Механическое удерживание земляных масс

Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций: ими могут быть подпорные стенки, свайные ряды, инъекционные преграды и простейший тип удерживающих сооружений — упорные призмы из грунта.

Подпорные стенки проектируют чаще всего для удержания неглубоких слоев, смещающихся по четко определенной поверхности скольжения (рис. 42). В зонах с ответственными зданиями и сооружениями подпорными стенками удерживают и более мощные слои, потенциальные поверхности скольжения которых известны. Как правило, подпорные стенки значительной высоты проектируют на участках автомобильных дорог, где с их помощью стабилизируют естественные и искусственные склоны.

Подпорные стенки делают из каменной кладки, бетона и бутобетона, железобетона, массивными или облегченными на свайном основании. В некоторых случаях при проектировании автомобильных дорог на склонах прибегают к устройству массивных стенок из армированного грунта или анкерных креплений. Сооружения врезают основанием в несмещающийся слой грунта и защищают от подземных и поверхностных вод.

Рис. 42, Удерживающие подпорные стены и свайные сооружения:

а. — массивная подпорная стена; 6 — то же, ниже подошвы склона; в — то же, в сочетании со шпунтовым рядом; г — консольная подпорная стена; д — то же, на контрфорсах; е — то же, в сочетании со сваями; ж — стена из армированного грунта; з — то же, монолитная заанкеренная; и — то же, из сборных панелей, заанкеренных в грунте; к — свайное поле из забивных свай; л — то же, из набивных;

1 — коренные породы; 2 — водовыпуск; 3 — плоскость скольжения; 4 — лоток; 5 — шпунтовый ряд; 6 — фильтрующая засыпка; 7 — поверхность естественного рельефа; 8 — контрфорс; 9 — сваи: 10 — арматура, заанкеренная в грунте; 11 — облицовка; 12 — железо­бетонная плита; 13 — анкер-свая с камуфлетной головкой; 14 — сваи-шпонки, в верхней части заполненные глиной

Параметры удерживающих сооружений определяют расчетом на опрокидывание и сдвиг. При этом принимают коэффициент устойчивости склонов с небольшой глубиной смещения Куст=1,3; при значительной К_уст = 1,5, в грунтах с подземными водами К_уст = 1,5 для любой глубины смещения.

Выбор ответственных удерживающих сооружений и их конструктивное решение обосновывают технико-экономическими расчетами.

Подпорные стенки из армированного грунта представляют собой крупные массивы из слоев грунта, проложенных тонкими металлическими полосами, способными выдержать большие внешние нагрузки. Вертикальную боковую поверхность стенки укрепляют бетонными неармированными плитами, а в некоторых случаях — металлом. Это удерживающее гравитационное сооружение, которое поставлено на устойчивое основание. Такой контрфорс оказывает сопротивление возникающим в склоне сдвигающим силам и обладает достаточной прочностью на опрокидывание и скольжение по контакту (или с захватом основания) и на скол внутри удерживающего сооружения.

Подпорные стенки с анкерами позволяют передавать усилия, испытываемые стенкой со стороны обратной засыпки, на достаточно прочную породу, залегающую вне оползня, с помощью анкерных оттяжек. Эти оттяжки могут быть предварительно напряженными или постепенно напрягающимися в процессе эксплуатации сооружения. Их устраивают из тросов, штанг или проволоки, заделывая с помощью специальных устройств в коренной грунт.

Решение о применении анкеров должно быть подкреплено статическим расчетом, экономическим обоснованием и техническими возможностями производства работ. Анкерному креплению нередко отдают предпочтение в тех случаях, когда хотят избежать устройства защитной стенки в выемках скальных пород, где ее возведение связано с применением ручного труда. При дилантактном поведении скального массива (увеличении объема пород в процессе деформации) необходимость в предварительном напряжении анкеров отпадает: из-за плотного сопряжения анкеров с породой в них возникают небольшие растягивающие напряжения.

Анкирование как способ укрепления склонов связано с большими затратами, значительная доля которых приходится на предохранение анкеров от коррозии, поэтому использование этого крепления ограничивают такими случаями, когда другие средства крепления неосуществимы.

Конструкции типа свай или шпонок применяют, когда устройство упорных сооружений нецелесообразно по планировочным или другим соображениям. Обычно сваи и шпонки ставят при глубине ожидаемой поверхности смещения в пределах 1,5-2,0 м, если консистенция и структура грунта исключает его движение между сваями или шпонками. В этом случае их установка в сочетании с организацией поверхностного стока и дренажа экономически целесообразней, чем контрфорсы.

Сваи или шпонки располагают в плане в шахматном порядке и заглубляют в несмещающийся грунт на глубину не менее 2 м. Их погружают в предварительно прорезанные на склоне или у его подножья скважины. Сваи делают чаще всего из бетона или железобетона, а шпонки из гидравлической извести, иногда используют металлические сваи.

В некоторых случаях стабилизации склонов достигают за счет свайных опор мостов или других сооружений, на трассе автомобильных дорог, в сочетании с защитой от подземных и поверхностных вод. Сваи, на которые опирают сооружение, закладывают ниже подошвы неустойчивых пород, заглубляя в коренной грунт, и рассчитывают на боковое давление этих грунтов.

Любые свайные устройства требуют тщательных расчетов на опрокидывание и срез, с учетом реальных параметров сопротивления грунта сдвигу. Шпонки рассчитывают только на срез.