Система крепления скальных откосов

Типы и конструкции крепления откосов.

Движение судов по каналу, как показано в п. 11.2, носит сложный гидравлический характер и связано с деформациями дна и откосов канала. Деформации ложа канала вызываются не только неустановившимся характером движения воды, но и под воздействием других факторов.

К основным факторам, вызывающим разрушение дна и откосов канала, относятся:

— скорости течения воды при движении судов;

— воздействие струй воды от движителей судов;

— сток поверхностных и грунтовых вод;

Размыв дна и откосов канала может иметь место при несоблюдении условия (11.8). В этом случае, как уже отмечалось, предусматривается укрепление ложа слоем неразмываемого гравелистого грунта.

Действие судовых волн – основная причина разрушения откосов канала. Судовые волны возникают в результате выведения из равновесия частиц воды движущимся судном. Под действием сил тяжести частицы воды совершают колебания, вызывающие периодические изменения формы свободной поверхности – волновые движения. Природа возникновения судовых волн подробно рассматривается в специальной литературе. Судовые волны принято разделять на носовые и кормовые, расходящиеся и поперечные. Величина интерферированной судовой волны существенно зависит от размеров судна и скорости его движения по каналу, и оказывает значительное силовое воздействие на его откосы.

При работе движителей судов, струи воды от винтов распространяются в канал с большими скоростями, которые могут достигать дна и откосов, и иногда, превышать допускаемые значения неразмывающих скоростей для грунтов ложа канала.

При интенсивных осадках и таянии снега вода стекает по откосам в канал со скоростями, зависящими от величины расхода поверхностных вод, интенсивности выпадения осадков, высоты и уклона откосов.

Воздействие грунтовых вод на откосах имеет место при их выходе выше уровня воды в канале, расположенном в глубокой выемке. В каналах, расположенных в насыпи, имеет место фильтрация воды из канала в грунт. Действие грунтовых вод и положение кривой фильтрации зависит от уровня воды в канале, оно сильнее проявляется при высоком уровне. При выклинивании грунтовых вод на откосах происходит насыщение грунта водой, который под действием силы тяжести может потерять свою устойчивость и сползти по откосу. Для исключения этого явления предусматривают покрытие откосов дерном, посев трав, устройство кюветов, дренирование и другие мероприятия.

Одной из причин деформации откосов является действие льда, которое проявляется при колебаниях уровня воды в канале. В зимний период грунт откосов смерзается со льдом и при повышении или понижении уровня ледяной покров вблизи берега изгибается вверх или вниз, разрушая откос по всей длине на высоте сцепления льда с грунтом. При регулярных и незначительных колебаниях уровней воды у кромки берега наблюдаются продольные трещины, не успевающие замерзнуть, поэтому связь ледяного покрова с откосом и его разрушения отсутствует.

Наиболее эффективным инженерным мероприятием, направленным на предотвращение деформации откосов канала, считается устройство креплений, способных погасить энергию судовых волн, исключить воздействие льда и других рассмотренных факторов, не причиняя повреждения откосов.

Крепление откосов по расположению разделяют на основное, располагаемое в зоне действия судовых волн и льда, облегченное подводное – ниже основного и облегченное надводное – выше основного (рис. 11.3).

Рис. 11.3. Схема к определению границ крепления откосов:

1 – облегченное подводное; 2 – основное крепление; 3 – облегченное надводное

Высокие требования по прочности и долговечности предъявляются к основному креплению, воспринимающему значительные силовые воздействия судовых волн и льда. Облегченное подводное крепление на участке ниже основного устраивается в том случае, когда скорость потока обтекания относительно берега υ_б (11.8) в 1,2 раза больше неразмывающей скорости грунта ложа канала υ_н. В этом случае предусматривают крепление отсыпкой гравия или камня. Облегченное надводное строение выше основного проектируется с учетом особенностей берега: обычно используют одерновку, посев трав, рассадку ивняка.

Границы основного крепления откосов канала непосредственно зависят от элементов судовых волн, для определения которых применяются полуэмпирические зависимости. Высота судовой волны определяется величиной волнового сопротивления, которое испытывает судно при движении по каналу. Исходя из этого, высоту интерферированной судовой волны (h_с) определяют по формуле

, (11.11)

где: δ = 0,75–0,90 – коэффициент полноты водоизмещения судов.

Высота наката судовой волны (h_н.с) принимаются равной

, (11.12)

где: β_к.о – коэффициент, характеризующий крепление откосов (для креплений из плит, например, он принимается равным 1,4 и 0,8 – для каменной наброски).

Возвышение основного крепления над наивысшим судоходным уровнем (h_в.к) принимается равным высоте наката судовой волны

. (11.13)

Нижняя граница основного крепления принимается от наинизшего судоходного уровня и определяется равной

, (11.14)

где: β – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины коэффициента стеснения канала (k).

Низ крепления должен располагаться на глубине не менее 2,0 м от наинизшего судоходного уровня воды.

По условиям восприятия силового воздействия и конструктивному устройству крепления откосов разделяют на тяжелые, легкие и особые.

Тяжелые крепления сопротивляются воздействию судовых волн и льда своим собственным весом, не допуская непосредственного действия на грунт откоса. К этому типу креплений относятся: каменные (мощение или наброска), бетонные и железобетонные плиты, асфальтовые, асфальтобетонные, железобетонные ящики с камнем, габионы и др. Наиболее широкое применение получили крепления в виде плит и каменной наброски (рис. 11.4).

Бетонные крепления выполняются в виде монолитных или сборных железобетонных плит. Бетонные монолитные плиты (рис. 11.4, а) имеют толщину от 0,15 до 0,8 м, и в плане разделяются между собой температурно-осадочными швами. Размер плит 4х5, 5х5 или 5х6 м. Для предотвращения сползания плит по откосу в низовом конце крепления устраивают упор в виде бетонного блока или шапочного бруса.

В швы между плитами укладывают доски или заполняют их эластичным материалом (битумом, асфальтобетоном и др.). Под швами устанавливаются плиты-прокладки и под ними целесообразно иметь обратные фильтры. Для предотвращения образования пустот под плитами по откосу, примерно через 10 м укладывают противосуффозионные шпонки, изготовленные из антисептированного дерева, бетона или керамики.

Крепление откосов монолитными плитами позволяет полностью механизировать их устройство, иметь небольшой расход арматуры и сравнительно малую стоимость.

Основным недостатком крепления является чувствительность к неравномерным осадкам, что приводит к образованию трещин и поэтому плиты необходимо соединять непрерывной арматурой.

Сборные железобетонные плиты для крепления откосов могут изготавливаться с предварительным напряжением и без предварительного напряжения. Устойчивость плит при действии волн обеспечивается гибким соединением их арматурой. Во избежание вибрационных колебаний, вызванных волновыми нагрузками, плиты рекомендуется укладывать на тщательно выполненный обратный фильтр или на маты из минерального войлока.

Крепление из сборных железобетонных плит требует несколько большего расхода арматуры и материалов, а их стоимость на 15-20 % превышает стоимость крепления монолитными плитами.

Каменная наброска (рис. 11.4, б) состоит из слоя камней, уложенных без связи друг с другом на гравийно-песчаном фильтре, способных за счет собственного веса сохранять устойчивость при воздействии судовых волн. Упорную часть крепления обычно выполняют в виде бермы или призмы. Достоинствами наброски являются ее способность следовать за деформациями поверхности грунта откоса и сохранять сопротивляемость волновым воздействиям, возможность широкого применения механизации, простота восстановления в эксплуатационных условиях и низкая стоимость. Основными недостатками крепления являются: необходимость применения сортированного камня определенной крупности, большая толщина крепления и расход камня.

К особым креплениям относятся вертикальные стенки, возводимые в основном при прохождении каналов через крупные населенные пункты. Наиболее широкое применение получили шпунтовые стенки. Они обладают высокой сопротивляемостью волновым воздействиям, но сложны при устройстве и являются дорогостоящими.

Легкие крепления препятствуют воздействию судовых волн за счет создания на береговом откосе дополнительных сопротивлений, интенсивного перемешивания масс воды и гашения энергии волн. К ним относятся фашинные, плетневые и хворостяные покрытия, укрепление дерном, посадка на откосе растений, гравийные отсыпки и др. Эти крепления рекомендуется применять в качестве облегченных конструкций. Ниже основного крепления под водой очень часто используют гравийные отсыпки, а для надводных – посадки различных растений. В качестве основного крепления их применяют редко: иногда на каналах с неинтенсивным судоходством как временные.

Достоинством легких креплений является их низкая стоимость, а недостатком – недолговечность и невозможность механизации работ (за исключением гравийной отсыпки) по их устройству.

Дата добавления: 2017-06-13 ; просмотров: 1987 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

4.4 Крепление откосов

Крепление откосов земляных плотин устраивают для защиты их от размыва течением воды или ее волнового действия, разрушения льдом, размыва дождевыми и талыми водами, стекающими по откосам плотины и других разрушающих откосы факторов.

Крепление верхового откоса плотины делят на основное, расположенное в зоне максимальных волновых и ледовых воздействий, возникающих в эксплуатационный период, и облегченное — ниже или выше основного крепления.

Верхнюю границу основного крепления (ВГК), чаще всего назначают на отметке гребня плотины. В случае значительного возвышения гребня плотины над расчетным уровнем воды, основное крепление заканчивают ниже гребня плотины на отметке высоты наката волны h_1% и далее до гребня доводят крепление в облегченном виде.

Нижнюю границу основного крепления (НГК) назначают ниже минимального уровня сработки водохранилища на глубине, равной двойной высоте волны, соответствующей условиям этого уровня

(4.12)

но не меньше чем 1,5t , где t – толщина ледяного покрова.

Вид крепления устанавливают исходя из технико-экономической оценки вариантов с учетом максимального использования средств механизации и местных материалов, характера грунта тела плотины и основания, агрессивности воды, долговечности крепления в условиях эксплуатации.

Для крепления верхового откоса наиболее часто применяют сборные и монолитные железобетонные покрытия, каменную наброску и несколько реже – асфальтобетонное и биологическое крепление.

Сборные крепления применяют при высоте волны 1%-й обеспеченности до 1,5м и толщине льда не более 0,8м. Сборные плиты изготавливают толщиной от 8 до 20 см размером 1,5×2,5 до 5×5м. Если высота волны более 1,5м, то применяют монолитное покрытие толщиной до 0,5м. Под плитами предусматривается обратный фильтр из песчано-гравелистых, галечных или щебеночных грунтов, а также из искусственных волокнистых материалов рисунок 7. Толщина одного слоя фильтра при ручной укладке не менее 0,1м, при механизированной укладке — 0,2м. Толщина однослойной фильтровой подготовки под каменной наброской или мощением принимается не менее 0,2м.

Толщина сборных железобетонных плит крепления определяется из условия

(4.13)

где — объемная масса бетона;— объемная масса воды,— размерплиты в направлении падения откоса,  — длина волны 1% обеспеченности.

Рисунок 7. Элемент крепления откоса железобетонными плитами

Толщину каменной наброски для предварительных расчетов можно определить по формуле

(4.14)

где — расчетная масса отдельного камня в наброске, кг;— объемная масса камня, кН/м 3 .

Вес камня определяют по формуле П.А.Шанкина

(4.15)

где — коэффициент, зависящий от длины волны, при,=7,2, а если, то=8,2;— коэффициент, принимаемый в зависимости от заложения верхового откоса, таблица 6

Таблица 6. Значение коэффициента

Как правильно уложить геосетку на проблемные откосы?

Геосетка представляет собой эффективный материал для упрочения верхних слоев слабых грунтов и противодействия водной и ветровой эрозии на проблемном рельефе. По мнению специалистов, армирующие свойства материала только по некоторым параметрам уступают газонной решетке и бетонным подпорным стенам. Зато такие проекты существенно выигрывают в стоимости. Как выполняется укладка геосетки на сложном рельефе, какие особенности монтажа сеточного покрытия на крутых и пологих откосах?

Геосетка: свойства и сфера применения

• На рынке качественных геосинтетических материалов, сетка представлена достаточно широким ассортиментом полимерных и стекловолоконных материалов с одно- и двухосной ориентацией. Рулонная сетка поступает на рынок в нескольких типоразмерах позволяющих выбрать наиболее удобный в монтаже материал.
• Геосеточное покрытие обладает прочностью достаточной для блокирования грунтовых оползней, стойкостью к разрушающим воздействиям, соответствием экостандартам и продолжительным назначенным ресурсом.
• Материал высоко ценится владельцами проблемных участков за возможность самостоятельного монтажа. Высокое качество выполненных работ гарантируется точным соблюдением рекомендаций монтажных технологий. Сетка не предъявляет особых требований по долгосрочному хранению, поэтому может закупаться впрок.

Для базового армирования может задействоваться полимерная сетка. Применение более совершенного и дорогостоящего материала, оправдано в случаях повышенных требований к прочности, эластичности.

Особенности монтажа сетки в зависимости от сложности рельефа

Крутизна откоса определяет продольную или поперечную укладку полотен. На пологих склонах сетку располагают в продольном направлении, раскатывая рулон сверху вниз. Полотно крепится к грунту скобами или деревянными колышками с интервалом в 10 -12 метров.

Соседнее полотно монтируется с нахлестом от 200 до 300 мм. Нанесение слоя плодородного грунта с семенами газонной травы с последующим уплотнением легким катком, способствует ускоренному созданию травостоя, корни которого обладают превосходными армирующими свойствами.

Для укладки полотен в поперечном направлении, материал рекомендуется разрезать на фрагменты нужной длины. Крепление к грунту идентично предыдущей укладке. Интервал точек крепления к грунту рекомендуется уменьшить до 8-10 метров.

Дополнительная информация

• Перемещение транспорта по уложенному покрытию следует свести к минимуму. Это может усложнить грунтовую отсыпку, но такие проблемы решаются в каждом конкретном случае индивидуально.
• Эффективность упрочения грунта может быть повышена комбинированным применением с другими родственными геоматериалами: объемными георешеточными модулями и геотекстилем. Такой вариант сочетает в себе лучшие свойства обоих материалов, позволяет эксплуатировать конструкцию с максимальной отдачей.

Для ускоренного образования армирующего травостоя, рекомендуется использовать возможности: биотекстиля или современных биоматов. Эти материалы кроме семян газонной травы, имеют в своем составе эффективные удобрения и стимуляторы роста, а так же компоненты способствующие удержанию в грунте влаги.

Сборник 42. Берегоукрепительные работы.

Государственный комитет Российской Федерации по строительной, архитектурной и жилищной политике (ГОССТРОЙ РОССИИ)

НОРМАТИВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАСХОДА МАТЕРИАЛОВ

Разработаны инженерами В.А. Моисеевым (АО “Тулаоргтехстрой”), В.И. Кузнецовым, В.А. Степановым, Н.Е. Антоненковым (Управление совершенствования ценообразования и сметного нормирования в строительстве Госстроя России), В.П. Кретовой, К.М. Петрухиной (АО “Конструкторско-технологический институт” г. Тула).

Предназначены для инженерно-технических и экономических служб строительных, комплектующих и проектных организаций.

Замечания и предложения направлять по адресам:

300600, Тула, проспект Ленина, 108-б, АО «Тулаоргтехстрой»;

117987, Москва, ул. Строителей, 8, корп. 2, Госстрой России, Управление совершенствования ценообразования и сметного нормирования в строительстве.

1. Общие указания

1.1. Настоящий сборник содержит нормативные показатели расхода материалов на устройство креплений береговых откосов, набережных, каналов, гидротехнических и оградительных сооружений.

Сборник разработан на основе сборника 42 “Берегоукрепительные работы” СНиР 91 (СНиП 4.02-91) с конкретизацией структуры строительно-монтажных процессов и выделением операций, предусматривающих расход материалов.

1.2. Нормативные показатели расхода материалов предназначены для определения потребности ресурсов при выполнении работ по устройству креплений береговых откосов, набережных, каналов, гидротехнических и оградительных сооружений и расчета плановой и фактической себестоимости указанных работ на основе калькулирования издержек производства в ценах и тарифах того периода, для которого определяется сметная и фактическая стоимость работ. Нормативные показатели применяются всеми участниками инвестиционного процесса независимо от организационно-правовых форм и ведомственной принадлежности.

1.3. В основу нормативных показателей положены производственные нормы расхода материалов, определяющие максимально допустимый расход материалов на производство единицы продукции строительного процесса (рабочей операции) заданного качества при современном уровне техники, технологии, организации строительства и использовании материальных ресурсов, отвечающих требованиям действующих стандартов, строительных норм и правил.

1.4. Нормами учтены чистый расход и трудноустранимые потери (отходы) материалов, образующиеся в пределах строительной площадки, при выполнении рабочих операций, предусмотренных технологией и организацией производства.

1.5. В нормы не включены:

потери и отходы материалов, обусловленные отступлением от регламентированных технологических процессов и режимов работы, нарушением установленных правил организации производства и приемки работ, применением некачественных материалов;

потери и отходы материалов, образующиеся при транспортировании их от поставщика до приобъектного склада строительной площадки;

расход материалов на ремонтно-эксплуатационные и производственно-эксплуатационные нужды в части изготовления, ремонта и эксплуатации оснастки, приспособлений, стендов, средств механизации и т.п.

1.6. Нормы табл. с 42-1 по 42-3 на крепление откосов предусматривают применение:

грунтов — взорванной скальной породы, естественной песчаногравийной смеси, природного гравия и песка;

материалов — камня, щебня, гравия, песчано-гравийной смеси и песка, соответствующих требованиям ГОСТов.

Расход материалов в таблицах дан дробью: в табл. 42-1 — в числителе грунт — взорванная скальная порода в плотном теле, в знаменателе материал — камень; в табл. 42-2 и 42-3 в числителе грунт — естественная песчано-гравийная смесь в плотном теле, в знаменателе материал — песчано-гравийная смесь (щебень, гравий).

Расход материалов на разрыхление и разработку скальных пород и грунтов в карьерах следует определять дополнительно: рыхление скальных пород — по нормам сб.03 «Буровзрывные работы»; разработку скальных пород и грунтов — по нормам сб. 01 «Земляные работы».

1.7. Нормами табл. 42-3 учтено крепление откосов песчано-гравийной смесью или щебнем. Расход материалов на устройство подстилающего слоя, в случае необходимости, следует определять по нормам табл. 42-2.

1.8. Нормами табл. с 42-4 по 42-7 учтено крепление откосов мощением и каменной наброской. При наброске камня в воду (табл. 42-5) и устройстве подстилающего слоя из щебня, гравия или песка в воду (табл. 42-7) следует учитывать дополнительно расход материалов на устройство основания под каменную наброску и ее разравнивание по сб. 44 «Подводно-строительные (водолазные) работы».

1.9. Нормами табл. 42-12 учтено бетонирование вертикальных стенок каналов. Расход материалов на крепление дна каналов следует определять по нормам табл. 42-8, а на установку арматуры — по соответствующим таблицам сб. 37 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений».

1.10. В нормах табл. с 42-15 по 42-18 на крепление откосов железобетонными плитами расход материалов на устройство подготовки не учтен, его следует определять дополнительно по нормам табл. 42-2 или 42-6.

1.11. Нормами табл. 42-23 учтена загрузка надводных тюфяков камнем, при загрузке надводных тюфяков грунтом к нормам расхода материалов следует принимать следующие коэффициенты:

при толщине тюфяка в местах сжатия каната:

1.12. Расход материалов на омоноличивание волноотбойных стенок следует определять по нормам табл. 42-39.

1.13. Нормами табл. 42-32, 42-33, 42-37, 42-38, 42-40 и 42-41 учтен расход материалов только на наброску или установку массивов, расход материалов на изготовление массивов следует определять дополнительно по соответствующим нормам сб. 37 «Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений».

1.14. Нормы расхода лесоматериалов на устройство деревянной опалубки и шаблонов даны дробью: в числителе — на первоначальное изготовление, в знаменателе — с учетом 5-кратной оборачиваемости. Норма расхода мешковины дана дробью: в числителе — на первоначальное покрытие бетонной поверхности, в знаменателе — с учетом 10-кратной оборачиваемости.

2. Правила исчисления объемов работ

2.1. Объем крепления откосов гидротехнических сооружений и каналов необходимо определять по проекту исходя из геометрических размеров крепления, отдельно для одежды и подстилающего слоя с учетом берм.

2.2. Объем сборных и монолитных бетонных и железобетонных конструкций следует определять в соответствии с проектом.

2.3. Массу арматуры следует принимать по проекту без учета наплавленного металла.

2.4. Площадь надводных и подводных тюфяков следует определять по проекту отдельно для каждого слоя тюфяка, толщину тюфяка следует определять в местах сжатия канатом с учетом толщины каната.

Раздел 01. КРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ РЕЧНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ И КАНАЛОВ

01.01. КРЕПЛЕНИЕ СКАЛЬНОЙ ПОРОДОЙ, КАМНЕМ, ПЕСЧАНО-ГРАВИЙНОЙ СМЕСЬЮ ИЛИ ЩЕБНЕМ

Таблица 42-1. Крепление откосов скальной породой или камнем

Состав работ: 01. Устройство и разборка шаблонов. 02. Укладка скальной породы или щебня с разравниванием.