CC BY
72
6. Пат. №2236514 (1Ш), МГ1К7 Е02Р5/32 Газодинамический рыхлитель / В. С. Ивкин, Е. К. Кузьмин // БИПМ. - 2004. - № 26.
7. Пат. №2244784 (1Ш), МПК7 Е02Р5/32 Газодинамический рыхлитель / В. С. Ивкин, Е. К. Кузьмин // БИПМ. - 2005. - № 2.
8. Пат. №2252989 (Ки), МПК7 Е02Р5/32 Устройство для разрушения прочных и мёрзлых грунтов / В. С. Ивкин, В. В. Морозов // БИПМ. -2005. -№ 15.
9. Пат. №2256751 (Щ), МПК7 Е02Р5/32 Устройство для разрушения прочных и мёрзлых грунтов/ В. С. Ивкин, В. В. Морозов // БИПМ. -2005. -№ 20.
Макашов Сергей Валентинович, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Строительное производство и материалы» УлГТУ. Имеет монографии, учебник, учебные пособия и статьи, изобретения и патенты в области строительных материалов. Ивкин Валерий Семёнович, кандидат технических наук доцент кафедры «Строительные конструкции» УлГТУ. Имеет учебные пособия и статьи, изобретения и патенты в области механизации строительных работ. Баранова Юлия Юрьевна, студентка 5 курса строительного факультета УлГТУ.
УДК 624.131
В. Г. ТИШИН, В. Г. ТУРЧЕНКО
РЕЗУЛЬТАТЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ВОЛЖСКОГО ОПОЛЗНЕВОГО СКЛОНА В Г. УЛЬЯНОВСКЕ
Получены и проанализированы результаты обследования состояния объектов инженерной защиты оползневого склона по истечению длительного времени его хозяйственного освоения.
Ключевые слова: дренажная штольня, водоносный горизонт, аптская штольня, белемнитовая штольня, штольня в ручьевых отложениях, альбская штольня, среднегодовой расход воды в штольне, обводнённость штольни, глубинные подвижки грунта, деформации конструкций, водоотводной лоток, лоток-дорога, дренаж, дренажная прорезь, контрбанкет, коэффициент устойчивости склона
За более чем трёхсотпятидесятилетнюю историю существования города Ульяновск оползнями в разное время были разрушены и повреждены многие жилые дома, общественные и производственные здания, хозяйственные постройки, железные и шоссейные дороги, инженерные сети.
На территории города сохраняется высокий уровень угрозы создания чрезвычайных ситуаций природного и техноприродного характера по причине интенсивных оползневых проявлений. В последние 15 лет (1990-2005 гг.) произошло резкое сокращение финансирования противооползневых мероприятий. Многие объекты инженерной защиты практически вышли из строя,
© В. Г. Тишин, В. Г. Гурченко, 2007
работы по их восстановлению проводятся в недостаточном объёме. Это вызвало значительную интенсификацию малых оползневых инцидентов (проявление оползней-сплывов и других поверхностных оползневых процессов). Произошла активизация старых оползней в районе железной дороги (от существующего мостового перехода через р. Волгу до Киндяковской выемки), в районе строительства нового моста через р. Волгу, в районе городского водозабора (Правобережная часть) и в районе водовыпуска городских очистных сооружений.
После изучения работы построенных первых опытных штолен были сделаны выводы о том, что этот вид инженерной защиты оползневого склона достаточно эффективен с точки зрения осушения водонасыщенных грунтов и отвода
вод напорных горизонтов, если соблюдены проектные решения и технология строительства и эксплуатации.
В дальнейшем более детально остановимся на состоянии и работоспособности дренажных штолен глубокого заложения, которые закладывались по водоносным горизонтам и отводили
эту воду к водоотводящим системам, располагающимся на поверхности склона. Плановое размещение водосборных штолен и их составных элементов (водоотводов и колодцев) приведены на рис. 1. Основные характеристики водосборных штолен приведены в табл. 1, а конструкция представлена на рис. 2.
Условные обозначения
Аптека я штольня Бслемнитовая штольня Штольня в ручьевых отложениях
Альбская штольня
• • • • •
Дренажи, коллекторы, водовыпуски Прорези со смотровыми колодцами
---... Лотки
Канавы
Территория, охваченная оползнем (номер по общему каталогу)
о V
Рис. I Плановое размещение объектов инженерной защиты на волжском оползневом склоне
Таблица 1
Основные характеристики штолен
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
№ На- Год Ме- Общая Абсолют- Обвод- Средний Средне Про- Отступ- Факти- Эффек-
зва- про- сгопо протя- ная отметка нённость удель- годо- ектное ления от ческое тив-
ние ходки ложе- жен- заложения, штольни в ный го- вой назначе- проекта выпол- ность по
што- ние ность, м период довой расход ние при нение конеч-
льни што- м обследова- приток воды в штоль- строи- назначе- ному
льни ния, % воды в штоль- ни тельстве ния резуль-
Глубина от весна осень штоль- не, штольни тату
поверхно- ню, м3/сут
сти земли м3/год
Бе- 1954- Ниж- 2087 65,42-66,49 Обводне- 0,75 26,0 Для Не осу- Своё на- Эффек-
лем* 1958 няя 19-31 на очень пере- шен. значе- тивна не
ни-. часть слабо. хвата участок ние. в в пол-
то- скло- почти су- под- станции основ- ной ме-
1. вая на хая земных Улья- ном, вы- рс
меж- вод новск-2 полняет
ду слоя (не
Рабо- №26 пройде-
чим (бар- ны плы-
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
спус- рем) вуны на
ком и участке в
спус- 21 м)
ком
Же-
лез-
ной
Диви-
зии
Апт 1951- Сред- 1600 106.24- 8,2 4,2 10,7 42,1 Для На уча- Своё на- Не эф-
екая 1953, няя 109,44 пере- стке в значение фектив-
894- 1958 чаеггь 9-28 хвата 220 мло- не вы- на
895 скло- подз. ток полняет
км* на между овра- вод слоя №14 штольни завышен, подзем-
9 гом (апт.) ные воды
Пионерским и Пролетарским спусками не перехвачены
Апгг- 1953 Сред- 554 92.52-98.35 76 27 13,9 18,8 Для Лоток Своё на- Эффек-
ская няя 6-7 пере- штольни значение тивна
894 часть хвата частично выпол- частич-
км склона подз. вод завышен, подзем- няет частич- но
3 слоя №14 (апт.) ные воды перехвачены только на участке 50 м но
Апт- 1952 Сред- 385 91.72-97.30 23 16 40,6 (от 16 Для Не отме- Собира- Эффек-
ек ая няя • 6-18 ополз- 8,0 (ко- пере- чено ет воду тивна не
893 часть невых ренные хвата из в пол-
км скло- накоп- отло- подз. оползне- ной ме-
4 на лений) жения) вод вых от- ре
10,6 (коренных отложений) слоя№ 14(апт.) ложений
Апт- 1945- Ниж- 650 79,59-87.09 93 16 29,2 46,8 Для Лоток Своё на- Эффек-
ская 1947 няя 6-20 пере- штольни значение тивна не
892 часть хвата завышен. выпол- по всей
км оползнево- подземных подземные воды няет частич- протяжённо-
5 го склона вод слоя №18 (апт.) перехвачены только на центральном участке но сти
Коль- 1952 На 270 62,03-68,84 73 29, 27,3 14,8 Для Не отме- Своё на- Эффек-
цевая пере- 2-15 5 пере- чено значение тивна
894 сече- хвата выпол-
км нии с железной дорогой воды поступающей из оврага няет
6 Боль-
шого оврага бывшего пионерлагеря •
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Эффек-
7 Дре наж-ная 892-893 км 1916-1920 (ре-кон-струк ция в 1939-1945) В районе желез - нодо-рож-ной насыпи 997 80,59-89,91 1-8 58 20 21,2 61,9 Для осушения оползневых отложений Не отмечено Своё назначение выполняет тивна
В 1956- Ниж- 1953 57,09-59,09 100 68 27,7 15,0 Для Лоток Своё на- Эффек-
«РУ- 1962 няя 8-22 осуше- штольни значение тивна
чье- часть ния не везде в основ-
вых» скло- овраж- врезан в ном вы-
отло- на ных и подсти- полняет
же- меж- ополз- лающие
ниях ДУ Солуя- нов- невых отложений отложения
8 ским оврагом и Спуском Железной Дивизии и приёма воды из во-довы-пуска
* Указан километр Куйбышевской железной дороги в направлении от Москвы
А
Б
Рис. 2. Конструкция штолен, обеспечивающих водоотвод на волжском оползневом склоне (Рогозин И. С. 1961 г.) [1] А) поперечное сечение штольни с указанием временного и постоянного креплений; Б) поперечное сечение штольни с постоянным креплением и обсыпкой дренирующим материалом;
В) продольный разрез бетонитовой обделки
Некоторые штольни были заложены в нарушенных породах склона, частично пересекая плывуны. В этих условиях в 1950-52 гг. была построена «кольцевая» штольня, которая «проходилась» с большими трудностями, которые связывались с обильным водоотливом в строи-
тельный период. В начале эксплуатации эта штольня давала много воды, но при осмотре её в течение 1955 года воды уже было мало, тем не менее, деформации оползневого грунтового массива в зоне её влияния полностью прекратились.
Зобцтобко 6а «о а со ода ко мнем
тт
Гч:
Дренажные отберстия
цементном Ь растворе
Температурный дренирующий
В 1958 году была осуществлена проходка штольни в смещённых оползневых породах, которая начинается у устья Солуяновского оврага и заканчивается у южной части спуска ул. Железной Дивизии. Эта штольня в настоящее время известна под названием «штольня в ручьевых отложениях». Она сооружена на глубине 8...22 м от поверхности склона. Наибольший приток воды наблюдается на участке от колодца 35 до колодца 42, а на участке между колодцами 34 и 35 было зафиксировано сильное пучение глинистого грунта особенно по подошве штольни. Этот пучинистый участок был пройден металлической трубой диаметром 400 мм с уклоном к колодцу 3 5.
По обследованиям, проведённым в конце 1958 года, отмечено, что воды в вертикальных выработках и самой штольне достаточно много. В 1962 году около колодца 35 ручьевой штольни произошла деформация грунта, в результате которой было сдвинуто кольцо колодца на глубине 10-12 м, и была повреждена обделка между колодцами 34...35 на глубине 22 метра. Деформации на этом участке ручьевой штольни продолжались до 1977 года, когда штольня была полностью «перекреплена».
Эти деформации свидетельствуют о том, что на глубине заложения штольни в ручьевых отложениях происходят глубинные подвижки грунта, свидетельствующие о нахождении склона на этом участке в рассматриваемый период в состоянии ниже предельного равновесия.
В 1987 году по своду штольни в ручьевых отложениях вновь появились трещины. При осеннем осмотре обнаружено, что 38 колец между колодцами 54...55 сильно деформировались. Отмечены деформации днища штольни в виде выдавливания, отмечен наклон 13 колец влево от основной оси, а через 10 колец отмечено смещение участка штольни в другую сторону.
В 1993 году обследование этого участка штольни в ручьевых отложениях показало, что деформации увеличились. Раскрытие швов составило 7...8 см. Штольня стала опасна для осмотра. Буровые скважины, пробуренные по контуру, свидетельствуют о значительной обводнённости участка. Потребовалась реконструкция этого участка штольни.
В 1996 году рассматриваемый участок штольни в ручьевых отложениях был полностью реконструирован. В настоящее время объект функционирует нормально.
Вышеописанные дренажные штольни строились в смещённых грунтах для борьбы с конкретными оползнями, а именно с оползнями 1915 и 1955 годов, произошедшими на террито-
рии склона между спуском С. Халтурина и Пролетарским спуском.
Для повышения устойчивости всего Ульяновского правобережного склона был построен ряд дренажных штолен в коренных отложениях на уровнях альбского, аптского и белемнитового водоносных горизонтов.
Штольня в аптском водоносном горизонте (аптская штольня) строилась и вводилась в эксплуатацию в разное время, начиная с 1951 года. Эта штольня, заложена преимущественно в битуминозных плотных глинах (аптская плита). Глубина штольни на её протяжении менялась от 6 до 31 м. Обделка контура штольни выполнена из сборных блоков. Нижняя водосборная часть выполнена также из блоков, имеющих форму лотка (см. рис. 2).
В период проходки и в некоторое время после окончания строительства штольня дренировала большое количество грунтовой воды. Через год после ввода штольни в эксплуатацию количество дренированной воды резко уменьшилось, а на отдельных участках лоток штольни был вообще сухим.
В 1958 году была проведена большая работа по утеплению выпусков из существующей аптекой штольни и одновременно построены пере-падные колодцы с прокладкой между ними дренажных труб, за исключением территории между спуском ул. Железной Дивизии и спуском ул. Пролетарской, где остался поверхностный сток в виде бетонного водоотводного лотка.
По данным Рогозина И. С. [I] при обследовании состояния этой штольни, проведённого в июле 1955 года, деформаций в конструкциях штольни не обнаружено.
В мае 1958 года производилась отсыпка насыпи под автодорогу в районе спуска под улицей Минаева. После проведения этих работ возникли оползневые деформации на склоне, которые вызвали разрушение части штольни, расположенной на этом участке.
Наибольший расход воды в аптекой штольне, по данным, полученным в мае 1958 года, зафиксирован в выпуске 14 и был равен 0,055 л/с (май 1958 г.). При весеннем (2003 г.) осмотре аптекой штольни обнаружено разрушение выпуска 1, который на протяжении 65 п. м. опасен для осмотра (висят замковые бетониты, отмечены значительные нарушения в плане). На многих участках штольня сухая в связи с тем, что в лотке штольни встречаются наносы грунта высотой до 15 см, что и обеспечивает застой воды. Отмечены понижения лотка за счёт просадки грунта под лотком, отмечаются «проломы», а многие дренажные швы заполнены грунтом и илом.
По результатам исследования поведения дренажных и водоотводных устройств из аптекой штольни можно отметить, что керамические и бетонные раструбные отводы непригодны для работы на склоне. Они часто расстраиваются в стыках и теряют соосность. Нужно использовать телескопические лотки или сварные трубы, равнопрочные по всей длине дренирования.
Белемнитовая штольня создана для «перехвата» вод белемнитового горизонта достаточно хорошо выдержанного, но обладающего незначительным дебитом. Строительство её было начато в 1954 году, а закончено в 1959 году. Крепление пространства штольни осуществлялось по тому же принципу, что и аптсткой штольни. Длина этой штольни равна 2293 м. Она в действительности осуществляет дренирование вод белемнитового горизонта. Глубина заложения её достигает в отдельных местах 31 м. Мощность оползневых отложений при этом составляет 15...30 м. При осеннем (2003 год) осмотре белемнитовой штольни на отдельных участках были отмечены трещины в замковых элементах обделки. В некоторых местах отмечено раскрытие швов от 3 до 6 см.
Альбская дренажная штольня предназначена для сбора и отвода грунтовых вод альбекого горизонта и проходит с юга на север от существующего штольневого колодца № 5. Штольня выполнена в виде бетонитовой обделки из бетонных блоков. Сечение штольни овалоидаль-иое, по высоте равное 1,7 м, а по ширине 1,2 м с забутовкой пустот застенного пространства камнем (см. рис. 1). Штольня по всей длине, равной 418,7 м, имеет 13 смотровых колодцев с 1 по 13. В нижней части сечения штольня выполнена железобетонная рубашка толщиной 10 см и высотой 1,0 м из бетона В-15. Смотровые колодцы выполнены из сборных железобетонных колец диаметром 1 м. Глубина заложения штольни 5... 10 м. Сдана в эксплуатацию в 1972 году.
Водоотводной лоток в основании этой штольни между колодцами 10 и 11 имеет неровности, что способствует задержанию ила и грунта, приводящих к застою воды. Отмечена частичная коррозия бетонных конструкций обделки штольни.
Водопропускная штольня от колодца 5 до колодца 3 (в районе мостового перехода в речной порт) представляет собой штольню овоидально-го сечения из бетонных блоков толщиной 20 см (бетонитов), в которую вписана железобетонная рубашка толщиной 10 см. общая протяжённость водопропуска равна 304,3 м. Строительство проводилось в период с 1961 года по 1973 год. В результате осмотра штольни выявлено:
- от колодца 1 (на участке длиной 18 м) железобетонная рубашка отслоилась от бетонитов;
- в колодцах 5 и 6 обнаружено большое количество грунта и мусора;
- между колодцами 5 и 6 обнаружен деформированный участок;
- между колодцами 1 и 2 отмечен вынос песка через отверстия в стыках бетонитов.
«Кольцевая штольня» расположена от Киндя-ковской выемки до спуска С. Разина. Протяженность её составляет 270 м. Строительство осуществлено в 1952 году. Своё назначение выполняет. Состояние конструкций соответствует проектным решениям. В процессе эксплуатации отмечено раскрытие швов шириной до 3 см. Обследуемая штольня построена в виде сборной бетонитовой конструкции кольцеобразной формы и проходит с верховой стороны параллельно железнодорожному пути, проходящему параллельно косогору. Течение воды наблюдается на всём протяжении штольни. Отмечено раскрытие горизонтальных швов с обеих сторон по 30 мм и выпоры отдельных бетонитов до 30 мм из плоскости стены. Требуется текущий ремонт.
Дренажная штольня проходит от спуска ул. С. Разина до колодца № 1, расположенного напротив бывшего кинотеатра «Рассвет» в начале ул. Гончарова и до колодца № 5. Сдана в эксплуатацию в 1961 году. Первый участок протяжённостью 100 м проходит параллельно спуску С. Разина, воды её попадают в приёмный колодец № 1. Второй участок (водопропускная штольня) длиной 287 м начинается от водоприёмного колодца № 1 перпендикулярно первому участку и направляется вниз в сторону Волги. Штольня имеет 7 смотровых колодцев прямоугольного сечения. Сечение самой штольни овоидальное, обделки выполнена из бетонных блоков (бетонитов). Внутри (снизу до высоты 1 м) выполнена железобетонная рубашка толщиной 10 см.
Второй участок штольни по своему назначению является водопропускным от колодца № 1, принимающего ливневые воды с ул. Гончарова и от первого участка дренажной штольни.
С целью осуществления водоотвода с оползневого склона на всём его протяжении в период с 1974 года проводилось строительство лотков-дорог, которые, выполняя роль плоскостного водоотвода, являлись одновременно и дорогой. Подобные дороги сооружены от спуска ул. Тухачевского до набережной. Общая протяжённость этого лотка-дороги составляет около 600 м. Ширина этой конструкции составляет 4,5 м, выполненной в виде системы дорожных плит, уложенных на щебеночную постель толщиной 15 см.
По бортам лотка-дороги уложен дорожный бордюр. Длина этой дороги равна 1278 м. Строительство проводилось с января 1986 года по октябрь 1987 года. На настоящее время конструкция практически полностью разрушена и требуется строительство новой водоотводной системы.
Лоток-дорога, идущая от спуска С. Перовской вниз по склону, предназначена для сброса ливневых и талых вод, который осуществляется на нижней части склона, через водовыпуск в р. Волгу. Этот водосток имеет общую длину 626 м и ширину 3,5 м. Строительство закончено в 1980 году. В настоящее время 150 м водостока разрушено, а остальная часть находится в удовлетворительном состоянии. Требуется восстановление разрушенного участка и частичный ремонт всей конструкции.
Лоток-дорога, проходящая по спуску Пролетарскому, предназначена для сброса талых и ливневых поверхностных вод с приоткосной территории и поверхности склона. Протяжённость конструкции составляет 658 м, а конструктивно она выполнена из дорожных плит толщиной 20 см с уклоном 0,03 % к центру лотка. Плиты уложены по песчано-щебеночному основанию толщиной 15 см. По поверхности лотка-дороги устроена бетонная водонепроницаемая диафрагма с уклоном к центру и вниз по откосу. По бортам лотка-дороги уложен дорожный бордюр на водонепроницаемой основе. Строительство закончилось в августе 1975 года. В настоящее время конструкция находится в работоспособном состоянии, но требуется текущий ремонт.
Лоток-дорога, расположенная ниже 2-го переулка Водников, представляет собой работающий бетонный водосток, сданный в эксплуатацию в 1977 году. Конструкция состоит из железобетонных плит толщиной 20 см, уложенных по щебеночной подушке толщиной 30 см. Техническое состояние лотка-дороги удовлетворительное. Свое предназначение конструкция выполняет.
Лоток-дорога, располагающаяся ниже больницы на ул. Карюкина, предназначена для сбора ливневых и паводковых вод. Протяжённость составляет 290 м. Конструктивно лоток-дорога выполнена из железобетонных плит, уложенных по щебёночному основанию толщиной 20 см, плиты толщиной 20 см уложены с уклоном 0,03 % к середине с установкой бордюрных камней по контуру. В середине лотка-дороги устроен монолитный участок, обеспечивающий -водонепроницаемость конструкции. Техническое состояние водоотводного устройства оценивается как
удовлетворительное, но требуется текущий ремонт.
Анализ состояния простых дренажей, отводящих воду из поверхностных оползневых отложений, показывает, что они находятся, в основном, в удовлетворительном состоянии, однако 40 % конструкций требуют срочного текущего ремонта, т. к. восстановив частично нарушенный дренаж, мы получим удовлетворительно работающую водоотводную систему.
Поверхностные оползневые отложения весьма эффективно осушаются дренажными прорезями, которые, однако, относительно быстро выходят из строя за счёт кальматации дренирующего материала. В связи с этим требуется разработать новые конструкции прорезей, в которых должны быть применены новые материалы, исключающие процесс кальматации.
Открытые водоотводные сооружения (лотки-водостоки, мощёные канавы, кюветы и т. п.) имеют значительную протяжённость по всему оползневому склону. Износ этих конструкций по документам составляет от 50 до 100 %. Анализ состояния открытых лотков-водостоков по результатам натурных обследований показывает, что они практически все не удовлетворяют требованиям нормальной эксплуатации и находятся в крайне уязвимом состоянии. Подобное состояние поверхностных водоотводных лотков требует полной реконструкции всей поверхностной водосборной и водоотводящей системы.
В общей сложности вся система инженерной защиты волжского оползневого склона в городе Ульяновске включает в себя:
- штольни - 11731,65 п. м;
- дренажи и дренажные прорези -17115,1 п. м;
- коллекторы-водовыпуски - 5603,7 п. м;
- лотки-дороги - 3870 п. м;
- лотки водостоки около 44500 п. м.
Подробное обследование состояния указанных объектов инженерной защиты оползневого склона даёт возможность отметить, что изношенность их колеблется от 20 до 100 %. Особые изменения претерпели объекты, размещённые в верхних слоях оползневой толщи и на её поверхности. Это свидетельствует о том, что наиболее эффективными и долговечными, с точки зрения работоспособности и прочности, являются глубокозалегающие дренажные системы (штольни), расчёт и технологию устройства которых необходимо совершенствовать.
Обследование состояния объектов инженерной защиты также показало, что на продолжительность сроков их эксплуатации существенное влияние оказывает качество строительства и ремонта этих сооружений.
Опираясь на результаты анализа риска объектов и территорий, расположенных в зоне оползневых проявлений с учётом уязвимости, как объектов риска, так и объектов инженерной защиты, предлагается реализовать комплекс мероприятий, который позволит обеспечить безопасность эксплуатации склона и функционирующих на нём хозяйственных объектов.
Эти мероприятия включают в себя:
- разработку и опробирование новых конструктивных решений глубокозалегающих дренажных систем, обеспечивающих водоотвод из аптского и белемнитового водоносных горизонтов. Эти дренажные системы должны отличаться от существующих более низкой стоимостью и технологичностью;
- разработку новых конструктивных решений, стабилизирующих положение сдвигающегося оползневого массива относительно материковых слоев склона.
Наряду с дренажными устройствами к объектам эффективной инженерной защиты волжского оползневого склона мы относим объекты, стабилизирующие нижний базис склона. Этими объектами являются конструкции, обеспечивающие берегоурепление и контрбанкеты, стабилизирующие состояние «языка оползня».
Анализируя устойчивость ульяновского оползневого склона, отметим, что оползни исторически развивались «снизу», т. к. первопричиной их являлась эрозионная деятельность Волги, при этом оползневые подвижки происходили длительное время, что подтверждается инженерно-геологическими изысканиями, которые выявили множество возможных поверхностей скольжения по поперечнику склона.
При рассмотрении различных вариантов противооползневых инженерных сооружений в основании склона, предлагаемых различными проектными и исследовательскими организациями, предпочтение было отдано сооружению контрбанкета, отсыпаемого в границах оползня, произошедшего в 1955 году. Он отсыпан до отметки 56,0 м и относительно успешно работает уже 50 лет.
Расчеты устойчивости, проведённые в 1982 году и уточнённые в 2002 году, выявили условие предельного равновесия склона. Эти расчёты были выполнены с использованием сдвиговых характеристик грунтов, полученных лабораторными испытаниями по схеме «повторного сдвига» по подготовленной и смоченной поверхностям под водой. Сдвиговые характеристики брались по длине предполагаемой кривой смещения дифференцированно в зависимости от вида грунта и его состава. Расчёты показали, чтобы
довести коэффициент устойчивости до пределов 1,05..Л,08, верх контрбанкета нужно поднять до отметки 57,0 м, что позволит повысить устойчивость и безопасность оползневого склона даже при условии выхода из строя некоторых мелиоративных систем.
В первоначальном техническом проекте укрепления ульяновского косогора, составленного в 1948 году, предусматривалось, главным образом, дренирование подземных вод путём перехвата их дренажными штольнями и путём регулирования поверхностного стока.
По полученным в результате исследований данным, касающихся водосбора, деформаций штолен от действия склоновых нагрузок, деформаций по причине осадок грунтов, строительных дефектов и прямого брака, можно отметить, что, учитывая ориентировочную оценку этих факторов, эффективность работы объктов инженерной защиты выявлена, в основном, в качественном отношении.
Эти исследования показали, что дренирование воды, вне зависимости от того, в каких отложениях проходят штольни, наблюдается повсеместно. При этом степень их обводнённости различная:
большая в пределах дренажной части и меньшая на выпусках;
интенсивность дренирования зависит от водообильности водоносного горизонта, в котором прйдена штольня.
Так, например, наибольшие притоки дренируемой воды наблюдались в аптекой штольне, т. к. аптский водоносный горизонт является наиболее водообильным. К сожалению, из-за допущенных ошибок в строительный период (отступления от проекта) водообильная аптская плита не полностью дренируется аптекой штольней.
Характеризуя дренажные свойства и эффективность всех штолен, можно отметить, что ульяновский оползневой склон со времени постройки этих конструкций стал заметно суше, особенно в пределах средней части, а оползневая деятельность на этой территории резко снизилась. В результате многолетних наблюдений зафиксировано, что участки склона вдоль линии выклинивания аптского водоносного горизонта, за время работы аптекой штольни, стали почти сухими. При этом исчезло большое количество бессточных заболоченностей и западин, которые до постройки штольни питались водами этого водоносного горизонта, обильно увлажняя оползневую территорию.
Отметим, что отсутствие количественных данных о величине понижения уровней подземных вод (с учётом дренирования объектами ин-
женерной защиты) является одним из существенных недостатков, который не позволяет в полной мере оценить количественно эффективность работы каждой штольни и выявить её истинную роль в системе водопонижения на косогоре.
Тем не менее в результате многолетних наблюдений за техническим состоянием и работоспособностью объектов инженерной защиты на рассматриваемом оползневом склоне определено:
- объекты инженерной защиты, находящиеся в работоспособном состоянии, в основном выполняют свою задачу, предусмотренную проектной документацией;
- количество воды, собираемой дренажными объектами инженерной защиты, тесно связано с количеством выпавших атмосферных осадков;
- обводнённость штолен, расположенных в оползневых накоплениях, в несколько раз выше, чем штолен, пройденных в коренных породах (см. табл. 3), что связано с поступлением воды поверхностного стока;
- качество строительства, существенно влияет на результат работы сооружения; так, например, в белемнитовой штольне (район железнодорожной станции) образовался значительный застой воды из-за уклона лотка в сторону забоя, что способствовало дополнительному обводнению и значительным деформациям нижней части склона;
- в связи с низким качеством строительных работ и недостаточным уровнем текущего обслуживания и ремонта в последнее время состояние штолен, пройденных в коренных отложениях, резко ухудшилось, и они стали малоэффективными;
- штольни, пройденные в оползневых накоплениях, собирают воды поверхностного стока, т. е. работают как водостоки, что экономически нецелесообразно, т. к. эту функцию должны вы-
полнять дренажи и дренажные прорези, стоимость которых значительно ниже, чем штолен.
Анализ опыта обеспечения устойчивости ульяновского оползневого склона показал, что наряду с значимостью мелиоративных мероприятий на склоне существенную роль играет при-грузка «языка оползня», выполняемая путём устройства контрбанкета с укреплением его со стороны водохранилища от волновых воздействий призмой из скального грунта с внешней защитой тетраподами.
В связи с изложенным считаем, что все мероприятия по мелиорации средней части склона следует проводить только после расчёта устойчивости всего косогора с учётом физико-механических свойств грунтов и их влажности на границе предполагаемой зоны смещения и после анализа работы контрбанкета, размещённого в нижней части склона, с учётом конструкции берегоукрепления.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Рогозин, И. С. Оползни Ульяновска и опыт борьбы с ними / Н. С. Рогозин. - М. : Издательство Академии наук СССР, 1961. — 150 с.
Тшиин Валерий Григорьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «БЖД и промышленная экология». Имеет монографию, учебные пособия, отраслевые нормативные документы, изобретения и статьи в области обеспечения надёжности и безопасности при эксплуатации зданий и сооружений, возводимых в сложных геоэкологических условиях.
Турчеико Владимир Геннадьевич, инженер Ульяновскгражданпроекта. Область интересов - восстановление и реконструкция существующих зданий и сооружений в сложных геоэкологических условиях.
