CC BY
83
РАЗДЕЛ II
СТРОИТЕЛЬСТВО. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
УДК 625.731.3
НОВАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
В.А. Шнайдер, В.В. Сиротюк
Аннотация. Выполнен анализ действующей классификации укреплений откосов земляного полотна. Представлена новая классификация способов укрепления откосов земляного полотна.
Ключевые слова: земляное полотно, укрепление откосов земляного полотна, геосинтетические материалы, классификация.
Введение
Откосные части дорожных конструкций являются одним из самых уязвимых элементов. В общей структуре методов повышения эксплуатационной надежности и долговечности первостепенное значение должно отводиться методам обеспечения устойчивости земляного полотна. Иначе могут возникать опасные деформации в пределах как всей дорожной конструкции, так и за ее пределами, при этом начальная деформация откоса может являться «спусковым» механизмом прогрессирующего разрушения обочин, покрытия, водоотводных канав, дренажных сооружений, прилегающих естественных склонов [1].
Основная часть
Укрепления откосов земляного полотна предназначены для повышения их эрозионной устойчивости, противодействия ударному воздействию и инфильтрации атмосферных осадков, стекания поверхностных вод, дефляции и других факторов, действующих на поверхность дороги и проявляющихся в зоне, находящейся выше влияния паводковых воздействий. Откосные неподтопляемые защитные конструкции предназначены для противодействия и изоляции поверхностных слоев откосов земляного полотна от температурных воздействий.
Для выбора типа укрепления откосов земляного полотна предлагают принимать во внимание и учитывать целый комплекс факторов и условий[1]:
- вид укрепляемого сооружения (насыпь или выемка);
- требуемый срок службы защитного укрепления;
- род грунта, из которого сложено укрепляемое сооружение, его свойства и состояние;
- род грунта основания сооружения (геологические разрезы основания укрепляемого земляного сооружения), его свойства и состояние, возможность просадки насыпи на слабом основании;
- высоту и крутизну укрепляемого откоса;
- местные климатические условия и метеорологическую обстановку;
- местные топографические условия (абсолютные отметки участка работ над уровнем моря, экспозиции склонов, по которым проложена дорога, экспозицию откосов укрепляемого земляного полотна);
- местные гидрологические условия (глубину и длительность периода подтопления откосов при наивысшем расчетном и низшем уровнях воды, амплитуду колебаний уровней воды, скорость течения, высоту ветровой и судовой волн, высоту набега волны на откос данной крутизны, ледовый режим, наличие карчехода);
- степень агрессивности среды для применяемых укрепительных материалов;
- вид и количество имеющихся строительных местных материалов для укрепительных работ, возможных условий их разработки, транспортировки, дальность возки, стоимость;
- наличие местной рабочей силы и ее квалификацию;
- возможности максимальной механизации трудоемких процессов укрепительных работ;
- заданный срок и период года для выполнения строительных работ.
Оценивать эрозионную опасность предлагают потенциальным смывом почвы (т/га в год), который рассчитывается по специальным формулам с учетом балльной оценки климата, рельефа. В общем виде потенциальная опасность эрозии представляется следующей зависимостью:
Л = ^В, С, D, Б), где А - потенциальная опасность проявления эрозии; В - фактор влияния климатических условий территории на проявление эрозии; С - фактор влияния рельефа на проявление эрозии; D - фактор влияния почвенного покрова и подстилающих пород на проявление эрозии; Е- фактор влияния растительного покрова на предотвращение эрозии.
Для стабилизации эрозионных процессов (ветровая и водная эрозия), приводящих к оползням и обвалам, наиболее надежным и целесообразным способом с точки зрения экологии является создание растительного дернового слоя на склонах и откосах. Но на создание этого слоя необходимы годы, поэтому есть необходимость выполнения дополнительных укрепительных работ.
Действующая на сегодняшний день классификация типов укрепления, разработанная СоюздорНИИ, подразделяет все типы на 3 группы [2]:
1) биологические - предназначены для защиты откосов от эрозии, сплывов, оплывин в районах с благоприятными грунтовыми и климатическими условиями;
2) несущие - предназначены для компенсации сдвигающих усилий, возникающих в грунте поверхностных слоев откосов, а так же силовых воздействий паводковых и поверхностных вод;
3) защитные и изолирующие конструкции -предназначены для изоляции поверхностных слоев откоса от температурных воздействий, впитывания атмосферных осадков и отвода грунтовых вод.
Представленная классификация имеет ряд существенных недостатков, поскольку в некоторых случаях не имеет четких признаков подразделения элементов, а в некоторых случаях эти признаки подобраны не совсем удачно. К тому же она разрабатывалась более 30 лет назад и не содержит конструкций и материалов укрепления, появившихся в последу-
ющий период, следовательно, морально и физически устарела.
Мы разработали новую классификацию типов укрепления. В предлагаемой нами классификации укрепления откосов земляного полотна выделяем следующие основные критерии (рисунок 1):
1 - по виду используемых материалов;
2 - по конструктивному признаку;
3 - по технологическому принципу;
4 - по виду обеспечиваемой устойчивости.
По первому критерию - виду используемых материалов, выделяем 3 основных типа: биологические укрепления; конструкции и типы укреплений с использованием искусственных материалов, смешанные (рисунок 2). По конструктивному критерию выделяем две основные группа: сплошные и решетчатые (рисунок 3). По технологическому критерию выделяем следующие конструкции: сборные и монолитные (рисунок 4). По виду обеспечения устойчивости нами выделены следующие группы типов конструкций: обеспечивающие местную устойчивость; комбинированные; обеспечивающие общую устойчивость.
Наиболее перспективными материалами для укрепления откосов на сегодняшний день являются различные геосинтетические материалы: геотекстили, объемные георешетки, геоматы, геокомпозиты. Они предотвращают или замедляют процесс эрозии грунта, предотвращают взаимопроникновение материалов контактирующих слоев в период строительства (технологическая прослойка) или в период строительства и эксплуатации (разделительная прослойка), предотвращают коль-матацию (вмыв мельчайших или илистых частиц в поры, что приводит к уменьшению фильтрации [3] дренажей (фильтр), предотвращают вынос частиц грунта потоком (обратный фильтр)[4].
Заключение
Геосинтетические материалы на практике хорошо зарекомендовали себя. Но возникают следующие вопросы:
1) каковы заиливающие характеристики этих материалов в зависимости от разных грунтов;
2) когда наступает «отказ»;
3) возникает необходимость определения шероховатости геосинтетических материалов для дальнейшего изучения процессов заиливания.
Необходимо продолжить анализировать все возможные типы укрепления и продолжить разработку классификации с глубокой проработкой вопросов.
Конструкции и типы укрепления с
Биологические типы укрепления Смешенные испо льз ов анием искус с твенныX
типы укрепления материалов
Сплошные коне тру кцпи
По виду используемых материалов
руктивному Кла с енфпклцпя логическому
тппняьч' конструкции укрепления ппиштитг
Сборные
конструкции
Рис. 1. Предполагаемая классификация типов укрепления откосов земляного полотна
По виду используемых материалов
Биологические типы укрепления
Посадка саженцев
X
X
Лесопосадки
Посадка кустарника
X
Одиночная |
X
Сплошная
Одерновка
В клетку В стенку Сплошная
Гидропосев трав
X
X
По грунту откоса
По слою растительного грунта
Устройство слоев из б ко смесей
Слои кз торфопесчаных смесей
Смешенные ТИПЫ укр епления
ГидропосеБ трав
X
По слою растительного грунта, укрепленного вяжущим
По грунту откоса, укрепленного вяжущим
По слою СНМ
Биосинтетические [те.
растительные
____УПИПК!_____
Би отек СТИЛ и
Би о маты
Конструкции и типы укрепления с использованием искусственных
Геосинтетика
Цементобетонные конструкции
ЖШ конструкции
Металлические сетки
Конструкции из укрепленных
X
На основе органических вяжущих
X
На основе неорганических вяжущих
Рис. 2. Классификация по виду используемых материалов
Рис.З. По конструктивному признаку
По г ппошног те
Сплошные конструкции Р ешетч аты е ко н стр у кц и и
і
Гибкие конструкции
I
Плитные конструкции
Из бетонных И ж/б| плит ш Сь плиты 6АДИ
' -
Ж/б картві из шарнирно ;оединеннвіх ПГрІТ Ж/б карты из отдельных плит
В виде матов
В виде слоев покрытия
Грунтовые слои с прослойками из ГСМ
Маты RENO A/б гибкие
м^ты
т
Жесткие конструкции
I
Безкаркасные
Из Из набрызг-
укрепленных материапов
На основе органических вяжущих
На остове На остове
комбиниро- неорганических
в энных вяжущих
вяжущих
Л
Цементо-
грунтовые
Битумо-
грунтовые
Каркасные
По геосинт-им По металлической
материалам сетке
Монолитные крупнор азмерные Ж/Б омэнсанченные по контуру
Рис.4. Классификация по типу сплошности
Рис.б. Классификация по технологическому принципу Библиографический список
1. Биологические методы укрепления откосов и рекультивация земель, нарушаемых при строительстве автомобильных дорог. Обзорная информация. Выпуск 5. Москва 2007.
2. Методические рекомендации по применению габионныхконструкций в дорожно-мостовом строительстве. Под общ. Ред. Б.Ф. Перевознико-ва/ ООО «Организатор», ФГУП «Союздорпроект». М.: 2001- 267 с.
3. Назаров Н.К. Системный анализ к техногенезису коллекторов: Монография. - М.:ГУП «ВИ-МИ», 2001. - 116.
4. Методические рекомендации по ремонту и содержанию автомобильных дорог общего пользования (приняты письмом Росавтодора от 17 марта 2004 г. N ОС-28/1270-ис).
NEW CLASSIFICATION OF STRENGTHENING SLOPES EARTHEN CLOTH
V.V. Sirotuk, V.A. Shnaider
The analysis of existing classification of strengthenings slopes of road bad is made. New
classification of strengthenings slopes of road bad is presented.
Шнайдер Виктория Александрона - старший преподаватель кафедры «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильнодорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности - применение гео-синтетических материалов для повышения эрозийной устойчивости откосов земляного полотна. Общее количество опубликованных работ - 2.
Сиротюк Виктор Владимирович - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Проектирование дорог» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности - применение геосинтетических материалов в дорожной конструкции, применение золошлаковых отходов в дорожном строительстве. Общее количество опубликованных работ - 196. E-mail: sirotuk_vv@sibadi.org
