацев Рено» входят диафрагмы, расположенные по длине через 1 м. Основания и крышки матрацев изготавливают из одного и того же базового материала. Края панелей матрацев армированы проволокой большего диаметра, чем проволока сетки.

Крышки матрацев изготавливают из сеток, имеющих те же размеры, что и основание или из сетки, поставляемой в рулонах. «Матрацы Рено», подобно габионам, могут быть изготовлены из проволоки с покрытием из ПХВ – для приме-

22

нения в особо-коррозионной среде. «Матрацы Рено» сохраняют свою конструктивную целостность в течение длительного срока эксплуатации. Самые важные их характеристики – прочность, гибкость, проницаемость, универсальность в применении и экологичность.

Рис. 9. Применение матрацев «Рено»

С каждым годом «матрацы Рено» приобретают дополнительную прочность и устойчивость за счет природных процессов – аккумуляции частиц грунта между камнями, на поверхности образуется растительность. Сооружение сливается с природной средой, становится частью ландшафта.

Технология установки:

«Матрацы Рено» раскладывают на ровной площадке, поднимают диа-

23

фрагмы и привязывают их проволокой к панелям. Для связки сопрягаемых панелей и диафрагм проволоку пропускают через ячейку в одну скрутку, а затем в следующей ячейке делают двойную скрутку.

1 Вместо проволоки для связки могут быть использованы металлические кольца из стальной оцинкованной проволоки или из нержавеющей стали с дополнительным ПХВ-покрытием. Расстояние между кольцами не должно превышать 20 см.

2Собранные матрацы располагают на месте.

3«Матрацы Рено» заполняют камнями, минимальные размеры которых должны быть не менее диаметра ячейки, а максимальный размер камня не должен превышать 2/3 толщины матраца.

4В обязательном порядке проверяют заполнение камнем углов.

5Привязывают крышки.

Все матрацы в конструкции должны быть связаны между собой по всем сопрягаемым граням.

«Матрацы Геомак» применяют для зеленой защиты сооружений.

Рис. 10. Матрацы Геомак

Они состоят из слоя грунта, который находится внутри оснований «матрацев Рено» и зафиксирован геотекстилем. Полотно геотекстиля расстилают на основания матрацев и закрепляют диафрагмами. После заполнения пакета грунтом его закрывают крышкой из рулонного материала Мак-Мат или сеткой двойного кручения с биотекстилем. Геосетки – рулонный материал, образованный путем переплетения под прямым углом нитей или волокон из высокопрочных синтетических материалов, с покрытием их защитным слоем. «Матрацы Геомак» используют для противоэрозионной защиты склонов

24

сухих откосов насыпей, а также при рекультивации территорий. Использование их способствует росту травяного покрова.

Рулонный материал Мак-Мат представляет собой панель из волокон ПХВ, которая может быть армирована сеткой двойного кручения. Этот ворсистый коврик из ПХВ-нитей диаметром 1–2 мм используют (в комбинации с «матрацами Геомак») для восстановления плодородного слоя откосов насыпей и выемок.

Система Террамеш – модульная система армирования грунта (рис. 11).

Рис. 11. Система Террамеш и ее применение

Используется коробчатый габион с армирующей панелью (элемент системы Террамеш) – сетчатый контейнер из металлической сетки двойного кручения, в форме параллелепипеда с армирующей нижней панелью, заполняемый каменными материалами и предназначаемый для крепления склонов, откосов насыпей и неустойчивых массивов грунта, взамен подпорных стен.

В теле земляного полотна модули системы Террамеш располагают горизонтальными слоями. Лицевая грань этой системы выполнена в виде коробчатых габионов и заполняется камнем. Благодаря этому обеспечивается прочность и пористость системы и исключается возникновение гидростатическо-

25

го давления. Проволочную сетку, используемую в системе Террамеш, изготавливают из стальной оцинкованной проволоки с ПХВ-покрытием, которое защищает проволоку и обеспечивает устойчивость к химическим и механическим повреждениям. Прочность сетки является постоянной по плоскости армопанели и других граней системы, что устраняет риск разрыва между армопанелью и лицевой гранью. Шестиугольные ячейки сетки обеспечивают лучшее сцепление с грунтом.

Система Зеленый Террамеш – это экологичная модульная система армирования грунта. Ее можно использовать для укрепления неустойчивых откосов насыпей и выемок, склонов массивов грунта с одновременным озеленением поверхностей. В теле земляного полотна (или в откосах выемки) системы Зеленый Террамеш располагают горизонтальными слоями. Шаг армирования определяют в соответствии с расчетом обеспечения устойчивости массива грунта.

Рис. 12. Система «Зеленый Террамеш»

Модули системы Зеленый Террамеш являются сборными конструкциями заводского изготовления. Они состоят из сетки, выполненной из проволоки двойного кручения, оцинкованной с ПХВ-покрытием; геосинтетического или биоразлагаемого полотна; сварной армопанели и двух стальных ребер жесткости треугольной формы, обеспечивающей угол наклона лицевой панели 60–70°. Лицевую панель укрепляют стальными стержнями с ПХВ-покрытием, которые вплетают в сетку при производстве. С внутренней стороны внешней панели модуля крепят геосинтетическое или биоразлагаемое полотно, армопанель и стальные ребра жесткости. Прочность сетки двойного кручения устраняет риск разрывов соединений между армопанелью и другими гранями системы. Шестиугольная форма ячеек обеспечивает наилучшее сцепление модульной системы с грунтом.

Полотно Био-Мак защищает откосы земляных сооружений от эрозии и стабилизирует их поверхность путем восстановления на ней растительного покрова. Оно состоит из разных видов естественных биоразлагающихся волокон (соломы, сена и др.), положенных на тонкий слой целлюлозы и укреп-

26

ленных двумя слоями полипропиленовой светочувствительной сетки. Это многослойное полотно прошито с двух сторон джутовой нитью. Для создания растительного покрова участок грунта на расстоянии 0,65–1,0 м от первой низовой лицевой панели заполняют плодородной почвой. При гидропосеве на поверхности склона сразу после завершения строительных работ требуется дополнительное питание и увлажнение грунта обратной засыпки. Наиболее важными характеристиками систем Зеленый Террамеш являются: экологичность, прочность конструкции и экономичность.

Рис. 13. Укрепление откоса системой «Зеленый Террамеш»

Экономичность системы достигается тем, что модули системы Зеленый Террамеш заполняют имеющимся на месте сборки грунтом при условии, что он соответствует необходимым инженерно-геологическим характеристикам. Это значительно снижает затраты на земляные работы. Кроме того, модульный принцип создания системы позволяет сэкономить время на ее монтаж.

2.1.4 Армогрунтовые стены

Армогрунтовая стена представляет собой армированный металлом массив из дренирующего грунта в основном прямоугольной формы, имеющей с наружной стороны облицовочную стену из железобетонных блоков или коробчатых габионов, опирающуюся на фундамент также из железобетонных блоков. Стена единым массивом противостоит сдвигу и опрокидыванию под действием оползневого давления, передающегося на нее от неустойчивого (или недостаточно устойчивого) откоса. Назначение армированного массива

– обеспечение внутренней устойчивости стены.

Область применения армогрунтовых стен определяется:

• необходимостью усиления земляного полотна, расположенного в стесненных условиях (городской и промышленной застройки);

27

•затрудненностью переноса различного рода коммуникаций из зоны отсыпки контрбанкета;

•большой трудоемкостью и стоимостью работ по удлинению водопропускных труб, сложностью их выполнения.

Экономический эффект от их использования:

•сокращение объемов дренирующего грунта (по сравнению с усилением земляного полотна контрбанкетами);

•возможность использования культурных земель, занимаемых контрбанкетами.

Армогрунтовые стены могут быть использованы и в сочетании с контрбанкетами. В местах возможного удлинения труб сооружают стены, а на подходах к ним – контрбанкеты.

Рис. 14. Армогрунтовая стена

Технологический процесс усиления насыпи армогрунтовыми стенами и устройства контрбанкета

Устройство армогрунтовой стены ведут в три периода: подготовительный, основной и заключительный. В подготовительный период выполняют: инженерную подготовку территории; устраивают подъездную землевозную автодорогу от перегрузочного карьера к усиливаемой насыпи; доставляют конструкции армогрунтовой стенки к месту ее монтажа.

В основной период сооружают армогрунтовую стенку и отсыпают контрбанкеты. В заключительный период выполняют отделочные работы: планируют откосы насыпи; укрепляют полки и откосы посевом трав.

Комплекс работ по возведению армогрунтовых стенок. Подготовитель-

ные работы: подготовка строительной площадки, геодезическая разбивка

28