Обзорная информация Автомобильные дороги. Откосно-прибрежные укрепления автомобильных дорог. Обзорная информация

ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР ПО АВТОМОБИЛЬНЫМ ДОРОГАМ

АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ
ОТКОСНО-ПРИБРЕЖНЫЕ УКРЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Москва 1993

Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ФАКТОРЫ РАЗРУШАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ ДОРОГ

3. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТИТОВ УКРЕПЛЕНИЙ ПО ХАРАКТЕРУ ВОСПРИЯТИЯ НАГРУЗОК, ВОЗДЕЙСТВИЙ И УСЛОВИЯМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

4. АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ УКРЕПЛЕНИЯ ДОРОГ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

4.1. Укрепления в условиях неподтопления

4.2. Защитно-несущие укрепления в условиях подтопления

5. УКРЕПЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

5.1. Защитные конструкции постоянных укреплений в условиях неподтопления

5.2. Защитно-несущие конструкции постоянных укреплений в условиях подтопления

5.3. Продольные и поперечные защитные конструкции в береговой и русловой зонах рек и водоемов

5.4. Конструкции временных укреплений в условиях подтопления

5.5. Защитно-несущие укрепления дорог в условиях их затопления

6. СОСТОЯНИЕ НОМИРОВАНИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Настоящая работа отражает итоги 35-летней деятельности автора по проектированию и научно-техническому обоснованию проектно-строительных решений устройства откосно-прибрежных укреплений автомобильных дорог и сооружений на них, расположенных в различных регионах СНГ и зарубежных стран. Она основана на выполненном автором концептуально-аналитическом анализе многолетнего опыта устройства различных типов и методов обоснования выбора, назначения откосных и прибрежно-русловых укреплений автомобильных дорог, а также опыта, накопленного Союздорпроектом, Мосгипротрансом, другими организациями и отдельными авторами. В работе обобщены результаты этого анализа, приведена новая классификация различных типов укреплений по их функциональному предназначению, а также оценка достаточности типовых решений по условиям их применения, устойчивости и разновидности конструкций, содержатся сведения о нормативно-методических документах, развивающих отдельные требования, положения проектирования, методы расчета и обоснования проектно-строительных решений по укреплению откосов.

Настоящая работа представляет собой первое, наиболее полное, обобщение большинства известных и малоизвестных типов укреплений.

Д-р техн. наук, профессор, академик Академии транспорта России Б.Ф. Перевозников (Союздорпроект)

Настоящая работа рекомендована учебно-методическим объединением по высшему автотракторному и дорожному образованию как учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности строительство автомобильных дорог и аэродромов.

1. ВВЕДЕНИЕ

По функциональному предназначению в дорожном строительстве откосные и прибрежные укрепительные конструкции относятся к специальный сооружениям для защиты откосов автомобильных дорог, подмостовых конусов, регуляционных сооружений и прилегающих к ним берегов и русловых зон от воздействий: опасного проявления природно-техногенных процессов и явлений, в том числе гидрометеорологического происхождения. Эти сооружения сопряжены и функционально взаимообусловлены с земляным полотном, водопропускными и водоотводными сооружениями, а такие с прилегающей к дороге местностью. Поэтому от устойчивости откосно-прибрежных укрепительных сооружений зависит устойчивость сопряженных с ними других сооружений, а следовательно, и фактическая функциональная способность автомобильных дорог по выполнению имя своего заданного предназначения для народного хозяйства.

Степень достаточности требуемого функционирования откосных и прибрежных укрепительных сооружений во внутригодовом и многолетнем периодах определяется научно-технической обоснованностью и качеством проектно-строительных решений и эксплуатационных мероприятий. И прежде всего достоверностью учета гидрометеорологических факторов и воздействий, а также выполняемого в процессе проектирования инженерного прогноза пространственно-временных проявлений их расчетных характеристик.

Однако в большинстве случаев проектирование этих сооружений осуществляется преимущественно с использованием только типовых решений, без взаимной увязки с другими сооружениями специального назначения и учета конкретных гидрометеорологических факторов и воздействий. Нередко подобный подход к устройству откосно-прибрежных укрепительных сооружений является одной из основных причин их деформаций и разрушений. Такое положение усугубляется тем, что вопросам устройства и инженерно-гидрометеорологического обоснования этих сооружений не уделяется должного внимания как при постановке и проведении соответствующих научных исследований, обобщении накопленного опыта эксплуатации, разработке типовых и индивидуальных решений и конструкций, так и при выработке концептуально-теоретических основ этих сооружений.

2. ФАКТОРЫ РАЗРУШАЮЩИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ СПОСОБНОСТЬ ДОРОГ

К гидрометеорологическим факторам, оказывающим наибольшие разрушающие воздействия на откосы и функциональную способность автомобильных дорог во внутригодовом и многолетнем периодах их эксплуатации, относятся [ 1] :

метеорологические в виде атмосферных осадков (дождевого, снегового и градового происхождения) и ветра;

отекание поверхностных вод по откосам насыпей и выемок;

высота, частота и .длительность подтопления насыпей дорог паводковыми водами различного происхождения;

волновые явления от ветровой нагрузки и от прохода судов;

скорости течения вдоль подтопляемых насыпей и в подмостовых отверстиях;

заторные явления от ледохода, оползней и других природных процессов;

динамическое воздействие водного потока в местах устройства малых водопропускных сооружений и пересечениях речных проток;

местные искривления водной поверхности при подпорных и других явлениях;

воздействие селевого потока;

воздействие ледохода, навала, надвига и припая льда, карчехода;

другие факторы, в том числе обусловленные естественным регулированием паводочного стока.

Все эти факторы могут быть вызваны не только их естественным происхождением, но и хозяйственной деятельностью человека на водосборах, в руслах рек и малых водотоков, в том числе от строительства дорог. К дополнительным факторам разрушающих воздействий, возникающим от хозяйственной деятельности человека и способным вызвать размывы автомобильных дорог, относятся:

волны попусков из нижних бьефов гидроузлов;

прорывы накопительных плотин и дамб обвалованных русл;

влияние карьерных разработок строительных материалов с забором грунта из русл рек, пойменных и притрассовых массивов;

подтопление дорог водохранилищами и водоемами различного хозяйственного назначения;

расположение дорог вблизи друг друга и других объектов иного хозяйственного назначения;

влияние временных и вспомогательных сооружений от строительства объектов различного предназначения (в том числе дорожного), расположенных в зоне возможных воздействий на дорогу;

а также другие факторы, способные к отрицательному проявлению в индивидуальных условиях хозяйственного освоения территорий.

К разрушениям от размывов автомобильных дорог могут приводить природные процессы, развивающиеся под непосредственным воздействием перечисленных факторов. К ним относятся оползни, обвалы, плоскостная и линейная эрозия, русловые процессы, отложения твердого стока на конусах выноса, снежные лавины и др. (рис. 1).

Степень образования размывов и разрушений откосов автомобильных дорог от воздействия разрушающих факторов во многом определяется капитальностью дорог, планово-высотным их положением, достаточностью отверстий водопропускных и водоотводных сооружении устойчивостью укреплений откосов, подмостовых конусов, входных и выходных русл у труб и проектными решениями других конструктивов, а также мероприятиями по защите и восстановлению, реализуемыми в периоды строительства и эксплуатации. Под влиянием этих факторов и процессов могут возникать нарушения функционального предназначения дорог и отдельных их конструктивных элементов как кратковременного, так и длительного характера, определяющие различные объемы и сроки эксплуатационно-восстановительных работ и мер защиты в паводочяый или предпаводочные периода.

Рис. 1. Формы нарушения местной устойчивости подтапливаемых откосов:
а - потери устойчивости откосов, сплывы от силового воздействия ветровых и судовых волн; б - размывы подошвы откосов насыпей от движения речных вод вдоль насыпи; в - деформации откосов (частичные или сплошные) от ледохода и карчехода; г - потери устойчивости откосов, сплывы и оплывины от длительного подтопления о периодическим колебанием уровня; д - выносы и сплывы в нижней части насыпи от силового воздействия фильтрационных вод

Нарушения функционального предназначения дорог и их отдельных элементов кратковременного характера, как правило, не связаны со значительными разрушениями и деформациями и могут определяться периодом воздействий и возможностью устранения последствий, вызванных ими, в короткие сроки или после восстановления движения. К таким нарушениям относятся частичное и кратковременное затопление дорожного полотна с переливом паводковых вод через него, а также подтопление пролетных строений мостов и перелив вода через них в местах опор и др. (рис. 2).

Нарушения функционального предназначения дорог и их отдельных элементов длительного характера связаны со значительными их разрушениями и деформациями и определяются не только периодом воздействий, но и большими объемами и сроками их полного восстановления, включающими и поэтапную реализацию восстановительных работ, начиная с открытия движения транспортных средств по временным объездам и временным незавершенным конструктивным элементам и до окончания последующего их усиления до требуемой или заданной капитальности. К нарушениям функционального предназначения дорог и их отдельных элементов длительного характера относятся: частичное или полное разрушение дорожного полотна, водопропускных труб, мостов и подходов к ним; занесение дорожного полотна и других сооружений продуктами наледеобразования, селевых паводков, оползней и обвалов и др. (см. рис. 2). Наблюдаются и нарушения на временно восстановленных участках дорог при повторных паводках и размывах.

Рис. 2. Характер нарушения функционального назначения дорог и отдельных их сооружений:
а - размыв подмостового конуса, укрепленного монолитным бетоном; б - размыв прибрежно-руслового укрепления и участка дороги Куровичи-Рахов (км 224+670)

Одной из основных задач по восстановлению нарушенного размывами функционирования дорог и независимо от кратковременного или длительного характера такого нарушения является обеспечение наиболее быстрого открытия движения транспортных средств, в том числе с ограниченной скоростью. Особое значение это требование приобретает для дорог с большой интенсивностью движения, в районах с малоразвитой дорожной сетью, а также дорог в отдаленной малообжитой местности, являющихся единственным средством сообщения.

Необходимость обеспечения наиболее быстрого открытия движения транспортных средств по дороге определяет потребность как срочного проведения ремонтно-восстановительных работ, так и поэтапной их реализации после открытия движения для достижения требуемой капитальности и транспортно-эксплуатационных показателей поврежденных и временно восстановленных для функционирования дорожных сооружений. Но наиболее оптимальным решением по восстановлению дорог, а также по принятию мер защиты от размывов является необходимость обеспечения устойчивости дорожных конструктивов от повторных воздействий разрушающих факторов.

Нарушения функционального предназначения автомобильных дорог от размывов являются следствием как недостаточной гидрометеорологической обоснованности проектных решений для заданной строительными нормами капитальности, так и реальной возможностью пространственно-временного проявления в периода строительстве и эксплуатации факторов воздействий более редкой повторяемости, чем нормируемые расчетные критерии вероятности превышения для дорог, мостов и других дорожных сооружений различной капитальности.

Возможность проявления факторов воздействий более редкой повторяемости, чем расчетные, не нормирована, а устойчивость дорог и дорожных сооружений против размывов может быть в какой-то степени гарантирована нормируемыми конструктивными запасами:

в возвышении бровок подтопляемого земляного полотна, низа конструкций пролетных строений мостов над расчетным уровнем подпертой воды, глубин заложения опор мостов и других, а также проектными решениями, превышающими эти запасы. В практике нормирования и проектирования автомобильных дорог, мостов и других сооружений на них степень достаточности нормируемых конструктивных запасов против влияния более редких факторов воздействий, чем нормативно-расчетные, не оценивается [ 2], как и вероятность превышения достаточности этих запасов, соответствующая критическому состоянию дорожных сооружений против разрушения и потери таким образом дорогой в той или иной мере функциональной ее способности.

Характер, размеры, виды, степень разрушения дорог и дорожных сооружений от возникновения размывов и обусловленные этим объемы, способы, конструкции, сроки и периоды восстановительно-защитных работ, а также продолжительность нарушения функциональной способности дорог находятся также в зависимости от частоты повторения, продолжительности, сроков чередования и суммарной длительности нормативно-расчетных, близких к ним или более редких максимумов как во внутригодовом, так и многолетнем периодах. Так, например, в Читинской области частота повторения высоких паводков, близких к нормативно-расчетным максимумам, в последнее десятилетие особенно велика и составила на отдельных водотоках 1 раз в 3-6 лет, а внутри года 2-3 раза [ 3] .

Частота повторения, продолжительность, сроки чередования и суммарная длительность нормативно-расчетных, близких к ним или более редких максимумов воздействий как во внутригодовом, так и многолетнем периодах может проявляться при различных природно-техногенных условиях, в том числе от хозяйственной деятельности. Особенности пространственно-временного проявления факторов разрушающих воздействий являются одними из основных критериев для оценки и разработки мероприятий по защите и восстановлению дорог от размывов и продолжительности нарушения функциональной способности дорог.

Возникновение размывов и проведение защитно-восстановительных работ нередко сопряжены с нарушениями прилегающей природной среды [ 4]. Поэтому при оценке и разработке мероприятий по защите и восстановлению дорог от размывов необходимо обеспечить инженерно-природоохранные условия функционирования дорог как в период их восстановления или защиты, так и после него.

Требования по обеспечению устойчивости дорог от размывов и проведению защитно-восстановительных работ при кратковременном или длительном нарушении функционирования дорог определяют необходимость проведения анализа состояния нормирования факторов воздействий, опыта инженерных решений по способам и конструкциям укреплений как капитального, так и временного типов и выработки соответствующих рекомендаций для каждого конкретного объекта.

3. ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ТИТОВ УКРЕПЛЕНИЙ ПО ХАРАКТЕРУ ВОСПРИЯТИЯ НАГРУЗОК, ВОЗДЕЙСТВИЙ И УСЛОВИЯМ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ

Классификацию, разработку и оценку состояния типов укрепления дорог и их отдельных конструктивов от размывов следует выполнять применительно к следующим трем условиям их функционирования относительно возможного воздействия паводковых вод: неподтопляемые, подтопляемые и затопляемые. При анализе применимости, типизации и назначении укреплений для защиты, восстановления, строительства (реконструкции) дорог от размывов, а также при оценке их устойчивости к воздействию гидрометеорологических факторов следует руководствоваться следующей классификацией зон гидрометеорологических воздействий на дорожное полотно и его конструктивы применительно к этим трем условиям их функционирования (рис. 3):

I - зона ударного воздействия атмосферных осадков, отекания поверхностных вод, эрозии, дефляции и других факторов, действующих на поверхность дороги в условиях ее неподтопления;

II - зона концентрации и движения вдоль подошвы дорожного полотна поверхностных вод, стекающих с дороги и прилегающей к ней местности;

III - зона паводкового волнообразования и нагона воды;

IV - зона паводкового или постоянного подтопления;

V - зона подтопления от меженных вод;

VI - зона возможного углубления от развития размыва при сбросе паводковых вод вдоль дороги (пойменных насыпей), попятно-эрозионном понижении и течении речного потока в подмостовом русле;

Рис. 3. Зоны гидрометеорологических воздействий на дорожное полотно применительно к условиям его функционирования:
а - неподтопляемые; б -подтопляемые; в - затапливаемые; I-Х - зоны воздействий

VII - зона возможного динамического, фильтрационного воздействия водного потока, ледохода, карчехода и углубления от развития местного размыва в условиях затопления или перелива воды;

VIII - зона воздействий на поверхность дороги скоростей течения водного потока, ледохода, твердого стока и карчехода;

IX - зона воздействий на низовой откос при сливе паводочного стока;

X - зона возможного углубления от развития размывов при воздействии паводковых вод, сливающихся по низовому откосу дорожного полотна, а также от попятно-эрозионного понижения.

По характеру восприятия временных и постоянных нагрузок, а также воздействий гидрометеорологических факторов и факторов, их усиливавших, типовые и индивидуальные конструкции укреплений следует подразделять на защитные (изолирующие) и защитно-несущие. Защитные (изолирующие) и защитно-несущие конструкции следует подразделять на поверхностные (проезжая часть, обочины, разделительная полоса) и откосные (откосы земляного полотна и склоны прилегающей местности).

Поверхностные неподтопляемые и подтопляемые защитные (изолирующие) и защитно-несущие конструкции предназначены для противодействия временным и постоянным нагрузкам и ударно-сдвигающим усилиям от транспортных средств, а также от ударного

воздействия и инфильтрации атмосферных осадков, отекания поверхностных вод, эрозии, дефляции и других факторов, действующих на поверхность дороги. Поверхностные затопляемые защитные (изолирующие) и защитно-несущие конструкции предназначены дополнительно для противодействия ледоходу, карчеходу и размывающим воздействиям поверхностных вод, затопляемым и переливающимся через дорогу.

Откосные неподтопляемые защитные конструкции предназначены для противодействия и изоляции поверхностных слоев откосов земляного полотна и регуляционных сооружений от температурных воздействий, ударного воздействия и инфильтрации атмосферных осадков, эрозии, дефляции и других факторов, проявляющихся в зоне, находящейся выше влияния паводковых воздействий.

Откосные подтопляемые защитно-несущие конструкции предназначены для противодействия ударно-сдвигающим усилиям, возникающим в поверхностных слоях грунта откосов земляного полотна, подмостовых конусов, регуляционных сооружений, на входе и выходе из малых водопропускных сооружений от различных видов силовых и размывающих воздействий паводковых и меженных вод, ледохода, карчехода, водных объектов временного и постоянного функционирования, стенания поверхностных и инфильтрационных вод.

В условиях затопления дорог принято применять специальные откосные защитно-несущие конструкции для противодействия ударно-сдвигающим усилиям, возникающим в слоях грунта земляного полотна и дорожных одеждах от силовых, фильтрационных и размывающих воздействий паводковых вод, ледохода, карчехода, эрозии и других факторов, их усиливающих или являющихся следствием влияния основных воздействий..

Для защиты, восстановления и строительства (реконструкции) дорог все эти типы укреплений откосов и дорожного полотна следует подразделять по функциональному назначению на аварийные, временные и капитальные.

4. АНАЛИЗ ПРИМЕНИМОСТИ ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ УКРЕПЛЕНИЯ ДОРОГ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ ВОЗМОЖНОСТИ ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

4.1. Укрепления в условиях неподтопления

Поверхностные неподтопляемые и подтопляемые защитные (изолирующие) и защитно-несущие конструкции для дорог общего пользования назначают применительно к типовым конструкциям Союздорпроекта [ 5]. Для дорог иного предназначения и капитальности они должны назначаться на основе индивидуального проектирования с учетом фактических временных и постоянных нагрузок и возможного воздействия гидрометеорологических факторов и природоохранных мероприятий.

Откосные неподтопляемые защитные конструкции для наибольшей по территории России и разнообразию природных условий первой дорожно-климатической зоны на дорогах общей сети назначают применительно к типам укреплений: 1-й тип - механизированный посев трав по слою растительного грунта, в том числе по торфопесчаной смеси; 2-й тип - решетчатые сборные конструкции PK - I , РК-2 и решетчатые монолитные конструкции с заполнением ячеек растительным грунтом с посевом трав, морозостойким неусадочным грунтом и гравийно (щебеночно)-песчаными смесями; 3-й тип - термозащитные слои из торфа, торфопесчаной смеси и т.п.; 4-й тип - защитные (изолирующие) слои из природных материалов с использованием геотекстиля, пленок; 5-й тип - пневмонабрызгные облегченные; 6-й тип - укрепления откосов насыпей, сложенных из легковыветривающихся и размягчаемых скальных грунтов.

Область применения механизированного посева трав по слоя растительного грунта, в том числе по торфопесчаной смеси (рис. 4), регламентируется высотой и крутизной откоса, а также дорожно-климатической зоной. Регламентация этого типа укрепления по факторам гидрометеорологических воздействий, характерных для зоны I (см. рис. 3 ), типовыми решениями не предусмотрена, что является одной из причин частых разрушений этих укреплений под воздействием эрозии, дефляции и атмосферных осадков, особенно в период строительства и в начале эксплуатации дорог.

Рис. 4. Укрепление откосов механизированным посевом трав по слою растительного грунта:
а - откосы насыпи; б - откосы выемки

До настоящего времени не проработаны сопряжения низовых концевых частей укреплений с кюветами и прилегающей местностью. Механизированный посев трав разрешается [ 5] применять также в дресвяных и глинистых грунтах с включением до 30% аргиллито-алевролитовых или глыбово-щебенистых грунтов.

Из всех остальных типов откосы, занижаемые этим типом укрепления, являются наиболее эрозионно и дефляционно опасными с повышенным выносом частиц грунта земляного полотна за его пределы, в том числе в прилегающую к нему зону (кюветы, притрассовые резервы, склоны). Эрозионное воздействие выражается появлением на откосах борозд и размоин, размеры которых зависят от высоты насыпи, крутизны откосов, степени густоты и закрепления травяного прохода и могут достигать значительных размеров. В ряде случаев, особенно в период строительства и в начале прорастания травяного покрова, размывы земляного полотна в местах образования промоин могут доходить до оси земляного полотна, нарушая движение транспортных средств, водоотводных сооружений и прилегающую природную среду [ 1]. Использование этого типа укрепления является наиболее дешевым из всех остальных, но сопряжено с необходимостью учета дополнительных затрат на восстановительные и эксплуатационные работы, в том числе по очистке прилегающих водоотводных сооружений и местности.

Тип I обладает меньшей устойчивостью к размывам и разрушениям при воздействиях гидрометеорологических факторов, чем другие типовые защитно-несущие конструкции биологических типов, такие как сплошная одерновка и одерновка в клетку с засевом трав и др. Однако их применение в I дорожно-климатической зоне ограничено привязкой к условиям дорожно-климатического районирования II - III зон без каких-либо конкретных погодно-климатических показателей этих зон. Возможность применения этих типов в I зоне должна быть обоснована индивидуально, в том числе с использованием аналогов и учетом того обстоятельства, что посев и произрастание трав в местах одерновки не противоречат рекомендациям типовых решений для неподтопляемых откосов в этой зоне [ 5].

Укрепление сборными железобетонными решетками PK - I и РК-2 предусматривается [ 5] для откосов выемок и насыпей высотой более 12 м при условии их сложения из глинистых грунтов, опасных с точки зрения развития деформаций локального скольжения или пластического течения под воздействием погодно-климатических факторов (рис. 5). При этом заполнение ячеек предусматривается непучинистым и ненабухающим грунтом с последующим засевом трав. Заполнение ячеек щебнем или гравием размером 40-70 мм рекомендуется применять для укрепления откосов выемок глубиной более 6 м в случае выхода грунтовых вод периодического действия с дебитом менее 0,1 л/с на 1 м водоносного горизонта. Конструкции Р K - I и РК-2 целесообразно устраивать на высоту, равную расстоянию от подошвы до границы выхода грунтовых вод плюс 0,5 м. Остальную часть откоса предлагается укреплять посевом трав по слою растительного грунта. Допускается заполнение ячеек песчаным грунтом взамен щебня с укладкой в этом случае решеток на слой геотекстиля. Таким образом, конструкции Р K - I и РК-2, объявленные [ 5 ] как защитные, фактически предназначены и для выполнения защитно-несущих функций от геологических и гидрогеологических воздействий. Условия их применения от воздействий гидрометеорологических факторов не регламентированы, а защитные возможности не раскрыты полностью, хотя они находят применение как защитные, в том числе при наличии грунтовых вод. Конструкций укрепления откосов выемок не разработаны, а верхние части откосов насыпей при этих укреплениях не имеют четко обозначенных границ и сооружений с другими типами. Ограничения применения этих типов по высоте насыпей и выемок не аргументированы и не обоснованы.

Рис. 5. Укрепление подмостовых конусов типовыми сборными решетчатыми конструкциями

Конструкции термозащитных слоев укреплений из торфа, мохорастительного покрова торфопесчаной смеси, щебенистых и гравелистых грунтов (рис. 6) также не регламентированы для применения по факторам воздействий. Поэтому их использование требует тщательного гидрометеорологического обоснования. Следует иметь в виду, что укрепления этого типа по сравнению с другими менее устойчивы к гидрометеорологическим воздействиям. Однако область применения таких конструкций регламентирована лишь высотой насыпей, крутизной откосов и зоной дорожно-климатического районирования.

Рис. 6. Конструкции термозащитных слоев укрепления откосов насыпей, выемок, сложенных мерзлыми глинистыми и песчаными грунтами:
а - в тундровых подзонах при высоте насыпи более 2 м; б – в третьем районе дорожно-климатической зоны на участках 2-го и 3-го типов местности, сложенных сезоннопромерзающими глинистыми грунтами при высоте насыпи более 2,5 м; в – в выемках сложенных высоко- и низкотемпературными грунтами I- II категории просадочности, где кроме торфа разрешается применять слои из щебенистых и гравелистых грунтов; 1 – защитный слой; 2 – ядро земляного полотна; 3 – верхняя часть земляного полотна из крупнообломочных, сыпучих или сухомерзлых песчаных грунтов высотой не менее 0,8 м

Конструкции защитных слоев из природных материалов с использованием геотекстиля и пленок представлены тремя типами (рис. 7), в которых в качестве природных материалов рекомендуется лишь растительный грунт. Эти конструкции предназначены для защиты откосов насыпей и выемок, сложенных песчаными, супесчаными и глинистыми грунтами, в том числе глинистыми грунтами повышенной влажности от эрозии и дефляции и рекомендованы к применению взамен укрепления откосов одерновкой, грунтом, обработанным вяжущими, или сборными решетчатыми облегченными конструкциями с заполнением ячеек растительным грунтом. Хотя укрепление грунтом, обработанным вяжущим, рекомендуется для укрепления откосов, однако конструкции укреплений в типовых решениях не предусмотрены [ 5]. Конструкция по типу 3 (рис. 8), предусматривающая покрытие поверхности откоса геотекстилем, обработанным вяжущими (битумом, латексом, битумной эмульсией и т.п.), рекомендована к применению в районах с неблагоприятными условиями для развития травяного покрова (тундровых, лесотундровых. пустынностепных и пустынных зонах). Этими условиями и ограничено более широкое применение данных трех типов защитных откосных укреплений. Конструкции укреплений по типу 1 (геотекстиль под слоем растительного грунта) и типу 2 ( геотекстиль армирования поверхностной зоны земляного полотна, находящийся под слоем растительного грунта) обладают теми же недостатками против воздействий гидрометеорологических факторов, что и механизированный посев трав по слою грунта, в том числи по торфопесчаной смеси.

Рис. 7. Конструкции защитных слоев с использованием геотекстиля:
а - тип I; б - тип II; в - тип III; 1 - геотекстиль на откосе: 2 - геотекстиль армирования поверхностной зоны; 3 - растительный грунт с гидропосевом; 4 - геотекстиль, обработанный вяжущим (битумом, латексом, битумной эмульсией и т.п.)

Рис. 8. Укладка геотекстиля на откос насыпи дороги Серпухов-Тула

Следует отметить, что конструкции укреплений 3-го типа по сравнению с конструкциями типов 1 и 2 более стойки к воздействию гидрометеорологических факторов, однако условия их применения ограничены. В классификации защитных типов укреплений [ 5] эти укрепления должны быть выделены в самостоятельный тип.

Типовые пневмонабрызгные облегченные конструкции (рис. 9) представлены одним типом, который рекомендуется [ 5]   применять как защитный слой при вероятности развития осыпей и оплывин на откосах выемок, сложенных легковыветривающимися скальными и глинистыми грунтами, резко снижающими прочность под воздействием погодно-климатических факторов. По капитальности и возможности предназначения этот тип укрепления следует относить к защитно-несущим, однако условия более широкого применения таких конструкций не раскрыты в типовых решениях и предусмотрены только для выемок в легковыветривающихся и глинистых грунтах. Выбирать облегченные пневмонабрызгные конструкции согласно работе [ 5] необходимо в каждом конкретном случае в зависимости от высоты и крутизны откосов, свойств скальных грунтов или пород, наличия местных строительных материалов, машин, оборудования, а также осуществлять экономическое сравнение выбранных конструкций с конструкциями других типов. Однако до настоящего времени не регламентированы критерии высоты и крутизны откосов, а также другие условия применения этого типа укреплений в зависимости от дорожно-климатической зоны, гидрометеорологических воздействий и других факторов. Кроме того, в работе [ 5] отсутствуют конструкции укреплений, с которыми необходимо выполнять экономическое сравнение.

Рис. 9. Укрепления откосов выемок пневмонабрызгными конструкциями:
а - облегченные; б - усиленные; в - мощные; г -деталь заделки несущих анкеров; 1 - слои пневмонабрызга; 2 - несущий анкер; 3 - металлическая сетка; 4 - монтажные анкеры диаметром 5-16 мм и длиной 0,5-1,0 м; 5 - опорные вкладыши; 6 - металлический стержень несущего анкера; 7 - цементный раствор

Защитные укрепления, предусмотренные типовыми решениями [ 5] для откосов насыпей из легковыветривающихся и размягченных скальных грунтов, представлены типами 1 и 2 (рис. 10), в которых защитный слой 1 толщиной 0,5 м устроен из щебенисто-дресвяного или гравийно-песчаного грунтов; защитный слой 2 толщиной 0,15-0,20 м - из глинистого или несвязного грунтов, обработанных органическими вяжущими в количестве 3-6%.

Рис. 10. Конструкции укрепления откосов насыпей из легковыветривающихся и размягчаемых скальных грунтов:
а - тип I; б - тип II; 1,2 - защитные слои; 3 - капилляропрерывающий слой

Конструкция укрепления по типу 1 рекомендована для дорог I - III категорий при высоте насыпей до 3 м, а для дорог IV - V категорий при высоте до 2 м. Для предотвращения увлажнения ядра насыпи в случае капиллярного поднятия грунтовых вод в основании насыпи предусматривается устройство капилляропрерывающего слоя толщиной не менее 0,5 м (крупнозернистые пески, гравийно-песчаные и гравелистые грунты) или водоизолирующего слоя толщиной не менее 0,2 м из связных грунтов, укрепленных вянущими. Этот тип укреплений при использования неусадочных грунтов регламентирован необходимостью посева трав методом гидропосева.

Конструкция укрепления по типу 2 рекомендована для насыпей высотой до 12 м и взамен типа 1 при обязательном технико-экономическом сравнении. Применение укреплений по типу 1 и 2 ограничено высотой насыпей, наличием легковыветривающихся и размягченных грунтов, по типу 1 - дополнительно категориями дорог и необходимостью учета возможного капиллярного поднятия грунтовых вод. Такое поднятие грунтовых вод следовало бы учесть и для остальных защитных конструкций. Применение конструкций укреплений таких типов другими требованиями не ограничивается. Следует отметить, что по капитальности и устойчивости от воздействия атмосферных осадков, эрозии и дефляции эти конструкции не уступают другим защитным конструкциям. Однако область их применения с учетом воздействия гидрометеорологических факторов даже в заданных условиях не регламентирована, что затрудняет обоснование их использования и сопоставимость с другими типами укреплений.

4.2. Защитно-несущие укрепления в условиях подтопления

К несущим конструкциям, выполняющим и защитные функции для условий 1 дорожно-климатической зоны, отнесены следующие их типы [ 5]:

1 - биологические укрепления в виде одерновки сплошной, одерновки в клетку, посадки кустарника одиночной и сплошной, лесопосадок;

2 - присыпные бермы из связного (глинистого) грунта с пологими откосами (в зависимости от крутизны откосов);

3 - растительный грунт с полимерной сеткой или геотекстилем и посадкой ивовых черенков;

4 - цементогрунтовые решетки с заполнением ячеек: растительным грунтом, щебнем размером 40-70 мм или камнем размером 50-100 мм, грунтом, обработанным вяжущим;

5 - монолитные цементогрунтовые сплошные покрытия и решетки;

6 - пневмонабрызгные: облегченные, усиленные и мощные;

7 - сборные решетчатые PK - I , РК-2, Г-1 с заполнением ячеек: растительным грунтом; щебнем размером 40-70 мм или камнем размером 50-100 мм; грунтом, обработанным вянущим;

8 - гибкие железобетонные решетки и покрытия из плит: ПГ-5, ПГ-7,5, ПГ-10, ПГ-12, ПГ-15;

9 - сборные бетонные плиты ПБ 0,5-8, ПБ-16, ПБ 1-20;

10 - сборные железобетонные плиты ПЖБ.3-15П, ПЖБ.3-15Ш, ПЖБ.3-20П и Ш, ПЖБК.3-161:

11 - монолитные железобетонные плиты размером 5 ´ 5 ´ 15 м, 5 ´ 5 ´ 0,25 м; 10 ´ 10 ´ 0,15 м; 10 ´ 10 ´ 0,25 м;

12 - каменная наброска.

Область применения этих типов укреплений в классификации, обобщенной автором, обусловлена предельно допустимыми значениями следующих регламентированных [ 5] факторов гидрометеорологических воздействий па подтопляемые откоси (табл. 1, 2): длительностью подтопления, высотой волны, толщиной льда, ледоходом (его характеристикой по интенсивности, размерами льдин), лесосплавом и карчеходом (применительно к отдельным деревьям, их длине и диаметру).

Тип 1 обусловлен длительностью подтопления, скоростью течения, высотой волны, толщиной льда, лесосплавом и карчеходом (см. табл. 2). Для одерновки (рис. 11) толщина льда не обозначена. Посадка кустарника обусловлена различными скоростями течения (2 и 3 м/с.). Автором в табл. 2 указана скорость течения, равная 2 м/с, (согласно описанию области применения на конструктивном чертеже). Противоречивые критерии скоростей течения имеются и в рекомендациях [ 5] по применению лесопосадок. Поэтому автор считает более правильными данные, приведенные в табл. 2.

Таблица 1

Типы укрепления

Предельно допустимые критерии факторов гидрометеорологических воздействий

длительность подтопления, сут

высота вол ны, м

толщина льда, м

характер

ледохода

лесосплава, карчехода

2

Не ограничена

0,1-0,6

0,3

Слабый, отдельные льдины до 5 м2

Не регламентировано

3

Не регламентирована

0,5

0,2

То же

То же

4

То же

0,1-0,3

Не регламентированы

- " -

5

Не регламентированы

6

Не ограничена

0,6-1,5

0,4-1,0

От слабого до среднего с размерами от льдин от 5 до 35 м2

Отдельные деревья длиной до 5 м, диаметром 0,2-0,5 м

7

От 20 до 40

0,3-0,5

Не регламентированы

8

Не ограничена

0,3-0,9

0,2-0,8

От слабого до среднего с размерами льдин от 2 до 25 м2

Деревья длиной до 5 м, диаметром до 0,5 м

9

То же

0,6-0,8

0,8-1,0

Средней интенсивности с размерами льдин до 35 м2

То же

10

- " -

1,0-1,2

0,7-0,9

Интенсивный с размером льдин до 50 м2

- " -

11

Не ограничена

1,3-2,5

0,7-0,8

Не регламентировано

12

Зависит от размера камня

Не регламентировано

Таблица 2

Типы укрепления

Предельно допустимые критерии факторов гидрометеорологических воздействий

длительность подтопления, сут

скорость течения, м/с

высота вол ны, м

толщина льда, м

характер

ледохода

лесосплава, карчехода

Одерновка сплошная

Менее 20

До 1,2

До 0,3

-

Отсутствует

Отсутствует

Одерновка в клетку

Менее 20

До 0,6

До 0,2

-

То же

То же

Посадка кустарника сплошная

Менее 20

До 2

До 0,5

До 0,2

Слабый в виде отдельных льдин

- " -

Лесопосадки

Менее 20

Не более 2

До 0,5

До 0,2

Не более 5 м

- " -

Однако и они представляются завышенными, а поэтому необходимы дополнительные обоснования всех расчетных критериев, типы и доработка их конструкций.

Рис. 11. Укрепление откосов одерновкой:
а - сплошная; б - в клетку с засевом трав; 1 - отдельная дернина; 2 - деревянные спицы

Типы 2-12 обусловлены [ 5] предельно допустимыми величинами регламентируемых гидрометеорологических факторов, которые и определяют область их применения (см. табл. 1). Нетрудно заметить, что в этих табличных данных не указан один из основных факторов воздействий - наличие или отсутствие продольного течения, величины скоростей течения, а также возможность образования размыва у подошвы укрепляемых насыпей. Воздействие примерзшего льда на устойчивость типовых укреплений рекомендовано [ 5] учитывать индивидуально для каждого конкретного случая. Метод такого учета не регламентирован.

Тип 2 (рис. 12) рекомендуется [ 5] для укрепления откосов пойменных насыпей, сложенных песчаными грунтами, а также в зоне стариц и озер. Конструкции этого типа рекомендованы к применению взамен бетонных типов укреплений при соответствующем технико-экономическом сравнении. Ширина бермы укрепления определяется по формуле [ 5]

В = 0,5 ( Hp + hH)( mв – m1),

где Нр - глубина воды при расчетном уровне высокой воды (РУВВ) требуемой вероятности превышения;

hH - высота волны с набегом, м;

m1 - заложение откоса при свободной отсыпке грунта в воду (при 1:2 - 1:3);

mв - заложение откоса, динамически устойчивого к волновому воздействию и определяемое для суглинка и глин в зависимости от высоты волны без набега ( hв ) по следующему соотношению [ 5]:

hв, м

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

mв

3

5

7,5

10

15

15

Рис. 12. Защитные конструкции из глинистых грунтов при высотах волн согласно табл. 2:
а - для укрепления откосов пойменных насыпей; б - в зоне стариц и озер

Применение укреплений типа 2 в условиях продольного течения воды и наличия волновых явлений может привести к разрушениям откоса. В этом типе должны быть приняты дополнительные меры по защите подводных частей откосов.

Типы 3,4,5 (табл. 1) не регламентированы [ 5] скоростью течения, длительностью подтопления, а тип 5 дополнительно не регламентирован высотой волны, толщиной льда и расчетными характеристиками ледохода, лесосплава и карчехода, что ограничивает условия их применения и обусловливает необходимость выполнения специальных исследований и гидрологических обоснований на конкретных объектах.

Тип 12 не регламентирован по толщине льда и расчетным характеристикам ледохода, лесосплава и карчехода, а длительность подтопления и высота укрепления обусловлены размером камня. Соотношение размеров камней с высотой волны и длительностью подтопления не регламентировано и не обусловлено методикой расчета и справочными данными. Типовые пневмонабрызгные облегченные конструкции (тип 6) предназначены для укрепления подтопляемых откосов, однако условия их применения по факторам гидрометеорологических воздействий (см. табл. 1) не регламентированы, что также ограничивает их использование без проведения дополнительных обоснований.

Для типов 2,3,4,7 и 11 остаются неопределенными условия применения укреплений против воздействий от лесосплава и карчехода, а для типов 3 и 7 дополнительно и против воздействий от ледохода. Для типов 4,7 и 11 не определены условия их применения против воздействий толщины льда. Конструкции укреплений по типу 8 предназначены для условий слабого ледохода. Плиты ПГ-12 и ПГ -15 могут воспринимать воздействия ледохода средней интенсивности с размером льдин соответственно до 15 и 25 м2 (см. табл. 1). В типе 8 не имеется регламентации по предельно допускаемым величинам скоростей течения вода.

Тип 3 (рис. 13) предназначен для укрепления подтопляемых откосов в условиях легкого гидрологического режима взамен одерновки, однако регламентированная предельно допустимая величина высоты волны для типа 3 составляет 0,5 м, а для одерновки 0,3 м.

Рис. 13. Укрепление откосов геотекстилем в условиях подтопления:
а – тип 3; б - геотекстиль в типах 5,9,10,11; 1 - растительный грунт с гидропосевом; 2 - полимерная сетка с ячейками 4 ´4 мм с нитью толщиной 2 мм; 3 - ивовые черенки; 4 - геотекстиль; 5 -сборные или монолитные бетонные, железобетонные плиты

Толщина льда для одерновки не обусловлена, а для типа 3 она регламентирована величиной 0,2 м. При этом следует учитывать, что тип 3 по своим конструктивным особенностям наиболее чувствителен к восприятию гидрометеорологических воздействий по сравнению с типами 4-12 и его применение должно тщательно обосновываться.

Для обеспечения устойчивости низовой части защитно-несущих конструкций при отсутствии возможности их подмыва (зоны II , V , см. рис. 3) применяют бетонный упор (рис. 14) для типов 4,5,7, 8,9,10; фартук (тип 8) и упорную призму из гравия или щебня (тип II ), устройство которых для типов 4,5,7,8,9,10 и 11 должно обосновываться расчетами скоростей течения вдоль откосов насыпей и сопоставлением с неразмывающими способностями грунтов в зонах II , VI (см. рис. 3), а также с планово-высотным положением водоотводных канав и других прилегающих сооружений. Упорные конструкции должны быть устойчивыми к воздействию стекающих по откосам поверхностных вод и эрозионных процессов, возникающих в прилегающей местности, а также к другим факторам, в том числе факторам, вызванным хозяйственной деятельностью человека как в период строительства, так и эксплуатации.

Рис. 14. Конструкции низовых частей откосных укреплений:
а - с применением бетонного упора для типов 4,5,7,6,9,10; б - с применением фартука для типа 8; в - с применением упорной каменной призмы; г - деталь конструкций температурно-осадочного шва в монолитных железобетонных плитах; 1 - гибкая железобетонная плита ПГ-5, ПГ-7,5 по типу 8; 2 - подготовка из гравия и щебня толщиной 15 см на слое крупнозернистого песка толщиной 10 см; 3 - бетонный упор; 4 - фартук; 5 - монолитные железобетонные плиты; 6 - зуб концевой части плит; 7 - упорная призма из камня; 8 - крупный щебень или гравий; 9 - крупнозернистый песок; 10 - фильтрующий синтетический материал

Для обеспечения устойчивости низовой части защитно-несущих конструкций при возможности ее подмыва или понижения от развития эрозии в зонах II , VI (см. рис. 3) типовые решения (рис. 15) предусматривают применение гибких тюфячных укреплений под основание каменной наброски (тип 12), фартука из гибких железобетонных плит (тип 8) и каменных упорно-защитных призм к плитным укреплениям. Возможности этих низовых защитно-несущих упорных конструкций против воздействий гидрометеорологических факторов не обусловлены конкретными показателями условий и областей применения. Упорно-защитные каменные призмы рекомендовано устраивать применительно к одному из двух типов: 1 - в виде рисбермы, врезанной в грунт, если подошва земляного полотна находится выше уровней меженных и грунтовых вод; 2 - в виде отсыпки у подошвы укрепляемого откоса, если она находится ниже уровня меженных вод. Упорно-защитные каменные призмы рекомендовано [ 5] использовать при глубине размыва у подошвы откоса (см. рис. 3) до 3 м, скорости течения воды до 2,5 м/с и высоте откоса до 6 м. Скорость течения и крупность камня не взаимообусловлены. Эти конструкции целесообразно устраивать при отсутствии движения донных наносов и скоростей течения, при которых не происходит вымывание грунта через промежутки между камнями, что практически формально исключает возможность их применения. Поэтому требуется индивидуальный подход к обоснованию использования этих типов упорно-защитных призм.

Границы укрепления откосов по длине подтопляемого участка дороги рекомендуется [ 5] устанавливать с запасом по 15 м в каждую сторону при их сопряжении с незащищаемыми участками, а при сопряжении с более слабыми типами укрепления с запасом, равным 5 м. Однако расчетную отметку обводнения следует предусматривать с учетом волновых воздействий и переливов паводковых вод из одной поймы (зоны затопления) в другую. Запас по возвышению бровки земляного полотна с учетом неподтопления низа конструкций дорожной одежда предусмотрен [ 5] только в типе 2 с неограниченной длительностью подтопления. В других типах с неограниченной длительностью подтопления он не регламентирован. Отсутствуют регламентации и по учету возможности затопления выходов на откос дренажных устройств и слоев дорожных одежд.

Рис. 15. Укрепление подтопляемых откосов каменной наброской по типу 12:
а - равномерным слоем; б - с упорной призмой; в - с бермой при наличии меженных вод; г - то же, с тюфячным укреплением

Не подлежали типизации сопряжения типовых откосных водосбросных лотков с защитно-несущими укреплениями откосов и упорно-защитных конструкций. Эти сопряжения подлежат индивидуальному обоснованию и проектированию. Сопряжения защитных укреплений, расположенных в зоне I (см. рис. 3), с защитно-несущими, расположенными в зоне III - V (см. рис. 3) и имеющими обратные фильтры, не обеспечивают попадание поверхностных вод в их слои и учет негативного влияния на устойчивость защитно-несущих конструкций. Под воздействием стекающих поверхностных вод в слоях обратных фильтров и под защитно-несущими конструкциями наблюдается вынос мелких фракций, в результате чего образуются локальные промоины, просадки и разрушения укреплений с искажением проектного откосного профиля дороги на участке подтопления.

Типовые сборные решетчатые конструкции не ограничены решениями [ 5] . В качестве типовых следует рассматривать и конструкции сборных решетчатых укреплений, предусмотренные в ВСН 181-74 и имеющие достаточно полные критерии применимости относительно факторов гидрометеорологических воздействий. Они рассматриваются в разделе 6 настоящей работы.

Типы укреплений 1-12 предусмотрены типовыми решениями [ 5] для условий одностороннего подтопления дороги, а для двустороннего подтопления в них отсутствуют соответствующие рекомендации. Условия возможного двустороннего подтопления (см. рис. 3) могут возникнуть как при периодическом, так и при постоянном подтоплении. При разновысотном и разновременном подъеме и спаде уровней воды в условиях двустороннего подтопления возможна фильтрация воды через тело земляного полотна с соответствующими последствиями для устойчивости его откосов и защитно-несущих укреплений. Типовые конструкции 1-12 (см. табл. 1) в условиях нарушения предельно допустимых критериев регламентированных факторов гидрометеорологических воздействий [ 5] способны подвергнуться размывам и разрушениям, поэтому для их применения необходимо выполнение соответствующих расчетов и обоснований с учетом возможных изменений гидрометеорологических условий в период функционального предназначения и применительно к нормируемым пространственно-временным критериям вероятности превышения расчетных факторов воздействий. Типовые укрепления 2-12 регламентированы предельно допустимыми критериями только шестью (см. табл. 1) факторами гидрометеорологических воздействий, хотя они испытывают в период своего функционирования и ряд других дополнительных факторов, способных вызвать нарушение их устойчивости.

Анализ гидрометеорологических воздействий и их последствий, имеющих место на автомобильных дорогах в разных странах и регионах [ 1, 4, 6], показывает, что главными среди них являются скорости течений, амплитуда колебаний уровней воды, длительность динамического действия волн, частота и длительность внутригодового затопления, периодичность повторении расчетных уровней воды, скорость подъема и спада уровней воды, условия отекания поверхностных вод с неподтопляемых откосов (см. рис. 3) (зона I ), набег волны от динамического действия потока в местах устройства труб и пересыпки действующих проток, местные искривления водной поверхности при косом пересечении действующих проток при сбросе паводковых вод вдоль насыпи под мост, условия двустороннего подтопления, а также появление паводковых воздействии более редких, чем расчетные.

Для типовых конструкций 2-12 не предусмотрены условия возможного их затопления более редкими паводками, в том числе паводками, вызванными результатами хозяйственной деятельности, поэтому они могут быть подвержены размывам и разрушению. С целью предохранения их от размывов и разрушений должны быть заблаговременно разработаны соответствующие мероприятия по усилению или защите в зонах ожидаемых превышений расчетных паводковых воздействий. Для наиболее полного учета различного сочетания воздействий гидрометеорологических факторов, а также для учета накопленного опыта устройства укреплений из местных и иных строительных материалов не только на дорогах общей сети СНГ, но и на местных дорогах, целесообразно в качестве вариантных проработок использовать конструкции укреплений индивидуального и зарубежного проектирования. Особый интерес при этом могут представить построенные и успешно эксплуатирующиеся конструкции, обоснованные прежними типовыми и индивидуальными укреплениями, а также конструкции, рекомендуемые инструктивно-методическими документами и разработками различных организаций и авторов как для автодорожного, железнодорожного, так и других отраслей капитального строительства.

5. УКРЕПЛЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО И ЗАРУБЕЖНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

5.1. Защитные конструкции постоянных укреплений в условиях неподтопления

К защитным укреплениям индивидуального проектирования, которые могут быть применены дополнительно к типовым для защиты откосов автомобильных дорог от воздействия атмосферных осадков, эрозии и дефляции в зоне I (см. рис. 3), рекомендуются следующие типы укреплений:

1 - защитный слой из гравийно-галечниковых и глинистых грунтов;

2 - неразвеваемые покрытия в сочетании с барьерными видами противоэрозионной защиты;

3 - одерновка в клетку;

4 - укрепление откосов травяными ковриками;

5 - решетчатые из деревянных пересекающихся кольцеобразных или линейных элементов в сочетании со сплошным или частичным покрытием откосов неразвеваемыми материалами;

6 - стабилизированные грунтовые смеси с применением вяжущих (битума, нефти, битумной эмульсии), химических материалов (акриловых смол, сополимерных синтетических дисперсий) и композиций с комплексным и комбинированным вяжущим (цемента с органическим вяжущим);

7 - укрепления на основе синтетических текстильных материалов полипропиленовых, полиэфирных (лавсановых), полиамидных (капроновых) и полиакрилонитрильных (нитроновых).

Защитный слой из гравийно-галечниковых и глинистых грунтов [ 7] расширяет возможности применения типовых решений защитных укреплений по виду используемых грунтов, толщине слоя (0,1-0,3 м), крутизне укрепляемых откосов (1:4), конструкции низовой части укрепления откосов с устройством заделки в грунт прилегающей местности на расстояние 1-2 м от подошвы насыпи, конфигурации поперечного профиля с криволинейными очертаниями у бровки и подошвы насыпи и регламентирует допускаемую высоту насыпи в зависимости от категории дороги. Этот тип укреплений применяется и для укрепления откосов и дна выемок в развеваемых песках.

Неразвеваемые покрытия в сочетании с барьерными видами противоэрозионной защиты (рис. 16) предназначены для укрепления откосов земляного полотна из мелких и средних песков (мельче 0,25 мм), подверженных эрозии и дефляции при скорости ветра более 4 м/с [ 8]. Этот тип укреплений нашел применение при строительстве железных дорог Тюмень-Сургут и Сургут-Уренгой. К неразвеваемым покрытиям могут быть отнесены покрытия из торфо-грунтовой смеси слоем толщиной 8-12 см; суглинка слоем толщиной 5-8 см; торфа слоем толщиной 10-15 см с песчаным покрытием толщиной 2-3 см; песчано-гравийной смеси слоем толщиной 8-10 см; щебеночный или асбестовый балласт слоем толщиной 5-10 см. Этот тип предусматривается для случаев, когда укрепление посевом многолетних трав по слою торфо-грунтовой смеси по каким-либо причинам выполнить невозможно (отсутствие минеральных удобрений, извести для раскисления торфа, семян устойчивых сортов трав и др.).

Рис. 16. Неразвеваемые покрытия в сочетании с барьерными видами противоэрозионной защиты:
а - из тонколистовых древесноволокнистых плит, покрытых гидроизоляцией и устанавливаемых на откосах под углом 120° друг к другу; б - из железобетонных плит ПС-3 и ПС-6; 1 - плиты; 2 - деревянные колья с проволочными кольцами крепления плит; 3 - железобетонные плиты; 4 - железобетонные столбики

Применение одерновки в клетку [ 7] не ограничено природно-климатическими зонами. Размеры клеток принимаются не более 1,0 ´ 1,5 м с заполнением их растительной землей и засевом семенами трав. Толщина дерна от 0,06 до 0,1 м. При песчаных грунтах и жирных глинах под дернины рекомендована укладка растительного грунта слоем не менее 0,1 м или хорошо разложившегося торфа слоем 0,1 м.

Укрепление откосов травяными ковриками предусматривает их заблаговременную заготовку на специальной площадке. Травяные коврики применяют в случаях, когда посев трав на откосах затруднен, из-за сложности доставки торфогрунта и других причин. После укладки ковриков на откос и удаления водопроницаемой подстилающей основы коврики принято закреплять металлическими или деревянными спицами длиной 0,2-0,25 м. Посев трав в укреплениях типов 3 и 4 требуется осуществлять семенами многолетних трав, районированных сибирскими семеноводческими хозяйствами Тюменской, Омской, Новосибирской, Томской, Иркутской, Читинской областей и Красноярского края. Для этих регионов наиболее пригодными (в порядке их предпочтительности) признаны следующие виды многолетних трав: рыхлокустовые злаковые (овсяница луговая, житняк сибирский гребенчатый, пырей сизый, тимофеевка луговая); злаковые корневищевые (костер безостый, мятник луговой, пырей ползучий, мятник болотный); бобовые стержнекорневые (донник белый, люцерна барнаульская и алтайская).

Защита откосов решетками из деревянных пересекающихся кольцеобразных или линейных элементов эффективна для предотвращения дефляции песчаных откосов, а в сочетании с неразвеваемыми покрытиями предохраняет откосы от размывов. Линейные элементы этих решеток изготовляются из антисептированных или крашеных деревянных досок толщиной 1-3 см, высотой 12-16 см и длиной от 2 до 4 м (рис. 17).

Рис. 17. Решетчатые деревянные укрепления в сочетании со сплошным или частичным покрытием откосов неразвеваемыми материалами:
а - из линейных элементов; б - из кольцеобразных элементов; 1 - доски толщиной 1-3 см и высотой 12-16 м; 2 - стыки из полувырезов; 3 - штыри крепления; 4 - неразвеваемое покрытие; 5 - пересекающиеся кольца; 6 - пазы соединения; 7 - отверстия для спиц; 8 - проволочные спицы

Укрепления типов 6 и 7 применяют не только в России, но и в ряде зарубежных стран (США, Японии, Франции, Германии, Дании, Канаде и др). Более подробно эти типы укрепления рассмотрены в работе [ 9]. Кроме рассмотренных типов (1-7) укреплений на практике могут применяться и другие, но после выполнения обоснования, природоохранного и технико-экономического сравнения.

5.2. Защитно-несущие конструкции постоянных укреплений в условиях подтопления

К защитно-несущим укреплениям индивидуального проектирования, которые могут быть применены дополнительно к типовым для защиты откосов автомобильных дорог от различных видов паводковых воздействий в зонах III - VI (см. рис. 3), рекомендуется отнести следующие:

1 - сборные большеразмерные железобетонные плиты 2,5 ´ 3 м и полуплиты 2,5 ´ 1,5 м, омоноличенные по контуру, толщиной 10, 12,15,17 и 20 см;

2 - сборные большеразмерные железобетонные плиты 3 ´ 2,5 м, толщиной 15 и 20 см;

3 - сборные малоразмерные железобетонные плиты 1,4 ´ 0,4 ´ 0,1 м; 0,49 ´ 0,49 ´ 0,08 м; 0,5 ´ 0,5 ´ 0,1 м; 0,7 ´ 0,7 ´ 0,8 м; 1 ´ 1 ´ 0,1 м;

4 - сборные малоразмерные и большеразмерные армированные асфальтобетонные плиты 1 ´ 1 ´ 0,06 м (ЦНИИС), 3,9 ´ 2,9 ´ 0,1 м и 3,9 ´ 1,4 ´ 0,1 м (ВНИИГ им. Е.Е. Веденеева);

5 - гибкие железобетонные плиты и асфальтобетонные укрепления (в виде сплошных и плитных покрытий, матов, тонких оболочек-мембран), погребенные экраны;

6 - железобетонные подпорно-защитные и оседающие стены (массивы);

7 - габионные конструкции;

8 - мощение камнем и каменной наброской в плетневых клетках и железобетонных ящиках;

9 - бутовая кладка из камня на цементном растворе;

10 - плетневое прорастающее укрепление;

11 - одерновка откосов;

12 - бетонные плиты размером 1,0 ´ 1,0 ´ 0,16 (0,2) м;

13 - покрытия из синтетических материалов и изделий из них;

14 - конструкции из использованных автомобильных шин;

15 - пляжные откосы.

Сборные большеразмерные железобетонные плиты и полуплиты, омоноличенные по контуру [ 7], предназначены для защиты откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей и берегов, подверженных воздействию текущей воды и ветровых волн высотой до 3 м. Устойчивость откоса и крепления на нем должны проверяться дополнительным расчетом. В нижней части насини устраивается бетонный упор или каменная упорная рисберма высотой 1 м. При наличии у подошвы откоса воды устраивается упорная берма из камня, верх которой в период строительства должен быть не менее 0,25 м над уровнем вода. При возможном размыве требуется усиление укрепления упорной призмы. Сборные большеразмерные железобетонные плиты [ 7] предназначены для защити откосов крутизной 1:2 и положе, постоянно или периодически подтопляемых насыпей и берегов, подверженных воздействию текущей воды и ветровых волн высотой до 1-1,5 м. В нижней части укрепления устраивается упорная рисберма глубиной 1 м. При наличии вода рисберма заменяется на банкет, отсыпаемый в воду до ее уровня, наблюдаемого в период строительства.

Сборные малоразмерные железобетонные плиты [ 7, 10] применят для укрепления откосов насыпей в условиях относительно слабого гидрологического режима подтопления с предельно допускаемой высотой волны от 0,5-0,6 м и скоростью течения от 1,5 до 2 м/с. Сборные армированные асфальтобетонные плиты предназначены [ 7] для опытного применения, защиты подтопляемых насыпей и берегов от текущий воды и волнобоя при толщине льда менее 0,4 м и отсутствии в водном потоке твердого стока, способного истирать битумную поверхность. Плиты размером 1 ´ 1 ´ 0,06 м рекомендовано применять при скоростях течения воды до 2,5 м/с в условиях постоянного и периодического подтопления. Размер и толщина плит должны устанавливаться проектом с учетом условий их работы в сооружении в зависимости от скорости течения воды, высоты волн, высоты и крутизны укрепляемых откосов. Плиты должны изготавливаться из высокопрочного, водостойкого, морозостойкого и теплостойкого асфальтобетона. При возможных размывах подошвы насыпи требуется индивидуальное укрепление упорной призмы или устройство иного типа.

В США [ 9] для укрепления откосов используются асфальтобетонный маты и тонкие асфальтовые покрытия в виде оболочек-мебран. Толщина матов 13 мм, ширина - 0,75-1 м и длина - около 7,5 м. Армирование матов осуществляется стекловолокном, джутом, асбестовым картоном, алюминиевой жестью, коноплей, пенькой или статическим войлоком и текстильными материалами. Тонкие асфальтовые покрытия в виде оболочек-мембран устойчивы на откосах крутизной 1:1,75. Их защищают слоем грунта толщиной не менее 0,3 м или отработанными битумом, галькой или щебнем. Погребенные экраны из вязкого битума устраивают по тщательно подготовленной грунтовой поверхности откосов. Минимальная толщина экрана 6 мм (56 кг материала на 1 м3 поверхности). С помощью ручных распылителей или системы распылителей от автогудронатора поверхность откоса покрывается слоем горячего (до 200°С) вязкого битума под давлением 3,5 атм. После остывания битума на него укладывается защитный слой из местного грунта или смеси его с гравием (щебнем).

Известные гибкие асфальтобетонные покрытия в отличие от матов [ 7] имеют большую толщину и армирование из металлической сетки. Толщина гибких тюфяков ЦНИИС 7 см, размеры - 3 ´ 5 м. Они предназначены для укрепления откосов регуляционных сооружений. Гибкие асфальтобетонные конструкции СибЦНИИСа имеют размеры до 40-45 м2. Соединение между собой тюфяков сваркой или скручиванием выпусков арматуры и омоноличивание в результате заполнения швов горячей асфальтобетонной смесью позволяет создавать сплошное асфальтобетонное покрытие. Такое покрытие в отличие от разрозненных матов наиболее целесообразно для укрепления в зоне I - V (см. рис. 3). Отдельные маты могут быть эффективны для быстрого восстановления откосов, подверженных размывам, в том числе в зоне VI (см. рис. 3), с последующей их заменой или усилением. В мировой практике гибкие железобетонные покрытия имеют достаточно широкое применение, в том числе в условиях Сибири. В 1912 г. эти покрытия, состоящие из отдельных секций шириной 7,2 м, длиной 60-70 м и толщиной 5 см, использовались в порту Рени на Дунае.

Сборные асфальтобетонные покрытия в виде плит и матов применяют широко в гидротехническом и транспортном строительстве береговых укреплений для защиты подводных откосов, монолитные в виде сплошных покрытий - для облицовки и защиты надводных частей откосов [ 11]. Гибкие железобетонные покрытия ЦНИИС [ 7, 10, 12, 13, 14] и блочных матов СибЦНИИС [ 15] распространены на ряде объектов и обеспечивают не только экономический эффект по сравнению с другими типами, но и при достаточном обосновании надежную защиту откосов.

Подпорно-защитные скользящие и оседающие стены (массивы) применяют [ 5, 16] для укрепления земляного полотна, находящегося на прижимных и стесненных участках рек при больших скоростях течения водного потока и его разрушающего воздействия в зонах III - VI (см. рис. 3). Подпорно-защитные стены имеют разнообразные конструкции, и опыт их применения накоплен не только в СНГ, но и во многих странах мира [ 14, 17]. Подпорно-оседающие стены (массивы) являются одной из разновидностей бесфундаментных продольных берегоукрепительных и откосных сооружений (рис. 18). этот тип сооружения состоит из одевающих стен и оседающих массивов и применяется при укреплении русл рек (под нижней частью оседающих массивов), сложенных из гравийно-галечно-валунного материала, и скоростях течения от 4 до 8 м/с. Первоначальную проектную длину оседающих массивов принимают с учетом возможного их последующего погружения на прогнозируемую расчетом глубину размыва. По мере их погружения в зоне VI (см. рис. 3), в том числе на глубину большую, чем расчетная, возможно осуществлять их наращивание. При значительной глубине меженных вод, а также при необходимости снижения глубины опускания оседающих массивов или недостаточной изученности рельефа дна и его фракционного состава, рекомендовано создание искусственного основания (каменной наброски) под острием нижней грани этих массивов. Габионные конструкции [ 7, 11] по форме изготовления принято подразделять на три типа: габионные ящики, габионные тюфяки и габионы цилиндрической формы. По способу применения эти конструкции следует подразделять на откосные сплошного покрытия и продольные защитные ограждения. Продольные защитные ограждения состоят из комбинированной конструкции кладки в ступенчатую стенку габионных ящиков и габионных тюфяков, расположенных в нижней части этой стенки с речной ее стороны. Габионные ящики служат не только для устройства защитных стенок в подводной части, но и для откосных укреплений. Габионные тюфяки отличаются от ящиков меньшей высотой (0,25-0,5 м) и используются в качестве одежды откосов, а также в основании защитных стенок из габионных ящиков. Покрытие откосов габионными тюфяками предполагает устройство надежного упора из габионных ящиков или его укладку на пологий откос берега, примыкающего к подошве откоса.

Рис. 18. Подпорно-оседающие стены:
а - по типу ЦНИИС [ 14]; б - то же, рекомендуемые в условиях начавшегося интенсивного размыва прибрежно-русловой зоны; 1 - каменная наброска; 2 - сборно-монолитный оседающий массив; 3 - противовес; 4 - монолитная часть стены с парапетом; 5 - сборная одевающая стена; 6 - наращиваемая сборная часть массива, устанавливаемая при опасном развитии размыва

Габионы цилиндрической формы применяют в случаях, когда быстрое течение и глубина воды не позволяют производить правильную кладку габионов. В этом случае и в случае водоборьбы для защиты дорог от размывов их скатывают по откосу в воду после заполнения камнем. Габионные укрепления применяют в любых климатических условиях для защиты откосов насыпей и берегов от воздействия бурно-текущих водных потоков при скоростях течения 4-6 м/с и более. Они были применены Союздорпроектом в виде тюфяков размерами 0,5 ´ 1 ´ 3 м на автомобильной дороге Симра-Дканакпур в Непале и успешно эксплуатируются в течение 20 лет (рис. 19). Габионные укрепления вошли в стандарт Японии [ 9].

Рис. 19. Габионное укрепление руслового откоса регуляционной дамбы на мосту через р. Банки в Непале

Мощение камнем может быть выполнено по одному из способов [ 7]: в клетку мощеными лентами с засевом клеток травами или заделкой дерном; сплошное одиночное; двойное в плетневых клетках; двухрядное. Мощение лент выполняют камнем высотой 20 см на слое щебня толщиной 15 см. Клетки предусматривают размером 1 ´ 1 м при засеве их травами и 1,5 ´ 1,5 м при одерновке. Сплошное одиночное мощение производится на мху, сене, соломе, щебне, песке или слое грунта, обработанного органическими вяжущими. Обработку грунта не допускается производить при отрицательных температурах. Применение мха допустимо только в районах с умеренной влажностью, при которой мох не пересыхает. Мощение на песке производится только на горизонтальных или слабо наклонных поверхностях, не подвергающихся воздействию быстро текущей воды. Сплошное мощение рекомендовано в любых климатических условиях при соблюдении вышеуказанных ограничений.

Мощение не рекомендуется производить в местах большого увлажнения или при сильно пучинистых грунтах, а также на цементном растворе в северных районах. Одиночное мощение осуществляют из валунного или рваного камня размером 15-25 см и ограничивают его применение скоростями течения. При больших скоростях течения применяют мощение в плетневых клетках размером 1 ´ 1 м; 0,75 ´ 0,75 м или 1,2 ´ 1,2 м. Мощение не следует выполнять в зоне VI (см. рис. 3), подверженной размывам. Мощение по любому из названных способов требует устройства упорной призмы у подошвы насыпи на длину не менее 1 м. Этот тип укрепления хорошо защищает откос от ударного воздействия дождей, устойчив к воздействию допускаемых волн и течению, но чувствителен к ледовым нагрузкам. Мощение как тип укрепления откосов вошло в стандарт Японии [ 9]. Этот тип укреплений ранее применялся МПС и Минтрансом на железных дорогах Закавказья и Восточной Сибири, а также находит применение и в настоящее время.

На Восточно-Сибирской железной дороге в качестве решетки, заполняемой двойным мощением, в 1941-1946 гг. использовали бревна деревьев хвойных пород, однако эти укрепления оказались недолговечными. В гидротехническом строительстве речных и морских берегоукрепительных сооружений применяют двухрядное мощение и укрепление откосов наброской камня в железобетонных ящиках без дна на фильтровом подготовительном слое. Ящики устанавливают в шахматном порядке без их омоноличивания. Таким типом укрепляют откосы водохранилищ и каналов до их наполнения водой. Этот тип известен под названием "Волго-Балт" [ 11].

Бутовую кладку целесообразно применять при наличии камня и возможности использования ручного труда. Этот тип укреплений предопределяет необходимость проведения индивидуального проектирования с учетом воздействия гидрометеорологических факторов в различных зонах их применения (см. рис. 3).

Плетневое прорастающее укрепление [ 7] состоит из плетней живых хлыстов кустарника и кольев согласно рекомендациям Мос гипротранса прорастающие плетни наиболее устойчивы к размывающему действию потока и способны раньше других видов посадок проявлять свои гидротехнические свойства. Этот тип укрепления рекомендован к применению при скоростях течения вода более 1,5 м/с, а также в случаях, когда черенковая посадка оказывается недостаточной в местах предполагаемых размывов или при усилении ее. Минимальное расстояние между плетнями 2 м, а в исключительных случаях 1,5 м. Посадка может осуществляться не оплошной, а лентами шириной 0,7-0,8 м или перекрещивающимися лентами. Дня защиты откосов в период произрастания посадок может быть применено одно из временных недорогих укреплений. Этот тип укрепления не ограничен климатическими условиями.

Одерновка откосов предусматривает следующие основные типы [ 7] : сплошная плашмя, сплошная плашмя с посадкой ивовых кольев в стенку и в клетку. Одерновка сплошная плашмя применяется для укрепления периодически подтопляемых на короткое время откосов при высоте волн до 0,2 м и скоростях течения воды до 1 м/с. Толщина дёрна от 0,06 до 0,12 м в зависимости от его качества и глубины прорастания корней. Длина и ширина отдельных дернин и дерновых лент зависит от способа заготовки, качества дернового покрова, транспортирования и обычно составляет 0,25 ´ 0,4 м; 0,3 ´ 0,5 м; 0,7 ´ 0,7 м. Дернины, укладывают от подошвы откоса сразу по всей его длине горизонтальными рядами с перевязкой швов. Закрепление дернин производят деревянными спицами данной 25-30 см и толщиной 2-2,5 см. Одерновка сплошная плашмя с посадкой ивовых кольев применяется при скоростях течения воды до 1,2 м/с. Одерновка плашмя рекомендуется для подтопляемых откосов и стандартом Японии [ 9 ]. Одерновка в клетку рекомендуется Мосгипротрансом для неподтопляемых откосов, а рекомендациями Союздорпроекта - предусматривается и для подтопляемых откосов при длительности подтопления менее 20 сут, скорости течения до 0,6 м/с и высоте волны до 0,2 м для II - III дорожно-климатических зон. Рекомендациями Мосгипротранса и прежними рекомендациями Союздорпроектв (1955 г.) применение всех видов одерновок не ограничивается какими-либо климатическими параметрами.

Бетонные плиты (тип 12) регламентированы для зашиты периодически подтопляемых откосов насыпей от воздействия вода при скоростях течения до 3 м/с, высоте волн до 0,7 м и слабом ледоходе [ 7] . Однако эти условия применения данного типа нуждаются в существенной корректировке и особенно при возникновении размывов у подошвы насыпей (рис. 20). Этот тип укреплений весьма распространен в ряде стран и предусматривает механизацию и изготовление и производство строительных работ.

Рис. 20. Укрепление регуляционной дамбы на мостовом переходе через р. Москву у г. Коломны сборными железобетонными плитами по типу 10

Известны различные типы зарубежных покрытий из синтетических материалов и конструкции из них для укрепления внешней части откосных берегоукрепительных сооружений, непосредственно воспринимающие волновые и другие паводковые воздействия. Они подразделяются на плетневые полипропиленовые тюфяки; тюфяки и фашины из нейлоновой ткани; нейлоновые мешки и маты; синтетические маты в комбинации с травосеянием; цилиндрические оболочки различного диаметра; геоконтейнеры и др. Изделия из синтетических материалов для указанных типов заполняют различными материалами: песком, цементным раствором, бетонной смесью, а в ряде случаев пригружают камнем или покрывают растительным грунтом. Такие конструкции применяют в Нидерландах, США, ФРГ и других странах [ 6, 9, 11, 15, 18, 19, 20, 21].

В отечественной и зарубежной практике индивидуального проектирования использованные автомобильные шины применяют в составе плавучих волноломов, оградительных дамб и откосных береговых покрытий. Для модулей, цепей и сплошных покрытий используют крепежные материалы из металлических негальванизированных канатов, проволоки, синтетические и натуральные канаты, крепления из конвейерной ленты. Однако эти крепежные, средства подбирают для конкретных условий их работы с учетом возможной коррозии проволок и перетирания канатов из тканей. Конструкции из шин могут быть тюфяночного типа и в виде колонн-стенок с использованием железобетонных свай. Они находят применение в России, США, Болгарии и других странах [ 11, 17].

В практике автодорожного проектирования пляжные откосы впервые применены Союздорпроектом в 1979 г. на пойменном левобережном подходе к мосту через р. Волгу у г. Казани [ 22]. Этот тип защиты откосов от размыва может применяться при отсутствии продольного течения вдоль насыпи и может использоваться в сочетании с посадками кустарника и лесных пород, а также других видов ограждающих устройств. Он находит применение в гидротехническом и гидромелиоративном строительстве [ 11, 23, 24] и предопределяет необходимость проведения исследований по специальным программам дальнейшего расширения условий применения этого типа [ 22].

5.3. Продольные и поперечные защитные конструкции в береговой и русловой зонах рек и водоемов

Этот вид защитных сооружений сопряжен о необходимостью защиты и нового строительства автомобильных дорог, располагаемых вдоль рек и водоемов, а также с размещением подмостовых конусов и регуляционных сооружений в русловых и береговых зонах. Эти сооружения подразделяются на берегозащитные (продольные береговые дамбы, подпорные стены, откосные укрепления), пляжеудерживающие (буны, подводные волноломы с траверсами), волноотбойные и волногасящие (волноотбойные стены, откосные укрепления, береговые дамбы, стены и бермы), водоотбойные и направляющие (выпрямляющие) сооружения (струенаправляющие и регуляционные дамбы, траверсы, шпоры) и др.

Роль этих сооружений могут выполнять рассмотренные выше каменная наброска, подпорно-защитные и оседающие стены, пляжные откосы в комплексе с пляжеудерживающими сооружениями (рис. 21). К ним относятся подводные берегозащитные волноломы с траверсами, буны на берегах с галечниковыми и песчано-галечниковыми наносами, откосно-ступенчатые укрепления, волноотбойные стены и бермы, защитные подпорные стены, продольные сооружения зубчатого очертания и ряд других.

Рис. 21. Конструкции земляного полотна с волногасящими пляжами и бермами ЦНИИС [ 24, 34] :
а - свободный искусственный пляж на берегах с песчаными прибрежными зонами [ 24] ; б - строительный профиль волногасящей бермы из горной массы с панцирным слоем для Байкальского участка БАМ [ 34] ; в - то же, ее эксплуатационный профиль; 1 - берма шириной не менее 15 м; 2 - грунт тела пляжа;. 3 - подводный склон берега до создания пляжа; 4 - линия начального обрушения волн не глубже 7-10 м; 5 - улавливающая площадка для камнепада; 6 - земляное полотно из обычного скального грунта; 7 - ось железной дороги; 8 - ось автомобильной дороги: 9 - ядро бермы из горной массы, 50% которого составляет камень размером 0,25 м; 10 - цоколь бермы из той же массы; 11 - панцирное прикрытие из горной массы, 50% которой составляет камень размером 0,5 м; 12 - берма в период эксплуатации

Одним из видов продольных защитных железобетонных конструкций являются анкерные береговые ограждения (рис. 22) из железобетонных свай и заборных досок (300 ´ 50 ´ 10 см) [ 14] .

Рис. 22. Продольно-защитные береговые укрепления ЦНИИС [ 14, 24]:
а - железобетонные ограждения; б - то же, с гибкими тюфячными конструкциями; в - сборное железобетонное откосно-ступенчатое укрепление; 1 - муфта анкерного соединения; 2 - железобетонные сваи; 3 - ранд-балка; 4 - железобетонные заборные доски; 5 - анкер; 6 - гибкий тюфяк; 7 - бетонный полноотбойный парапет-стенка; 8 - фундамент; 9 - откосно-ступенчатое укрепление из сборного или монолитного бетона; 10 - железобетонная плита; 11 - слой щебня; 12 – спланированный откос; 13 - упор из отдельных бетонных блоков; 14 - откос пляжной защиты; 15 - гравийно-щебеночная подготовка

Пространство между стеной из железобетонных досок и откосом заполняют каменной, наброской. Возможно применение валунов, галечнико-гравийного или другого дренирующего материала, в зависимости от крупности которого стену из досок устраивают сплошной или сквозной. При применении этого типа укрепления необходимо предусматривать достаточную глубину забивки свай от размыва или наличие дополнительного укрепления около внешней стороны ограждения вдоль реки одним из известных способов, в том числе способом ЦНИИС [ 14], разработанным для этого укрепления. Этот тип сооружения предпочтителен к применению вне зоны активных русловых переформирований и глубоких размывов.

К разновидности продольных фундаментных защитных железобетонных ограждений относится вертикальная анкерная стена Гипродорнии из сборного или монолитного тонкостенного железобетона. Стена закладывается в грунт ниже глубины размыва на 0,5 м и состоит из плит прямоугольного сечения высотой 5,25 м, толщиной 22 см и шириной 1,2 м. Этот тип укрепления предназначен как для внерусловой, так и русловой зон с относительно небольшими глубинами размывов и требует дифференцированного подхода к заглублению низа конструкций по длине регуляционных дамб, участки которой могут быть расположены как в русле, так и по пойме.

При значительных глубинах размыва у подошвы насыпей и регуляционных дамб на реках с блуждающим руслом может найти применение предложение Б.Ф. Перевозникова и В.Г. Решетникова (Союздорпроект) по укреплению нижней части откоса по типу стены в грунте глубокого заложения [ 25]. Из продольных фундаментных защитных ограждений в сочетании с другими типами укреплений в верхней части подтопляемого откоса является одним из самых надежных. Его применение особенно аффективно на широких активных русловых зонах блуждающих рек.

На криволинейных участках рек, их излучин и вдоль защищаемых насыпей и берегов эффективным средством защиты откосов от воздействия значительных скоростей течения водного потока и вызываемым им размывов у подошвы укрепляемых откосов является устройство дополнительных поперечных защитных железобетонных ограждений в виде траверс, бун, шпор, полузапруд.

Поперечные сооружения бывают сплошными, состоящими из местного грунта, с укреплением их откосов одним из известных способов (перечисленных выше) или сквозного типа. К конструкциям сквозных поперечных ограждений относятся:

бетонные, косоугольные, прямоугольные и фигурные массивы со сквозными зазорами между ними;

буны из наклонных плит;

свайные колодцы, заполненные камнем;

сборные железобетонные элементы, состоящие из двух рядов свай, между которыми уложены отдельные балки;

конструкции ныряющего типа из отдельных бетонных секций с парными шарнирными связями между ними и с наклонным гребнем в сторону водного потока;

затопляемые полузапруда Украинского института инженеров водного хозяйства;

рельсовые или бетонные сваи, забитые в два ряда и соединенные друг с другом продольными схватками и поперечными распорками.

Рис. 23. Конструкция укрепления регуляционной дамбы на мостовом переходе через р. Ханака на дороге Душанбе-Регор по проекту Таджикгипротрансстроя;
1 - монолитный бетон; 2 - железобетонные плиты размером 250 ´300 ´15 см на слое крупного щебня (15 см), мелкого щебня (10 см) и крупнозернистого песка (0,1 мм); 3 - сборные железобетонные ящики, заполненные бутобетоном; 4 - бетонные тетраиды; 5 - трос анкерного соединения l = 55 см; 6 - гибкое проволочное крепление тетраидов; 7 - армирование ящиков

При интенсивной ледоходе и возможном образовании заторов льда поперечные сооружения из сборных элементов не могут быть рекомендованы к применению. Наиболее надежной по устойчивости и универсальности на реках предгорного типа с галечнико-гравийными руслами при относительно высоких скоростях течений и размывах является комбинированная анкерная конструкция Таджикгипротрансстроя [ 26] с взаимосвязанными продольными и поперечными железобетонными блоками (рис. 23). Эта конструкция была применена на ряде объектов в Таджикистане, в том числе на реках Кафирниган, Ханака и других для укрепления берегов и устройства водоотбойных руслонаправляющих дамб. Обследования этой конструкции, произведенные автором в 1984 г., позволили установить возможности ее применения для защиты подмостовых конусов и речных откосов регуляционных дамб (рис. 24).

Рис. 24. Общий вид укрепления откосов подходов и регуляционных дамб на р. Кафирниган комбинированными железобетонными конструкциями Таджикгипротрансстроя

Большинство из всех рассматриваемых укрепительных сооружений находит отражение в работах [ 7, 11, 14, 16, 17, 20, 24, 27]. Однако конструктивные особенности, а также область и условия применения этих сооружений подлежат более детальному рассмотрению.

5.4. Конструкции временных укреплений в условиях подтопления

К временным следует относить укрепления, предназначенные для защиты временных сооружений, а также укрепления временного характера для защиты постоянных (капитальных) сооружений, в том числе как временное технологическое мероприятие с последующим усилением защищенных конструктивов. Временными эти укрепления квалифицируются как по сроку своей службы, так и по срокам функционирования защищаемых временных сооружений.

- К защитно-несущим временным укреплениям индивидуального проектирования, которые могут быть применены для защиты откосов автомобильных дорог от различных паводковых воздействий в зонах III - VI (см. рис. 3), относятся укрепления из хвороста; волногасящий поплавок гибкой продольной запани; свайный волнолом с пористой стенкой; нетканые материалы; геоконтейнеры из грубо-тканых материалов; комбинированные укрепления.

Укрепления из хвороста [ 7] устраиваются в виде хворостяных настилов, хворостяных связок в клетку, фашинной кладки (плашмя или в стенку) и тюфяков. Простейшими из этих укреплений являются однослойные хворостяные выстилки толщиной 0,1-0,3 м, устраиваемые с прижимами из жердей и одиночными спицами или с прижимами из хворостяных канатов и двойными спицами. Наряду с однослойными применяются и двуслойные выстилки.

Облегченными видами хворостяных выстилок являются хворостяные связки в клетку с засевом трав, а более прочными - сплошные плетневые выстилки плашмя. Фашины применяются для укрепления подводной части берегов и откосов и подразделяются на однокомельные, двухкомельные и тяжелые. В однокомельных фашинах хворост укладывается комлями в одну сторону (диаметр фашин 0,25-0,3 м, длина 1,5-2 м). В двухкомельных фашинах хворост укладывается комлями в разные стороны (диаметр фашин 0,25-0,3 м, длина до 4 м). Тяжелые фашины заполняют мелким камнем (диаметр фашин не менее 0,7 м, длина не менее 7 м). Покрытие откосов фашинными кладками производят плашмя или в стенку.

По рекомендациям Мосгипротранса [ 7] хворостяная прорастающая выстилка, являясь временным укреплением, применяется в комбинации с посадками в тех случаях, когда до прорастания трав откос не может быть оставлен без укрепления, т.е. как временно-постоянное технологическое мероприятие. Хворостяная выстилка удерживается на откосе рядами хворостяных канатов, закрепляемых деревянными колышками. Канаты принято укладывать на расстоянии 0,5 м от комлей хвороста и через 1 м друг от друга.

Хворостяные тюфяки используют и в гидротехническом строительстве [ 11] для крепления подошвы откосов и дна в зонах V - VI (см. рис. 3). Они состоят из нескольких рядов хворостяной выстилки, стянутой хворостяными канатами, с каменной загрузкой. Такие тюфяки изготавливают по ширине от 8 до 30 м, толщиной от 35 до 60 см. Их длина не ограничивается размерами и определяется в зависимости от способов укладки.

Волногасящий поплавок гибкой продольной запани [ 7] предназначен для защиты неукрепленных откосов и берегов от разрушения волновыми воздействиями, применяется при высоте волны до 0,7 м и длине до 5,6 м. В качестве поплавка используются бревна диаметром 22 см и длиной 6,5 м. В поперечном направлении укладываются бревна и брусья, размеры которых соответственно равны 12 ´ 16 ´ 300 см и 12 ´ 12 ´ 150 см. Бревна и брусья соединяют между собой болтами, образуя разреженную сквозную конструкцию. Вдоль всех поплавков, которые образуют волнолом, прокладывается трос-лежень, связывающий отдельные поплавки с помощью специальных сжимов между собой. Вся продольная нагрузка воспринимается этим тросом-лежнем. Для предупреждения уноса поплавков ветром и течением секции поплавков закрепляют тросами за донные опоры (винтовые и двурогие якоря, бетонные блоки, кусты свай и др.). Схема установки и тип крепления секций поплавков должны обосновываться в каждом конкретном случае условиями волнового режима и общей схемой размещения защищаемых сооружений.

Свайный волнолом с пористой стенкой [ 7] применяется при глубине воды до 2 м, высоте волны до 1 м и ее длине до 8 м, ограничен в применении в местах, не защищенных от ледоходов. Волнолом состоит из двух рядов деревянных свай, соединенных поперечными схватками из пластин. Сваи каждого ряда соединены продольными насадками из круглого леса. Продольные насадки соединяются с головами свай каждого ряда шипами и парными скобами. Диаметр свай 20 см, расстояние между ними 1,25 м, а между рядами свай -2 м.

Рис 25. Закрепление верхового откоса подхода к мосту через р. Яченка:
а - засыпка размытого откоса щебнем; б - укладка мешков, заполненных грунтом, у подошвы откоса

Нетканые материалы в виде дорнита могут быть применены для защиты периодически подтопляемых откосов как временное технологическое мероприятие для последующего укрепления конструкциями постоянного типа. На железной дороге Сургут-Уренгой комиссией специалистов ЦНИИСа, ВНИИЖТа и Свердловской железной дороги дорнит, предназначенный в проекте для устройства обратных фильтров, был рекомендован как временное технологическое мероприятие с последующим укреплением руслорегулирующих дамб железобетонными плитами. Фактическая скорость течения по данным прохождения паводка вдоль откоса, укрепленного дорнитом, составила 0,5-0,7 м/с, изменений геометрических характеристик откосов не наблюдалось.

Для защиты откосов земляного полотна от размывов, происходящих во время прохождения паводков, в отечественной практике применяются геоконтейнеры из груботканых материалов типа мешковины. Мешки, заполненные грунтом, являются простейшим типом такого аварийного укрепления. Во время разрушений, происходящих от размывов неукрепленных (или слабо укрепленных) откосов, геоконтейнеры сбрасываются с откоса в зону развивающихся размывов. Такое решение неоднократно применялось на ряде объектов, в том числе Союздорпроектом на мостовом переходе через р. Яченку в Калужской области (рис. 25).

В 1984 г. для временной защиты подтопляемых откосов Союздорпроектом разработаны различные комбинированные индивидуальные конструкции из деревянных щитов, шпал, бревен и других материалов. Однако они не нашли широкого отражения в научно-технической литературе.

5.5. Защитно-несущие укрепления дорог в условиях их затопления

Дороги могут быть не только подвергнуты воздействиям от вынужденного затопления, но и быть (по разным причинам) функционально предназначенными для периодического затопления. Это могут быть автомобильные дороги областного, районного и местного значения с небольшой интенсивностью движения, невысокой насыпью, располагаемой на широких поймах, на подходах к паромным перепра вам, наплавным и низководным мостам, а также на пересечении логов и малых водотоков, в других условиях приложения. Нередко затопляемыми и переливными водопропускными сооружениями или низководными мостами. Все эти условия высотного расположения и затопляемых дорог определяют не только особенности их функционирования, но и факторы дополнительных воздействий.

Влияние, виды и последствия гидрометеорологических воздействий на затопляемые участки дорог определятся в значительной мере высотой насыпи и глубиной затопления, динамическим воздействием потока и его скоростью. Укрепления затопляемых насыпей и переливаемых лотковых сооружений следует назначать применительно к VII - IX зонам воздействия (см. рис. 3 ) и условиям пересечения водотоков с постоянным или периодическим меженным стоком.

Применительно к отдельным объектам строительства в прежние годы Союздорпроектом, Союздорнии, Белгородколхозпроектом и другими организациями были разработаны и применены индивидуальные решения укреплений затопляемых и переливаемых участков дорог, в том числе лоткового типа. Они были построены в СНГ и на зарубежных объектах сотрудничества: Ходейда-Таиз в Йемене, Симра-Джанакнур в Непале, дороги в Афганистане. Затапливаемые участки дороги имеются в Сирии, Марокко, Индии, Лаосе и других странах. Основное их отличив состоит в типе покрытия и укрепления откосов. Опыт их применения отражен в работах [ 6, 27, 28, 29, 30].

В 1987 г. Союзгипролесхозом были разработаны типовые решения лотковых сооружений на лесохозяйственных автомобильных дорогах [ 31] , в которых был творчески учтен опыт предшествующих индивидуальных решений. В его основу легли разработки и обобщения автора, рассмотренные в работе [ 6].

К наиболее капитальным укреплениям затопляемой дороги или лоткового сооружения относится монолитное и сборное цементобетонное покрытие, конструкция которого для движения транспортных средств должна быть рассчитана под требуемую нагрузку, а также аналогичные типы укреплений верхового и низового откосов. В зонах нижнего и верхнего бьефа (см. рис. 3 ) требуется устройство укреплений против размывов. Заглубление этих укреплений должно производиться в соответствии с глубинами размывов, определенных расчетом. Конструкция такого укрепления разработана Союздорпроектом [ 6]. При наличии во внутригодовом периоде меженных вод, стекающих на затопляемые участки дорог в местах пересечения или водотоков черно-щебеночные покрытия применять не следует. Наиболее целесообразны в этих случаях цементобетонные лотки и каменные броды из набросок крупногабаритного камня.

Для затопляемых участков дорог нового строительства в местах пересечения водотоков наиболее целесообразны лотковые сооружения в виде переливных лотков с отверстиями для пропуска меженного и части паводочного стока и переливных лотков без отверстий. В качестве таких лотков на временных автомобильных дорогах, расположенных вдоль БАМа, находили применение броды из камня [ 28 ]. В ряде случаев лотковые сооружения капитального типа целесообразны взамен мостов и труб на дорогах со сравнительно небольшой интенсивностью движения, что возможно при кратковременном перерыве в движении или движении с ограниченной скоростью по затопленной водой на предельно допустимую глубину проезжей части дороги [ 6 ].

Затопляемые участки дорог наиболее вероятны на подходах к наплавному мосту, паромной переправе или низководному затопляемому мосту; на временной дороге или подъезде к затопляемому объекту; на пересечении широких пойм с незатопляемым мостом, в том числе недостаточного отверстия; дороги пионерного значения для последующего изучения роста, состава и интенсивности движения и реконструкции под расчетную категорию.

Стремление к поднятию верха затопляемых подходов и отдельных участков дорог для уменьшения периода их затопления не всегда бывает оправданным, так как это приводит к необходимости устройства более сложных и капитальных укреплений. Кажущаяся экономия на сокращении времени перерыва в движении может вызвать значительные дополнительные затраты на укрепление и ремонт дороги от паводковых воздействий. Земляное полотно новых затопляемых дорог предпочтительно исходя из гидрологических условий устраивать в низких или нулевых отметках. В этом случае земляное полотно не препятствует водному потоку и не подвержено сильному размыву, как и прилегающая местность.

При необходимости устройства затопляемой насыпи ее высоту, как правило, следует назначать не превышающей 1 м. В этом случав требуются относительно несложные укрепления земляного полотна. С целью уменьшения скоростей течения и обеспечения большей устойчивости движущихся транспортных средств в период небольшого затопления (до 0,3 м) верх дорожного полотна устраивают односкатным с поперечным уклоном, обратным по отношению к направлению течения. Заложение низового откоса принимается в пределах от 1:1,5 до 1:2. Дальнейшее уположение откоса не влияет на снижение скоростей перелива воды через дорогу, но может вызвать увеличение площади укреплений. Обочины дороги на затопляемом участке подлежат обязательному укреплению против паводковых воздействий. Их конструкция должна быть аналогичной конструкции дорожной одежды либо конструкции укрепления низового откоса.

Тип укрепления откосов следует назначать в зависимости от скорости течения водного потока. Низовые откосы насыпей высотой более 1 м должны укрепляться, как водослив грунтовых плотин. Для укрепления откосов затопляемых насыпей применяются конструкции из бетона, железобетона, бутобетона, каменной наброски; мощение габионов, фашин, ряжей, плетнями с заполнением камнем или грунтом. Могут быть устроены и другие откосные укрепления типового и индивидуального проектирования. Укрепления должны иметь упор в виде зуба, который изолирует воронку размыва в зонах VII и X (см. рис. 3). Рекомендации по гидравлическим расчетам и устройству затопляемых дорог и переливных лотков сооружений содержатся в работах [ 6 , 31 , 29 , 30 ], поэтому в настоящей работе подробно не рассматриваются.

6. СОСТОЯНИЕ НОМИРОВАНИЯ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПО ЗАЩИТЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Исходными в комплексе инженерных решений по защите автомобильных дорог являются нормативные требования по оценке расчетных факторов и характеристик гидрометеорологических воздействий на дорожные конструктивы и соблюдение этих требований при проектировании, строительстве (реконструкции) и эксплуатации.

Воздействие гидрометеорологических факторов должно определяться расчетными количественными показателями их пространственно-временной изменчивости по территории размещения объекта и в современной практике проектирования оценивать их принято применительно к нормативам вероятности превышения и конкретным условиям проложения дорог на местности. Вероятность превышения как критерий временной изменчивости регламентирована строительными нормами ( СНиП 2.05.02-85) лишь для насыпей подходов к мостам и только для одного из гидрометеорологических факторов - паводочных расходов воды и соответствующих им уровней вода.

Из других факторов в строительных нормах обусловлена лишь необходимость защиты земляного полотна от абразии, эрозии и волнового воздействия. Более подробный анализ нормативной базы, регламентирующей требования по учету гидрометеорологических воздействий на другие дорожные сооружения, дан автором в работе [ 2]. Недостаточность строительных норм по учету этих воздействий и методов их расчета предопределила необходимость их развития и дополнения рядом ведомственных нормативно-инструктивных документов. К ним прежде всего относятся работы [ 12, 14 , 23 , 24 , 29, 30, 32, 33, 34, 35, 36, 37]. Совместно с рассмотренными эти работы составляю методическую базу для дальнейшего совершенствования типовых решений [ 5, 7 , 27] и научного обоснования индивидуальных проектно-строительных решений и ремонтно-восстановительных мероприятий. Их краткий анализ имеет целью обобщение дополнительных требований и методов учета ряда факторов гидрометеорологических воздействий для возможности более широкого и целенаправленного использования при проектировании и строительстве, в том числе для формулирования исходных основ при совершенствовании типового проектирования.

Определение параметров ветровых волн при устройстве речных транспортных берегоукрепительных сооружений откосного типа рекомендуется выполнять согласно ВСН 206-87 [ 32]. Нормы не рассматривают воздействия судовых волн, волн прорыва при авариях водохозяйственных объектов, а также другие гидрологические явления, возникающие от ветрового волнения в прибрежной зоне.

При определении параметров ветрового волнения на затопляемых поймах рек, озер и водохранилищ в соответствии с ВСН 206-87 необходимо руководствоваться обязательным приложением 1 к СНиП 2.06.04-82 [ 38]. Для автомобильных дорог вероятности превышения расчетных максимальных уровней вода принимают как при определении верха крепления, так и его мощности (толщины и массы) соответствующими вероятностями превышения максимальных расходов расчетных паводков, регламентированных СНиП 2.05.02-85 [ 39].

Как в СНиП 2.06.04-82, так и в ВСН 206-87 классы гидротехнических сооружений, в том числе берегоукрепительных, не соотнесены и взаимно не увязаны с капитальностью, категорией дорог и мостов и их отдельных конструктивов, что не позволяет переносить формально рекомендации указанных нормативов по вероятности превышения высот волн, хотя это и обусловливают нормы [ 32].

Верхняя граница крепления подтопляемого откоса согласно рекомендациям [ 32] должна располагаться выше расчетного уровня высокой воды нормативной вероятности превышения на величину высоты наката волн, ветрового нагона и подпора, возможных при расчетном шторме, и постоянного запаса высотой от 0,25 до 0,5 м ( СНиП 2.05.02-85). Вероятность превышения шторма также обусловлена классами гидротехнических, а не дорожных сооружений.

Независимо от капитальности дорожных насыпей и категорий дорог ВСН 206-87 рекомендуется для уровня воды в диапазоне вероятности превышения 0,33 - 5%, а высоту наката волны принимать 1%-ной вероятности превышения в системе волн расчетного шторма 50%-ной вероятности превышения (ВП) на расчетном уровне воды. Такая рекомендация представляется недостаточно обоснованной для автомобильных дорог, а поэтому должна быть уточнена.

При расчете ветровых волн и их наката в практике проектирования железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки ранее было принято руководствоваться НИМП-72 [ 40] , согласно которому при отсутствии данных наблюдений (или при наличии ряда наблюдений менее 10 лет) расчетную скорость ветра рекомендовалось принимать равной:

20 м/с, но не менее фактически наблюдаемой на близлежащей к объекту метеостанции с более длительным периодом наблюдений (для пересечений рек и водохранилищ при расчетах на расчетный уровень воды 0,33% ВП или на подпертый уровень высокой воды этой же ВП);

30 м/с, но не менее фактически наблюдаемой (для пересечений водохранилищ при расчете на нормальный подпертый уровень (НПУ) и на другие, более низкие подпертные уровни воды, а также для условий морских устьев рек при расчете на уровень ветрового нагона). Эти рекомендации более реальны при недостаточности гидрометеорологических наблюдений.

Конструкции укреплений предлагается [ 32 ] рассчитывать на прочность и устойчивость от волнового воздействия (скорость, давление и противодавление) волны 5%-ной ВП в системе волн расчетного шторма 4%-ной ВП на расчетном уровне воды. Оторванным от реальных условий строительства выглядит деление откосного укрепления на основное и облегченное, располагаемое за верхней и нижней границей основного. Устройство облегченного укрепления за нижней границей основного укрепления нетехнологично, конструктивно сложно и требует дополнительных обоснований и проработок устройства сопряжения между ними (по сооружению упора на нижней границе основного укрепления на откосе насыпи), а также конструктивных решений по устройству упора на концевом участке облегченного укрепления (или противоразмывной конструкции). Эти вопросы, к сожалению, нормами не рассматриваются. Нет и апробированных практикой конструктивных решений.

К основным укреплениям отнесены [ 32 ]: наброска из камня (сортированного, несортированного; горная масса); сборные бетонные плиты; железобетонные плиты (сплошные монолитные, изготавливаемые на месте), сборные омоноличенные и с открытыми швами; гибкие железобетонные сплошные; гибкие железобетонные решетчатые с заполнением ячеек камнем; асфальтобетонные плиты монолитные и сборные. К облегченным отнесены [ 32 ]: гравийно-щебеночная наброска, посадка кустарника, грунт улучшенный. В обоих типах укрепляемые откосы должны иметь заложение m ³ 2 [ 32 ]. Нетрудно видеть условность типизации укреплений как по этим двум типам, так и внутри них. Эта условность выражается игнорированием возможных других типов укреплений, в том числе рассмотренных в настоящей работе, а также в отсутствии их взаимообусловленности с конкретными видами и критериями гидрометеорологических воздействий.

Типы укреплений откосов, их размеры, устойчивость, долговечность и сохранность следует [ 32 ] определять с учетом условий ледохода, воздействий волны (ударов и наката на откосе), течений и льда (соответствующих расчетному уровню воды), а также климатических условий (морозостойкости, агрессивности воды и т.п.) подпора и сгонно-нагонных колебаний уровней воды. Облегченные покрытия не должны [ 32 ] принимать удары волн, припой ледяного покрова и удары плавающих льдин.

Методы оценки остальных факторов воздействий и расчетные их критерии для различных типов укреплений нормами [ 32 ] не регламентированы и не даны, за исключением рекомендаций по расчету параметров ветрового волнения.

На основании наблюдений за волнением, проведенных в течение 25 лет, нормы [ 32 ] допускают определять параметры волновых воздействий по кривым распределения вероятностей превышения ежегодных годовых максимумов высот волн для каждого расчетного направления (румба) за расчетный сезон. При соответствующем обосновании допускается использование результатов новых научных исследований по расчету ветрового волнения, если это не ведет к уменьшению надежности и прочности укреплений.

Рекомендации по оценке волновых нагрузок и воздействий на морские искусственные сооружения и пляжи на берегах с песчаными наносами (см. рис. 22) рассматриваются в ВСН 183-74 [ 24]. В них приведены конструкции волноотбойных стен и берм, а также оградительных дамб с укрепленными откосами и другие инженерные решения. Пляжными считаются откосы с заложением m > 5. Откосы с заложением т < 5 принято считать крутыми [ 32 ] .

Для условий подтопления ВСН 181-74 [ 37] предусматриваются три типа сборных решетчатых конструкций (рис. 26). В них предусмотрены условия и критерии применения различных типов заполнения ячеек этих конструкций (табл. 3), разработанные автором для различных факторов гидрометеорологических воздействий. Автором разработаны и регламентированы нормами [ 37] различные конструкции укрепления концевых частей этих конструкций (рис. 27).

Рис. 26. Решетчатые конструкции согласно ВСН 181-74:
а - тип 3; б - тип 5; в - железобетонная рама (тип 6); 1 - сборный элемент; 2 - цементный раствор; 3 - материал заполнения ячеек; 4,5,6 - узлы сопряжений; 7 - стальной штырь: 8 - упор; 9 - рама с двумя ячейками; 10 - рама с одной ячейкой

Рис. 27. Назначение решетчатых укреплений откосов пойменных насыпей:
а - при отсутствии размывов у подошвы и отсутствии меженных вод; б - то же, при размывах у подошвы; в - то же, при наличии меженных вод; г - при насыпях высотой более 6 м; 1 - засев трав; 2 - металлические штыри; 3 - решетчатая конструкция; 4 - бетонный упор; 5 - гибкое укрепление: 6 - каменная наброска; 7 - обратная засыпка

Ширину бермы при укреплении решетчатыми конструкциями откосов пойменных насыпей высотой более 6 м рекомендуется определять по формуле, предложенной автором [ 37].

lБ = n· l + (ву + вс), м

где n - количество сборных элементов, определяющих размеры ячеек обрешетки;

l - расстояние между узлами объединения (в осях) сборных элементов решетки, м;

ву - ширина основания упора, расположенного на берме в концевой части верхнего яруса откоса, м;

вс - проекция скошенной грани упора на его основание, м.

Таблица 3

Типы заполнения решетчатых конструкций

Длительность подтопления, сут

Скорость течения, м/с

Высота волны, м

Толщина льда, м

Характер

ледохода

карчехода

I -растительный грунт с засевом трав

Менее 20

Не более 0,5

Отсутствует

Не более 0,3

Отсутствует

Отсутствует

II -грунт, обработанный вяжущими (8-Щ)

Менее 20

Не более 0,8-1,0

Не более 0,2-0,3

Не более 0,3

Слабый в виде отдельных льдин размером не солее 10 м

Отдельные деревья не более 3 м в длину и 0,1-0,2 м в диаметре

III -каменная наброска

20 и более

В зависимости от крупности камня, но не более 1,0-1,5

По расчету

0,4-0,5

То же

То же

IV -монолитный бетон

20 и более

1,5-2,5

Не более 0,5

Не более 0,6

Со средней интенсивностью при размерах отдельных льдин не более 5 ´ 7 м

Наличие деревьев не более 5-6 м в длину и до 0,5 м в диаметре

Упор на берме (см. рис. 27) рекомендуется назначать при необходимости укрепления откоса, расположенного выше бермы, с длиной образующей не менее 3 м. Ширину бермы без упора назначают по формуле, м

lБ = n· l

Решетчатые конструкции рекомендуется [ 37] назначать дифференцированно по зонам подтопления конусов и откосов в зависимости от характера гидрометеорологических условий в этих зонах (см. рис. 3). Целесообразно принять комбинированные конструкции для укрепления как по высоте откоса, так и по его длине. При этом рекомендуется заполнять ячейки различными материалами (см. табл. 3), комбинируя их в зависимости от изменения гидрометеорологических условий, а также предусматривать сочетание этих конструкций с другими типами укреплений: бетонными и железобетонными плитками, каменной наброской и др.

Область применения типовых [ 5] защитно-несущих конструкций обусловлена необходимостью учета предельно допустимые критериев воздействия следующих факторов: длительности подтопления, высоты волны, толщины льда, характера ледохода, лесосплава и карчехода. Величины предельно допустимых критериев воздействий этих факторов не регламентированы по ряду из них для всех типовых конструкций. Некоторые из них обусловлены и крутизной откосов.

Анализ современного состояния нормирования гидрометеорологических воздействий [ 2] показывает на неполноту учета факторов в действующих нормативно-технических, документах и отсутствие в них требуемых критериев, рекомендаций и предельно допустимых величин воздействий как для конструкций типового, так и индивидуального проектирования, что и является одной из причин некачественного проектирования, обоснованности проектно-строительных решений и появления деформаций и разрушений укреплений земляного полотна в условиях водоопасных регионов. Для временных укреплений и укреплений в условиях затопления и запиты дорог от размывов нормативные рекомендации отсутствует.

Направленность и состав обоснований проектно-строительнкх решений по обеспечению устойчивости конструкций укрепления земляного полотна и сохранения прилегающей природной среды от их влияния под воздействием гидрометеорологических факторов должны определяться необходимостью обеспечения количественной и пространственно-временной оценки следующих критериев [ 4]:

ежегодной вероятности превышения всех факторов гидрометеорологических воздействий применительно к капитальности объекта;

устойчивости проектируемых, строящихся и эксплуатируемых укрепительных сооружений;

оценки зон неблагоприятных последствий от влияния дорожных сооружений (и сооружений другого предназначения) и от других факторов;

гидрометеорологической опасности районов расположения объектов строительства;

длительности, частоты и динамики факторов гидрометеорологических воздействий;

климата по влажности, температурному режиму и другим параметрам;

сезонов выполнения защитно-укрепительных работ;

допускаемых глубин подтопления и скоростей течения воды;

динамического воздействия водных потоков на укрепляемые объекты;

устойчивости грунтов откосов и оснований под ними, а также в прилегающих береговых и русловых зонах;

допускаемой крутизны укрепляемых откосов и берегов;

толщины льда и условий ледохода по его интенсивности и размерам льдин;

карчехода и лесосплава по интенсивности и размерам деревьев;

размывов по глубине, причинам и степени возможного их развития в зонах VI , VII и X (см. рис. 3);

ударно-размывающего воздействия атмосферных осадков, условий стекания воды по откосам и возможного развития откосно-склоновых эрозионных процессов;

устойчивости прилегающей среды до начала строительства и после начала функционирования укрепительных сооружений;

опасности проявления других природно-техногенных процессов, способствующих усилению гидрометеорологических воздействий;

опасности естественного или искусственного регулирования природных процессов (в том числе гидрометеорологических) в период эксплуатации укрепительных сооружений, способствующих до полнительному их влиянии или искажению.

Учитывая, что откосные конструкции являются элементами дорожного полотна, необходимо все факторы гидрометеорологических воздействий оценивать расчетными критериями их ежегодных вероятностей превышения. Это требование относится и к природным процессам, усиливающим, регулирующим или искажающим воздействие гидрометеорологических факторов на укрепительные сооружения и прилегающую природную среду.

Критерии устойчивости дорожных сооружений предусматривают необходимость определения критических (предельных) значений вероятности превышения факторов гидрометеорологических воздействий, при которых они не подвергаются частичному или полному разрушению. На эти критические значения вероятности превышения должны быть определены расчетные величины факторов гидрометеорологических воздействий для оценки и разработки природоохранных мероприятий и мероприятий по сохранению условий функционирования объектов другого предназначения, находящихся в зоне влияния дорог или укрепительных сооружений.

Если нет возможности определить критические (предельные) значения вероятности превышения факторов гидрометеорологических воздействий для оценки критериев устойчивости укрепительных сооружений на автомобильных дорогах I - II категорий, регуляционные сооружения и пойменные насыпи следует рассчитывать на пропуск паводков c "критическими" расходами и соответствующими им уровнями вероятности превышения 0,33%, а на дорогах IV - V категорий - на вероятность превышения 1%. Если уровни воды не связаны с расходами воды (нагонные, ветровые, заторные, зажорные, приливные и другие явления), то высотное положение укреплений следует определять по их уровням воды требуемой вероятности превышения (если они выше обычных паводочных уровней води той же вероятности превышения).

Если проектируемые или построенные дороги имеют недалекую и реальную перспективу реконструкции, то вероятности превышения расчетных величин факторов гидрометеорологических воздействий на дорожные укрепительные сооружения к природную среду должны определяться применительно к капитальности реконструкции, определяемой категорией реконструируемой дороги.

Пересекаемые, параллельные, расположенные выше или ниже дорог и мостов объекты другого народнохозяйственного предназначения могут иметь иные нормативно-расчетные вероятности превышения величин факторов гидрометеорологических воздействий и оказывать в период их эксплуатации негативное влияние на дорожные сооружения и прилегающую к ним природную среду. Учет такого негативного влияния должен производиться в соответствии с более редкими критериями вероятности превышения факторов гидрометеорологических воздействий, определяющих устойчивость укрепительных сооружений, так как возможное время проявления этих факторов в период срока службы этих сооружений не регламентируется нормативами вероятности превышения.

Степень гидрометеорологической опасности района расположения дорожных объектов определяется прежде всего: погодно-синоптическими условиями формирования гидрометеорологических факторов, количественными характеристиками, величинами коэффициентов их временной изменчивости; частотой повторения гидрометеорологических максимумов, близких к расчетным; густотой гидрографической сети и наличием водосборов со значительной долей стокообразующих площадей; рельефом местности (высотой водосборов; крутизной склонов и расчлененностью рельефа); наличием факторов, регулирующих максимальный сток повышенной водности; внутригодовой длительностью гидрометеорологических воздействий.

Но даже в одном по степени гидрометеорологической опасности регионе следует выделять районы с равной и локальной степенью опасности. Особенно это важно при оценке вариантов проложения дорог на отдельных ее участках. Степень водоопасности следует детализировать не только по длине проложения дороги, но и по отдельным водосборам. Эта детализация может быть установлена лишь в результате проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий и обоснований.

Необходимость оценки степени опасности гидрометеорологических процессов и явлений, основные положения инженерных изысканий и проектирования дорог по их защите от этих процессов (явлений), а также методические и концептуальные основы этой защиты предопределены и регламентированы в работах [ 1, 2, 3, 4, 41, 42, 43].

Критерии длительности, частоты и динамики гидрометеорологических воздействий должны быть установлены не только для определения устойчивости воздействия и эксплуатируемых укрепительных сооружений, но и для оценки их влияния на прилегающую природную среду и объекты ее хозяйственного освоения. При этом следует учитывать, что длительность гидрометеорологических воздействий может зависеть от следующих условий: длительности, интенсивности и частоты повторения гидрометеорологических факторов при естественном их формировании; гидрометеорологического режима водоемов, болот и водохранилищ при их пересечении дорогами и расположении дорог вдоль них; хозяйственной деятельности по искусственному увлажнению и подпитывания водой угодий сельскохозяйственного назначения; регулирующего влияния дорожных сооружений при пересечении водотоков, при недостаточности количества этих сооружений и их отверстий на подтопляемых пойменных массивах и отсутствии мероприятий по отводу вода из пониженных мест; дополнительного подтопления сооружениями других видов капитального строительства; подтопления, вызванного другими природными процессами или явлениями (оползнями и обвалами, перегораживающими русла рек, и др.) и в других случаях.

Динамика гидрометеорологических воздействий зависит от силы дождя; ветровой нагрузки на водоемы и водотоки; скорости соприкосновения водных потоков с опорами и конусами мостов и другими сооружениями, земляным полотном; падения водных потоков с горных склонов и при переливе воды через дорожные сооружения и другие преграды естественного и искусственного происхождения и других причин.

Длительность, частоту и динамику гидрометеорологических воздействий следует оценивать как с учетом генезиса их происхождения, так и во внутрисезонном, внутригодовом и многолетием периодах. При этом следует определять размеры зон и территорий, подверженных этим видам гидрометеорологических воздействий, а также оценивать фактические, расчетные и допустимые критерии этих воздействий для устойчивости всех видов дорожных сооружений, режима их функционирования, оценки действия и последствий на природную среду, другие объекты и виды хозяйственной деятельности.

Возвышение бровок подтопляемых насыпей и регуляционных сооружений следует назначать с учетом следующих дополнительных к СНиП 2.05.03-84 факторов: динамического воздействия речного потока на пойменные и подтопляемые насыпи и возможного искривления водной поверхности местными факторами воздействии (гребенчатообразные волны, повышение отметок из-за перекоса уровенной поверхности в местах изгибов и излучин русла, подпорных, нагонных, приливно-отливных и других явлений). Возникновение подпорных явлений следует рассматривать не только от стеснения мостом речного потока, но и в местах слияния притоков, искусственного или природного образования дополнительного стеснения русла за счет плотин, оползней, обвалов грунта, а также наличия водохранилищ.

Учитывая, что незатопляемые регуляционные сооружения являются одним из основных типов сооружений комплекса мостовых переходов (непосредственно примыкающих к мостам и подходам и защищающими их и окружающую среду от воздействия водного потока), а также их расположения непосредственно в зоне активных русловых и пойменных процессов, следует их высоту назначать не менее 0,5 м над расчетным уровнем воды с учетом дополнительных требований, оговоренных в СНиП 2.05.02-85 . Увеличение возвышения бровок незатопляемых регуляционных сооружений до 0,5 м над расчетным уровнем воды и с учетом дополнительных требований продиктовано опытом их эксплуатации в особо водоопасных районах. Разрушение от размывов регуляционных сооружений неминуемо приводит к разрушению подмостовых конусов и подходов к мостам и дополнительным затратам на их защиту и восстановление, а также ущербу от перерыва в движении по дороге и нарушений состояния прилегающей природной среды.

Критерии устойчивости окружающей среды до начала строительства укрепительных сооружений должны предусматривать определение их количественных и пространственно-временных характеристик применительно к водотокам; логам; склонам; поймам; водоемам и другим водным объектам и элементам рельефа, а также растительному покрову, физико-химическим, механическим свойствам почвогрунтов и их загрязнению.

Оценка пространственно-временного изменения расчетных критериев гидрометеорологических воздействий обусловлена редкой сетью пунктов гидрометеорологических наблюдений и необходимостью географической интерполяции расчетных величин, полученных по этим пунктам для конкретных районов (объектов) строительства (реконструкции) или эксплуатации. Сбор, систематизация, обработка исходных гидрометеорологических характеристик по сети гидрометеорологических наблюдений и их пространственно-временная оценка должны производиться на основе проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий, а мероприятия по защите дорог от размывов - на основе гидрометеорологических обоснований и сравнения вариантов, различных способов защиты и выбора оптимального проектного решения по обеспечению инженерно-природоохранного функционирования дорог против размывов от возможного воздействия разрушающих факторов.

Расчетная отметка обводнения поверхности откоса устанавливается над уровнем ежегодных подъемов и должна соответствовать отметке пика уровня, вероятность превышения которого устанавливается СНиП 2.05.02-85 , в зависимости от категории автомобильной дороги, с учетом наката волны на откос, подпора и других явлений. Возвышение верхней границы укрепления на подтопляемых откосах над расчетным уровнем высоких вод принимается с запасом в соответствии с рекомендациями СНиП 2.05.02-85 и СНиП 2.05.03-84.

В типовые решения [ 5] вошли конструкции, выдерживающие нагрузки ветровых волн высотой до 2,5 м и льда толщиной до 1,0 м. Конструкции железобетонных укреплений откосов, выдерживающих воздействия волн более 2,5 м, не приведены, так как они разработаны в серии 3.501.1-16 "Крепление откосов судоходных рек и каналов железобетонными плитами".

В типовые решения [ 5] не входят также подпорные стены, регуляционные сооружения, водоотбойные, водогасящие и дренажные конструкции.

Нагрузке и воздействия для расчета типовых [ 5] конструкций укрепления принимались по главам СНиП 2.06.04-82 "Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)". В расчете учитывались следующие нагрузки: максимальное волновое давление на откос; волновое противодавление; давление от движущегося, или остановившегося ледяного поля. Воздействие от примерзшего к сооружению ледяного покрова при изменении уровня воды требует индивидуального расчета. По условиям транспортировки и монтажа сборные элементы рассчитаны на монтажные нагрузки, как балки на двух опорах. В качестве расчетной схемы была принята балка на упругом основании с одним коэффициентом постели. Расчет упоров был выполнен в типовых решениях [ 5] путем определения их массы, обеспечивающей устойчивость конструкций укрепления на откосе. Расчет обратных фильтров должен производиться применительно к конкретным условиям строительства, материалам, а конструкции фильтра - согласно методике, регламентированной типовым проектом [ 5].

Типовые и различные индивидуальные укрепления могут быть использованы в различных сочетаниях друг с другом применительно к конкретным условиям, но с обязательным обоснованием их границ, предназначения и капитальности. Выбор типа конструкции укрепления должен производиться на основе результатов гидрологических обследований с учетом вида укрепляемого сооружения (насыпь, подмостовые конуса, регуляционные и берегозащитные сооружения и др.); факторов и зон гидрометеорологических воздействий (см. рис. 3); требуемого срока защитных действий укрепления, частоты и длительности подтопления; рода грунта основания и тела укрепляемого сооружения, их свойств и состояния, высоты и крутизны укрепляемого откоса; местных климатических и топографических условий; сроков и периодов года для выполнения строительных работ и других факторов.

Учитывая большое разнообразие местных природных условий строительства, различную удаленность баз и источников получения строительных материалов, возможности строительно-эксплуатационных организаций, цели и задачи восстановления или защиты дорог от размывов, выбор типа укрепления должен производиться на основе обязательного технико-экономического сравнения вариантов. Вариантные проработки являются необходимыми обосновывающими документами проектно-строитальных решений и мероприятий.

Механизированный посев многолетних трав и одерновка должны применяться во всех районах с благоприятными для произрастания трав почвенными, гидрологическими и климатическими условиями. С этой целью необходимо дополнительное изучение условий произрастания трав, в том числе аналогов в конкретных районах строительства. Для уменьшения эрозионной и дефляционной опасности, возникающей на откосах высоких насыпей и глубоких выемок при использовании биологических защитных откосных укреплений, необходимо прорабатывать варианты уположения откосов с устройством криволинейных очертаний в местах их изломов, а также с использованием других типов, более устойчивых к процессам эрозии, дефляции и ударно-размывающему воздействию атмосферных осадков.

Варианты укрепления подтопляемых откосов бетонными и железобетонными плитами необходимо сравнивать с каменной наброской, имеющей большие преимущества перед другими видами укреплений. Укрепление каменными материалами может применяться повсеместно, независимо от климатических условий района, для защиты, восстановления и строительства постоянного и периодически подтопляемых откосов насыпей и конусов у мостов от вредного воздействия текущей воды, а также от ветровых и судовых волн. Этот тип укрепления аффективен и для защиты, восстановления и строительства затопляемых дорог с минимумом затрат на его стадийное переустройство или усиление.

Следует учитывать, что использование сборных решетчатых конструкций для укрепления подмостовых конусов путепроводов в зоне I (см. рис. 3 ) в ряде случаев малоэффективно, так как, например, значительный приток поверхностных вод из открытых деформационных швов мостов и путепроводов в местах их сопряжения с подходами способен вызывать их подмывы и разрушения.

Параметры волнового воздействия рекомендуется определять по характерным участкам пойменных и вдольбереговых насыпей. Границами таких участков могут быть излучины и повороты русла, берега, насыпи, а также участки поймы о разной степенью и густотой залесенности и другие ландшафтно-природные образования на поймах, способные оказать влияние на изменение волнового воздействия. По расчетным величинам высот волн, полученным для каждого участка, рекомендациями ВСН 206-87 предусматривается необходимость построения эпюры изменений высот волн вдоль всего защищаемого участка дороги или берега.

Подпорные, сгонно-нагонные и приливно-отливные явления, а также скорости течения вдоль защищаемых насыпей дорог или берегов должны быть установлены на всем их защищаемом протяжении и представлены в виде эпюр или графиков изменений расчетных величин этих факторов. Особое внимание при устройстве укреплении следует обращать на возможность возникновения размывов и развития эрозионных врезов у подошвы насыпей (см. рис. 3 ).

Зона гидрометеорологических воздействий от бровки подтопляемого земляного полотна до начала защитно-несущего укрепления, работающего в условиях подтопления, требует особого внимания. Она должна рассматриваться, как переходная. От ее состояния и типа укрепления на ней во многой зависит устойчивость защитно-несущих конструкций к подмыву стекающими поверхностными водами и к вымыву подстилающих слоев. Поэтому целесообразно предусматривать конструкцию сопряжения укрепления на переходной зоне, обеспечивающую сток поверхностных вод по поверхности защитно-несущего укрепления, а не под ним. Попадание стекающих по откосам поверхностных вод под защитно-несущие укрепления является одной из малоизвестных и скрытых причин деформации укрепления, не учет этого явления приводит к потере заданных, планово-высотных очертаний укреплений. Такие случаи имели место на ряде объектов, в том числе на насыпях, сложенных галечнико-гравелистыми грунтами с песчаным заполнителем, откосы которых укреплены мощными габионными конструкциями.

При недостаточности изученности факторов гидрометеорологических воздействий в отдаленных и необжитых районах и отсутствии должной уверенности в надежности вычисленных расчетных гидрометеорологических критериев следует предусматривать более капитальные укрепления, в том числе индивидуальные, или те, которые обладают большими возможностями при относительно одинаковых затратах на их устройство.

Учитывая, что ряд типовых укреплений регламентирован областью применения с близкими друг другу предельно допустимыми критериями воздействий, но эти типы различны по капитальности и конструктивным особенностям, необходимо производить вариантное их проектирование с учетом трудоемкости, возможности механизации работ, долговечности и приведенных затрат. Отсутствие ряда предельно допустимых критериев воздействий при назначении типовых укреплений [ 5] определяет необходимость выполнения дополнительных инженерно-гидрологических обоснований, в том числе с привлечением аналоговых и опытно-экспериментальных данных.

Возможное воздействие промерзшего к откосу ледяного покрова при изменении уровня воды должно подлежать дополнительному расчету [ 44] при использовании не только типовых, но и индивидуальных укреплений. Расчет типовых упоров [ 5 ] был выполнен путем определения их массы, обеспечивающей устойчивость конструкций укрепления на откосе. Однако использование как типовых упоров в концевых частях укрепления, так и индивидуальных, требует тщательного их обоснования против возможного разрушающего воздействия гидрометеорологических факторов в зоне II , V , VI (см. рис. 3). Сами по себе типовые и индивидуальные конструкции укрепления не является гарантами сохранения окружавшей среда без выполнения детального инженерного анализа и оценки последствий их функционирования под воздействием гидрометеорологических факторов в конкретных условиях и применительно к зонам возможных соприкосновений с прилегающей средой (см. рис. 3).

При укреплении откосов, испытывающих различное влияние гидрометеорологических факторов по длине защищаемого участка дороги, при достаточном обосновании и целесообразности возможно применение смешанного типа укреплений (комбинации различных типов укреплений) или заполнение отдельных их элементов ( в том числе в шахматном порядке) другими материалами укреплений. В отдельных случаях для улучшения эстетического восприятия укрепляемой поверхности, предотвращения эрозионных процессов, повышения технологичности строительных работ целесообразна проработка вариантов укрепления зоны I (см. рис. 3) тем же типом защитно-несущего укрепления, что и в зоне подтопления (зона III и V, см. рис. 3). При этом может быть целесообразным шахматное расположение элементов защитно-несущего укрепления в зоне I (см. рис. 3) с заполнением ячеек одним из защитных типов укреплений, включая и посадку кустарниково-травянистой растительности.

В сейсмических районах на дорогах I - III категорий и особо важных для народного хозяйства автомобильных дорогах необходимо предусмотреть мероприятия по усилению защищаемых или восстанавливаемых укреплений подтопляемых откосов, а при новом строительстве (реконструкции) требуется применять индивидуальные сейсмостойкие конструкции. В качестве таких конструкций целесообразны присыпные каменные укрепления из горной массы в виде дополнительных берм с шириной по верху не менее 1 м и бровкой, возвышающейся над уровнем паводковых воздействий с учетом подпора, высоты волны и запаса в 0,5 м.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Анализ многолетнего опыта проектирования, строительства и эксплуатации дорожных укрепительных конструкций, а такие обобщение его результатов, выполненные в настоящей работе, показывают, что проблема устройства защитных откосных и береговых укреплений является сложной, многофакторной, специфической и актуальной. Однако до настоящего времени этой проблеме как в целом, так и по отдельным ее вопросам не уделялось должного внимания.

Имеющиеся типовые решения недостаточны по разнообразию типов укреплений и инженерно-гидрометеорологическому обоснованию условий их применения. Ряд индивидуальных решений прежних лет также не был обобщен и не имеете достаточного обоснования их применимости, а возможности некоторых решений не раскрыты и не изучены полностью.

В то же время появились новые и оригинальные разработки укрепительных конструкций, в том числе сборные решетчатые, гибкие асфальтобетонные и железобетонные, с применением геотекстиля и геоконтейнеров и ряд других. Начало обобщения различных типов укреплений положено в работах Ю.М. Львовича, Ю.Л. Мотылева [ 9, 10], Х.Б. Байнатова [ 17] , трудах Комитета по земляному полотну при научно-техническом совете МПС и техническом Совете Минтрасстроя [ 27], Л.Н. Юдина и Т.А. Лагутиной [ 20]. Однако научно обоснованное решение данной проблемы как по разработке новых конструкций, совершенствованию типовых и индивидуальных проектно-строительных решений и соответствующих обобщений сопряжено с необходимостью выработки и формирования теоретических и концептуальных основ проектирования укрепительных сооружений. Начало выработки таких основ положено в работе [ 1] и развито в настоящем издании.

Ближайшими задачами по дальнейшему развитию этой проблемы является продолжение исследований по обоснованию критериев всех факторов гидрометеорологических воздействий и их пространственно-временного распространения, обоснованию условий применимости различных типов укреплений, разработка основополагающего методического руководства по проектированию укрепительных конструкций (сооружений) и переработка на основе этого типовых

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Перевозников Б.Ф. Защита автомобильных дорог от опасных гидрометеорологических процессов и явлений. - М., 1993,- 79 с (Автомоб. дороги .Обзорн. ннформ./Информавтодор; Вып. I ).

2. Перевозников Б.Ф. Нормативные требования и критерии по инженерной оценке проявления и воздействий опасных гидрометеорологических процессов на автомобильные дороги // Автомоб. дороги. Науч.-техн. достижения и передовой опыт в области автомоб. дорог: Науч.-техн. информ. сб./ Информавтодор. - М., 1993. - Вып. 2.

3. Перевозников Б.Ф., Гочелейшвили Г.В. Научное сопровождение мероприятий по развитию, восстановлении и защите дорожной сети Читинской области от наводнений /Союздорпроект.- М., 1992.-128 с.

4. Перевозников Б.Ф. Учет отрицательного воздействия гидрометеорологических факторов на окружающую среду при проектировании, строительстве (реконструкции) и эксплуатации внегородских автомобильных дорог и водопропускных сооружений на них. - М., 1992. - 31 с. -(Автомоб. дороги. Науч.-техн. достижения и передовой опыт в области автомоб. дорог: Инфоры. сб./ ЦБНТИ Росавтодора; Вып. 2).

5. Конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования: Сер. 3.503.9-78. Вып. 0. Материалы для проектирования /Союздорпроект: Утв. Минтрансстроем СССР 06.05.88 (протокол № АВ-299). - Введены в действие 07.05.88 (приказ № 144пр). - М., 88 - 88 с.

6. Перевозников Б.Ф. Водопропускные сооружения лоткового типа. - М.: Транспорт, 1978. - 204 с.

7. Альбом конструкций крепления откосов земляного полотна железных и автомобильных дорог общей сети Союза ССР. Инв.№ 750, Мосгипротранс. - Введ. в действие Мосгипротрансом приказом № 134 17.09.1970. - М., 1970. - 197 с.

8. Рекомендации по противоэрозионной защите откосов земляного полотна и укреплению водоотводных канав в северных районах Западной Сибири / ЦНИИС. - М., 1982. - 36 с.

9. Львович Ю.М. Современные конструкции и методы укрепления на объектах дорожно-мостового строительства. - М., 1980. -69 с. (Стр-во и эксплуатация автомоб. дорог. Обзорн. информ. / ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, Вып. 3).

10. Львович Ю.М., Мотылев Ю.Л. Укрепление откосов земляного полотна автомобильных дорог. - М.; Транспорт, 1979. - 199 с.

11. Яковенко В.Г. Строительство берегоукрепительных сооружений. - М.: Транспорт, 1986. - 245 с.

12. Рекомендации по проектированию и строительству гибких железобетонных покрытий откосов транспортных сооружений/ ЦНИИС, М., 1984. - С. 40.

13. Севба А.Д., Сизоненко В.В., Первов Б.А. Научные разработки - в производство / Автомоб. дороги. - 1986. - К 2. - С. 3.

14. Рекомендации по проектированию и сооружению земляного полотна на прижимных участках рек / ЦНИИС, М., 1982. - 51 с.

15. Петров Г.Ф., Пинчук В.П., Семенов В.Л. Гибкие покрытия - маты для защиты поверхности грунтовых сооружений/ Трансп. стр-во. - 1990. - № 9. - С. 9.

16. Ройнишвили Н.М., Мелик-Бахтамян И.Я., Тевдорашвили Н.Е. Берегоукрепительные сооружения на дорогах, пролегающих в узких горных долинах / Груз. политехн. ин-т, Дор. науч.-техн. Об-во. Закавказской ж.д. - Тбилиси, 1971. - 88 с.

17. Байнатов Ж.Б. Защита откосов автомобильных дорог от размыва. - М., 1992. - 80 с. - (Автомоб. дороги. Обзорн. информ./ ЦБНТИ Росавтодора; Вып. I ).

18. Сергеев Б.И., Кашарина Т.П. Грунтополимерные берегоукрепительные сооружения датской фирмы // Гидротехника и мелиорация. - 1981. - № 7. - С. 75-76.

19. Шульгин Я.С., Совершенствование методов и конструкций берегозащитных сооружений Черного моря. - М., 1982. - 17 с. -(Обзорн. информ./ ВПТИтрансстрой; Вып. I ).

20. Лагутина Т.А., Юдин Л.Н. Применение геотекстиля в гидротехническом строительстве. - М., 1987. - 39 с. - (Обзорн. информ. / ВПТИтрансстрой; Вып. I ).

21. Юдин Л.Н., Марченко А.С., Лагутина Т.А. Нестандартные характеристики геотекстиля // Трансп. стр-во. - 1990. - №8. -С. 22.

22. Браславский В.Д., Соскин О.Г., Перевозников Б.Ф. Расчет конструкции откосов земляного полотна на пойменном участке мостового перехода через р. Волгу на автомобильной дороге Горький-Казань на участке Покровка-Новая Тура в ТАССР ( I очередь строительства)/ Союздорпроект, - М. 1985. - 21 с.

23. Рекомендации по укреплению пологих откосов пойменных насыпей из мелких и пылеватых песков от ветровой эрозии / СибЦНИИС. - Омск, 1975. - 18 с.

24. Технические указания по проектированию морских берегозащитных сооружений: ВСН 183-74/ Минтрансстрои. - М., 1975. -с. 118.

25. Перевозников Б.Ф., Решетников В.Г. Регулирование блуждающих русл стеной в грунте //Автомоб. дороги, 1988. -№ 7. - с. 8.

26. Кекенадзе Г.В. Новый вид регуляционных сооружений // Автомоб. дороги. - 1977. - № 2. - С. 18.

27. Защита земляного полотна от горных рек / Комитет по земляному полотну при НТС МПС и ТС Мивтрансстроя. - М.: Транспорт, 1975.- 142 с.

28. Солодовников Б.М. Переливные сооружения на автомобильных дорогах. - М.: Транспорт, 1983. - 37 с.

29. Пособие по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений /ВНИИ трансп. стр-ва. - ГУПиКС Минтрансстроя СССР. -М.: Транспорт, 1992. - 408 с.

30. Пособие к СНиП 2.05.03-84 "Мосты и трубы по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (ПМП-91)"/Гос. Корпорация, Трансстрой, ПКТИ-трансстрой. - М.: 1992. - 411 с.

31. Лотковые сооружения на лесохозяйственных автомобильных дорогах: Альбом 1. Типовые материалы для проектирования 503-0-50-87 /Союзгипролесхоз; Утв. Гослесхозом СССР 24.09.1987 (Протокол № 2). - Введен в действие 01.10.1987 (приказ № 115), М., 1987. - 46 с.

32. Параметры ветровых волн, воздействующих на откосы транспортных сооружений на реках: ВСН 206-87 . Нормы проектирования/ Минтрансстрой. - М., 1987. - 57 с.

33. Рекомендации по укреплению откосов сооружений мостовых переходов и насыпей на прижимных участках рек наброской из каменных материалов / ЦНИИС. - М., 1979. - 60 с.

34. Методические рекомендации по проектированию и строительству земляного полотна железных дорог с волногасящими бермами из горной массы / Минтрансстрой, ЦНИИС. - М., 1984. - 74 с.

35. Рекомендации по применению подпорно-оседающих стен при строительстве дорог в условиях подмыва земляного полотна / Минтрансстрой, ЦНИИС. - М., 1983. - 62 с.

36. Методические рекомендации по проектированию и строительству гибких железобетонных покрытий откосов транспортных сооружений/ Минтрансстрой, ЦНИИС. - М., 1984. - 55 с.

37. Технические указания по применению сборных решетчатых конструкций для укрепления конусов и откосов земляного полотна: ВСН 181-74/ Минтрансстрой, ЦНИИС. - М., 1974. - 51 с.

38. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов): СНиП 2.06.04-82 : Утв. Госстроем СССР: Введ. 01.01.84. - Изд. офиц. - М.: Стройиздат, 1983. - 39 с.

39. Автомобильные дороги: СНиП 2.05.02-85: Утв. Госстроем СССР: Введ. 01.01.87. - Изд. офиц. - М.:ЦИТП, 1986. - 56 с.

40. Наставление по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки /ЦНИИС-Главтранспроект Минтрансстроя СССР. - М.: Транспорт, 1972. -280 с.

41. Инженерная зашита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования: СНиП 2.01.15 - 90: Введ. 01.01.88. - Изд. офиц. - М.: ЦИТП, 1988. - 104 с.

42. Инженерная зашита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования: СНиП 2.01.15-90: Утв. Госстроем СССР 29.12.90. - Введ. 01.01.92. Изд. офиц. - М.: Арендное произв. предприятие ЦИТП, 1991, - 32 с.

43. Рекомендации по выявлению сооружений с недостаточной водопропускной способностью и принципам их ремонта и реконструкции / Гипродорнии - М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1989. - 35 с.

44. Методические рекомендации по расчету надвига льда на земляное полотно железных дорог / ЦНИИС. - М., 1984. - 22 с.

Еще бесплатно скачать

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 3.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
3.0/5 (2 голоса)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить