АРМОГРУНТОВЫЕ КОНСТРУКЦИИ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ

Герфанов Арслан Рамисович

студент 5 курса, кафедра «Изыскания и проектирование автомобильных дорог» КГАСУ, г. Казань

E-mail: loginova@ksaba.ru

Куденко Ольга Станиславовна

научный руководитель, доцент КГАСУ, г. Казань

Исходные данные для проектирования должны охватывать весь круг сведений, необходимых для анализа состояния насыпи или склона, определения действующих на поддерживающие сооружения из габионов сил, расчетов основных параметров сооружении, их армирования, разработки технологий и технико-экономической оценки предлагаемых решений.

Проектирование габионных сооружений — должно базироваться на результатах инженерных изысканий; расчетах устойчивости насыпей или склонов; определении расчетных оползневых сил [2; 3].

При проектировании необходимы следующие материалы инженерных изысканий:

·топографический план участка;

·поперечные и продольные инженерно-геологические разрезы;

·гидрогеологические и гидрологические данные;

·климатические характеристики;

·предыстория деформаций насыпи;

·физико-механические и прочностные характеристики грунтов.

Анализ устойчивости откосов насыпи или склонов производится с целью оценки устойчивости и прогнозирования состояния этих объектов; выявления их слабых неустойчивых зон по высоте и длине; для выбора типа, конструкции и размеров поддерживающего или удерживающего сооружения; определения мест их рационального размещения.

Процесс проектирования армогрунтовых конструкций предполагает решение следующих задач:

·   Разработка конструкций насыпей на наиболее опасных заданных расчетных сечениях:

·   Подбор параметров армирующих прослоек.

·   Определение внутренней и внешней устойчивости конструкций насыпей.

·   Определение параметров напряженно-деформированного состояния конструкций с учетом разработанных инженерных решений методом геотехнического моделирования.

Основная задача при расчете армогрунтовых конструкций — определение усилий в каждом слое армирующего материала таким образом, чтобы была обеспечена устойчивость системы по предельному состоянию.

Система считается устойчивой, если деформации, появившиеся в процессе эксплуатации или строительства, не превышают допустимых деформаций и не влияют значительно на работу системы. Расчеты по предельным состояниям подразделяются на две группы — расчет по несущей способности и расчет по деформациям.

Геотехническое моделирование конструкций земляного полотна и основания выполняется с использованием программного комплекса «FЕМ models», разработанного НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект» Санкт-Петербурга под руководством профессора Улицкого [4; 5].

Анализ исходных данных участка проектирования позволил установить, что характерной особенностью будущей трассы является большая величина косогорности. Это требует сооружения прислоненных насыпей (полувыемок — полунасыпей) с крутыми откосами. Для обеспечения прочности, устойчивости и надежности земляного полотна принято решение о формировании сооружений в виде армогрунтовой конструкции с облицовкой из габионов и анкерно-армирующих прослоек — одноосных георешеток.

В качестве облицовки приняты габионы, так как в качестве заполнителя используется местный материал — горная порода, полученная при разработке выемок и полувыемок.

Для сооружений по заданному участку автомобильной дороги предлагаются к использованию коробчатые изделия из металлической сетки двойного кручения с шестиугольными ячейками размером 8x10 см. Проволока сетки, оцинкованная диаметром 2,7 мм; диаметр проволоки кромки — 3,4 мм; проволока обвязки и стяжки диаметром 2,2 мм /

Расчетные размеры камня из твердых минеральных пород для укладки в габионы должны составлять: для коробчатых габионов высотой 1,0 м dк = 0,24—0,36 м; для габионов с высотой 0,5 м dк = 0,15—0,26 м.

Армирующая прослойка — одноосная интегральная георешетка марки Е'GRID, обладающая достаточной прочностью, малой деформативностью и характеризующаяся длительным сроком службы. Укладывается слоями в соответствии с выполненными расчетами, шаг соответствует высоте габионов — георешетка должна быть зажата между двумя габионами.

Габионная облицовочная стенка устраивается со сдвигом блоков относительно друг друга. Минимальная величина перекрытия — 0,6 м. Габионы укладываются путем «перевязки» — верхний габион развернут на 90° относительно нижнего. Основание стены представляет собой небольшую гравитационную подпорную стену, выполненную из нескольких габионов.

Задняя часть армогрунтовой конструкции представляет собой ступени в скальном массиве. Размер полок определяется особенностями технологии производства работ и не должен быть менее 6 м. Высота откосов полок ограничена возможностями имеющейся в распоряжении подрядчика техники. Для уменьшения объемов буровзрывных работ допускается устраивать полки шириной не менее 3 метров между двумя соседними по высоте полками шириной 6 м, таким образом, чтобы была возможна их разработка экскаватором с верховой и низовой полок.

Задняя часть армогрунтовой конструкции представляет собой ступени в скальном массиве. Размер полок определяется особенностями технологии производства работ и не должен быть менее 6 м. Высота откосов полок ограничена возможностями имеющейся в распоряжении подрядчика техники. Для уменьшения объемов буровзрывных работ допускается устраивать полки шириной не менее 3 метров между двумя соседними по высоте полками шириной 6 м, таким образом, чтобы была возможна их разработка экскаватором с верховой и низовой полок.

При проектировании армогрунтового сооружения с облицовочной стеной из габионов необходимо учитывать опыт эксплуатируемых сооружений, который свидетельствует о том, что при высоте габионной стены более 8 м во избежание деформаций, нижнюю часть следует возводить из габионов высотой 0,5 м.

Двухосная интегральная георешетка Е'GRID укладывается на основной площадке. Это необходимо для распределения напряжений от автомобильной нагрузки.

Рекомендации по производству работ.

Сборка габионов.

Габионы отправляются с завода специально сложенными и соединенными в связки. На строительных площадках сложенные габионы открываются и собираются, выпрямляются стенки и головные части, выполняется прошивка вертикаль­ных кромок и возможных диафрагм специальной проволокой. Прошивка обычно выполняется, пропуская проволоку через каждые два звена [1].

Работа по сборке выполняется в следующей последовательности:

· Раскрыть габионы, которые находятся в пакете на ровной твердой поверхности.

· Растянуть и выровнять все складки. Перед этим необходимо убедиться, что все части габиона ровные и нет изгибов и неровностей.

· Согнуть лицевую, заднюю и боковые панели в вертикальную позицию, сформировав прямоугольный ящик (рис. 1). Соединить вершины углов ящика вместе толстой проволокой кромки, торчащей из углов каждой панели. При этом верх всех четы­рех сторон ящика должен находиться на одном уровне.

· Произвести связку вершин углов панелей, соединив их вместе витками, как показано на рисунке. Перевязка выполняется чередованием одной и двух петель через каждые 100 мм.

Рисунок 1. Сборка и перевязка габионов

Формирование и установка конструкции:

· Подготавливается площадка для установки габионов, разравнивается и планируется поверхность земли.

· Несколько собранных проволочных остовов габионов переносятся на место возведения конструкции, где они устанавливаются рядом с габионами, заполненными камнем.

· Габионы связываются между собой по соседним граням, как указано выше. При этом следует второй ряд габионов устанавливать лицом к лицу, спина к спине. Пустые габионы закрепляются в необходимом положении путем забивки в их углы стержней, которые используются для вытягивания габионов и облегчения операции связки пустого габиона с ранее установленным.

· В качестве заполнителя габиона рекомендуется использовать камень размером 125...200 мм (но не более 250 мм). Минимальный размер камня должен быть не меньше размера ячейки сетки. Допускается укладывать 5...7 % камня меньшего диаметра.

· Габион заполняется вручную, камни должны укладываться плотно, чтобы получить в конструкции минимальное количество пустот. При этом последний габион следует оставлять пустым, для того чтобы было возможным привязать к нему следующие устанавливаемые габионы.

За один раз заполняется только одна треть габиона. Затем фиксируется габион изнутри горизонтальной связью поверх слоя камня. Далее закрепляется вторая и последняя треть габиона до его верха. Габионы высотой 0,5 м могут за­полняться в два приема.

Для компенсации осадки камня габион должен заполняться с запасом на 2,5...5,0 см выше верхней кромки габиона. Для этих целей наиболее подходит мелкий материал.

Крышку габиона необходимо плотно притягивать к верхним граням габиона и одновременно увязывать проволокой. Первоначально делается времен­ная привязка углов, чтобы не происходило сдвига сетки по периметру верха габиона. Если камень-заполнитель мешает плотной притяжке крышки, то некоторое его количество может быть перемещено внутрь габиона.

Для монтажа конструкций габионов рекомендуется использовать следующий инструмент: плоскогубцы (с длинными губами), монтировка или маленький лом, специальный инструмент (типа «степлер») для притягивания и увязки крышки габиона.

В отдельных случаях (для относительно протяженных сооружений, воспринимающих значительные нагрузки) применяется компактная (ручная) лебедка для натяжения каждого устанавливаемого габиона с простыми приспособлениями для растяжки. Она крепится к боковине пустого габиона, другая боковина привязана к уже стоящим элементам. При работе лебедка должна быть надежно заанкерена. После растяжки габион в ту же смену должен быть заполнен камнем.

Установка армирующих элементов:

· Сооружается нижняя (упорная) часть конструкции из габионов (при ее нали­чии). Устанавливается ряд габионов, на верхнюю часть которых должен быть уложен армирующий элемент и производится отсыпка грунта до уровня крышки габионов с уплотнением.

· Подготавливается полотно георешетки, необходимой длины укладывается на габион. Перекрытие смежных полотен в данной конструкции не требуется.

·  Устанавливается второй ряд габионов, таким образом, что бы полотна георе­шеток были зажаты. Допускается делать небольшой выпуск георешетки с внеш­ней стороны (до 10 см). После чего производится натяжение полотна до устране­ния волн. Натянутую георешетку можно зафиксировать пригрузкой грунта.

· Далее повторяется последовательность чередования установки габионов и фиксирования между ними георешетки до расчетной высоты.

·  Запрещается двигаться по георешетке транспорту, если слой засыпки менее 15 см. Коэффициент уплотнения грунта засыпки должен быть не менее 0,96.

Список литературы:

1. ГОСТ Р 52132-2003 «Изделия из сетки для габионных конструкций». — М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. — 11 с.

2. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты. — М.: Центр проектной продукции массового применения, 2010. — 124 с.

3.  СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги». — М.: Госстрой СССР, 1989. — 111 с.

4.  Технические указания по применению габионов для усиления земляного полотна. — М.: МГУПС, 1998. — 139 с.

5. Технические указания и альбом типовых конструкций и технологий по защите габионными структурами земляного полотна от размывов. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2002. — 67 с.