Методы закрепления грунтовых склонов и откосов
Рубрика: Одесский регион
|
|
Е.А. Тертычная, Ю.А. Фортученко
Одесский национальный морской университет
Грунтовые склоны и откосы морских побережий зачастую подвержены оползневым процессам. Обычно оползни возникают на каком-либо участке склона или откоса вследствие нарушения равновесия пород, слагающих склон. Наиболее часто оползни возникают на склонах, сложенных чередующимися водоупорными (глинистыми) и водоносными породами (например, песчано-гравийными, трещиноватыми известняковыми). При этом развитию оползневых процессов способствует такое залегание слоев грунта, когда слои расположены с наклоном в сторону склона или в этом же направлении пересечены трещинами.
Если обозначить крутизну берегового склона или угол падения слоев грунта по отношению к горизонту через a и сравнить с углом внутреннего трения j грунтовых пород, слагающих склон, то оползни могут возникать на склонах и откосах, у которых a больше, чем j.
Так как глинистые грунты при большом увлажнении имеют небольшой угол внутреннего трения (j может снижаться до 6°…8°), то оползни на склонах, сложенных такими грунтами, могут возникать при крутизне их 6° и более. Чем больше значение a по сравнению с j, тем больше основания для возникновения нарушения устойчивости склона.
Основными причинами нарушения устойчивости пород, слагающих склон, под действием силы тяжести могут быть: увеличение крутизны склона в результате подмыва водой; ослабление прочности грунтовых пород при их выветривании или переувлажнении осадками и подземными водами; строительная и хозяйственная деятельность, осуществляемая без учета геологических условий местности, например, разрушение склонов при прокладке дорог, в результате чрезмерного полива садов и огородов, расположенных на склонах, и т.п.; воздействие сейсмических толчков.
. В плане оползень часто имеет форму полукольца, при этом понижение в склоне называют оползневым цирком. В сильно увлажненных глинистых породах оползень приобретает форму потока.
В процессе образования оползня выделяют следующие этапы: подготовительный, который характеризуется постепенным уменьшением
устойчивости горных пород под влиянием естественных и искусственных явлений и процессов; непосредственное оползневое смещение масс горных пород, характеризующееся сравнительно быстрой или резкой потерей устойчивости; постепенное восстановление устойчивости сползших масс горных пород, т.е. стабилизация оползня.
Наиболее распространенными признаками оползневых деформаций склонов и откосов являются: наличие на склоне ярко выраженных оползневых цирков; трещины, образовавшиеся в результате разрыва грунтовых масс; наличие валов выпирания; оползневые уступы (террасы, площадки, ступени); различные формы воздействия вод (постоянные или временные застойные поверхностные и грунтовые воды, заболоченные участки склона); разрывы дернового покрова, искривление и опрокидывание стволов деревьев; бугристый рельеф поверхности склона; повышение влажности пород вблизи возможной поверхности скольжения; деформации сооружений, расположенных на оползнях или в зоне их действия (искривление в плане насыпей дорог, трещины и разрывы дорожного покрытия, водопропускных труб, лотков, раздавливание и разрушение дренажей, смещение и опрокидывание опорных сооружений, перекос, смещение зданий и разрывы отдельных его частей и пр.).
Для одесских оползней основными факторами, определяющими их образование и развитие, помимо неотектонического, являются разрушение горных пород, абразия, подъем уровня грунтовых вод, переувлажнение грунтов. На незакрепленной территории города происходят значительные деформации берегового склона, вызванные в первую очередь абразионной деятельностью моря и переувлажнением грунтов в связи с подъемом уровня грунтовых вод. Актуальным для территории Одессы являются процессы, связанные с прогрессирующим подтоплением, вызванным утечками из водоподающих и водоотводящих городских систем (просадки грунтов при их переувлажнении), неудовлетворительное состояние противооползневых сооружений и недозакрепленные городские территории.
Для предотвращения развития оползневых процессов разработан комплекс противооползневых и берегоукрепительных мероприятий. При выборе варианта конструкций противооползневых сооружений и их расположении учитывают инженерно-геологическое строение участка, расчетные оползневые нагрузки и технологичность строительства. Компоновка берегоукрепительных сооружений диктуется рельефом побере-
жья и гидрологией моря.
Противооползневые мероприятия включают: создание свайных, анкерных и комбинированных ростверков; лучевой и застенный дренаж;
создание системы лотков для организованного сбора и отвода поверхностных и грунтовых вод; строительство берегоукрепительных сооружений различного типа – (набережные с искусственным пляжем, бермы ступенчатого типа, волногасящие наброски из обычных бетонных массивов, из фигурных бетонных блоков (тетраподы, гексалеги и др.). При этом берегоукрепительные сооружения снимают одну из основных причин оползневой активности – размыв морских побережий за счет волнового воздействия.
Кроме уже внедренных берегоукрепительных и противооползневых сооружений (свайные и анкерные конструкции, ростверки, ступенчатые набережные, волногасящие бермы), известны и другие технологические решения, например, буровые и инъекторные анкеры, называемые также сваями или нагелями. Нагели для грунта действуют как арматура в железобетоне или дюбели и гвозди в дереве, подвергающиеся усилию среза..
В качестве бурового и инъекторного анкера, обычно используют стержни трубчатого сечения, которые лучше работают на изгиб, срез, боковое поверхностное трение, чем стержни сплошного сечения равные им по площади. С наружной стороны этих труб сформированы резьбовые ребра по аналогии с арматурной сталью периодического профиля, что обеспечивает повышенное сопротивление срезу по сравнению с обычными буровыми штангами.
В последнее десятилетие в практике укрепления грунтов внедряется метод струйной цементации грунтов, который появился практически одновременно в Японии, Италии, Англии. Технология струйной цементации распространилась по всему миру, позволяя не только более эффективно решать традиционные задачи, связанные с укреплением грунтов, но и найти новые решения проблем в области подземного строительства. Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором в режиме "mix-in-place" (перемешивание на месте). После твердения раствора образуется новый материал - грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками. По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов - от гравийных
отложений до мелкодисперсных глин и илов.
Область применения этой технологии включает: сооружение подпорных стен для повышения устойчивости склонов и откосов; устройство одиночных свайных фундаментов; устройство ленточных фундаментов и фундаментных плит из взаимно пересекающихся грунтоцементных свай; закрепление слабых грунтов вокруг строящихся подземных городских сооружений (колодцев, коллекторов, тоннелей); создание противофильтрационных завес. При этом обеспечивается высокая скорость сооружения грунтоцементных свай, отсутствие ударных нагрузок, возможность работы в стесненных условиях вблизи существующих зданий и сооружений, в подвальных помещениях, на откосах, склонах и т.д..