Конструкция ЗП на косогорах

Рис. Поперечные профили земляного полотна горных дорог в выемках:

а — полунасыпь-полувыемка; б — дорога в полке при слабых выветривающихся породах; в— в ыемка в прочных горных породах: г — выемка в слабых, легковыветривающихся породах (с треугольными канавами и с канавами-резервами) д — выемка при пересечении скальных пород разной прочности, е — выемки при пересечении пород разной прочности,

1—граница полосы отвода; 2 —нагорная Канава, глубина по расчету, но не менее 0, 6 м. 3 —банкет, высота не более 0, 6 м. 4 — уступы для устойчивости насыпной части; 5 — укладываемый на откосы растительный грунт, 6 - боковой лоток, глубина не менее 0, 3 м; 7 —уширенный кювет-траншея

Земляное полотно горных дорог на большей части их протяжения сооружают па косогорах (рис выше из Бабкова 2 часть, стр.299).

Для устойчивости насы­пей против сползания при поперечном уклоне местности более 1: 5 на косогоре после удаления дерна делают уступы шириной от 1 до 4 м, которым придают поперечный уклон в низовую сторону 10—20°/₀₀.

Наиболее распространенным типом земляного полотна являются полунасыпи-полувыемки. Откосам насыпей и выемок придают зало­жение в соответствии с прочностью горных пород. Поскольку съезд с дороги потерявшего управляемость автомобиля в горной мест­ности невозможен, на горных дорогах устраивают откосы максималь­ной крутизны, допускаемой слагающими их породами, устанавли­вая на обочинах надежные ограждения.

В изверженных породах более крутые откосы выемок назначают при сложении из плитообразных отдельностей при редкой сетке вер­тикальных трещин, а также при столбчатых отдельностях, встречающихся в базальтах.

В осадочных породах допускаемая крутизна откоса в основном зависит от направления и угла падения пластов. Если пласты имеют наклон к дороге, откосы выемок должны иметь крутизну меньше наклона пластов.

При наклоне пластов в сторону от дороги или при их горизон­тальном расположении откосы можно назначать близкими к вер­тикальным.

При изменении вида и строения породы по глубине выемки кру­тизну ее откосов назначают переменной. Крутизну откосов принимают в соответствии с табл. XXXII.4 (Бабков 2 часть стр.300).

Если откосы обладают прочностью, обеспечивающей устойчивость при большой крутизне заложения, но подвержены выветриванию, у их подошвы за боковой канавой устраивают полку, на которой скапливаются продукты выветривания.

Для назначения правильной крутизны откосов выемок особое зна­чение имеют данные геологических обследований во время изысканий и наблюдения за крутизной и состоянием естественных обнажений и откосов на существующих дорогах.

При назначении крутизны откосов в скальных породах необхо­димо также учитывать предполагаемый способ производства работ. При разработке выемок взрывами зарядов большой мощности в глу­боких минных колодцах и штольнях ранее монолитная прочная ска­ла на большом расстоянии от центра взрыва оказывается пронизан­ной густой сетью трещин. Это способствует ее интенсивному выветриванию и осыпанию. В таких случаях даже в монолитных прочных породах крутизну откосов нужно назначать применительно к тре­щиноватым породам. Следует также учитывать, что многие породы, например сланцы, аргиллиты, алевролиты и глинистые песчаники, обладающие в сухом состоянии достаточной прочностью, при ув­лажнении теряют ее и откосы интенсивно разрушаются.

На косогорах часто выклиниваются водопроницаемые слои, по которым происходит движение грунтовых вод. В этом случае преду­сматривают устройство перехватывающих дренажей.

Канавы в скальных грунтах делают неглубокими, треугольного сечения с заложением внутреннего откоса 1: З.В осыпающихся грунтах между откосом выемки и наружной бровкой канавы устраи­вают берму шириной не менее 0, 5 м, а канаве придают трапе­цеидальное очертание е откосами 1: 1 — 1: 0, 5. Глубину и ширину канав по дну назначают по гидравлическому расчету, но не менее 0, 3 м.

Расположение дороги на косогоре в полунасыпи-полувыемке с уравновешенными объемами выемки и насыпной части теоретически соответствует минимальным объемам работ. Однако при отсыпке насыпной части земляного полотна теряется много грунта, беспо­лезно скатывающегося вниз по крутым горным склонам. Разделка склона ступенями часто не обеспечивает достаточно надежной связи насыпи с естественным склоном. В результате осадки насыпной части земляного полотна, тщательное уплотнение которой трудно осу­ществить, в покрытии иногда появляются продольные трещины. Поэтому в последнее время, особенно па дорогах I—III категорий, отказываются от поперечных профилей по типу полунасыпи-полу­выемки и размещают земляное полотно исключительно в открытой с одной стороны выемке — вырезаемой в косогоре своеобразной полке (рис. б). Поперечный профиль типа «полка», не­смотря на увеличение объема земляных работ, обеспечивает полную устойчивость земляного полотна на устойчивых горных склонах.

На крутых склонах при устройстве насыпи на косогоре объем земляных работ значительно увеличивается, так как ее откос рас­полагается под небольшим углом к склону. Поэтому при откосах 1: 1, 5 и круче прибегают к устройству подпорных стен, а при крутиз­не 1: 3 до 1: 2 — банкетов из сухой кладки. Банкет выкладывают из камней невыветривающихся пород, крупностью до 0, 4 м (рис.).

Рис. Поперечные профили насыпей на устойчивых косогорах с уклоном круче 1: 3.

а —с устройством каменного низового банкета, б — с подпорной стеной, 1 — граница полосы отвода; 2 — нагорная канава; 3 — лоток глубиной 0, 3—0, 5 м

Проектирование дорог по неустойчивым склонам. Виды оползней. Причины их образования. Оценка устойчивости оползневых склонов. Мероприятия по предупреждению и закреплению оползней. Организация поверхностного водоотвода. Глубокие перехватывающие дренажи. Закрепление оползней буронабивными сваюми, подпорными стенками и т.д.

Оползни - это отрыв части горной породы от основной массы, с медленным смещением вниз по склону, в результате несоответствия крутизны склона прочностным свойствам и состоянию слагающих его горных пород.

Для оползневых участков характерны следующие элементы:

1. Поверхность скольжения - поверхность по которой происходит смещение грунтового массива (тела оползня)

2. Подошва оползя - линия выхода поверхности скольжения внизу

3. Трещины отрыва - образуются у выхода поверхности скольжения на верхнюю поверхность склона перед подвижкой оползня.

Основные виды оползней

По механизму оползневого процесса:

1. Оползни скольжения - перемещение масс грунта в виде отдельных блоков, по криволинейным поверхностям скольжения близким к круглоцилиндрическим поверхностям (или по фиксированной поверхности).

2. Оползни вязко-пласкического смещения - смещение масс глинистых грунтов с очень низкими прочностными характеристиками, без членения их на блоки.

3. Оползни выдавливания - происходят в результате пластических боковых деформаций выдавливания пород в слабом слое и их боковое выдавливание под весом вышележащих пород.

По времени формирования:

1. Современные - действуют циклически.

2. Древние - оползни не опасны, неактивны, их активность может быть только под действием внешних факторов.

Пересечение трассы с оползнем:

1. Возле подошвы в языковой части.

2. В средней части

3. В верхней части

Недопустимо размещать высокие насыпи в верхней и средней части. Выемки нежелательны, а если и допускаются, то нельзя подрезать нижнюю и среднюю часть склона. Можно проходить эстакадами.

Показателем степени устойчивости оползнего склона служит коэффициент устойчивости.

В качестве примера устойчивости принимается нормальный коэффициент устойчивости:

При этом массив грунта рассматривается как абсолютно твердое тело (оползни скольжения) или как система таких тел (блоков) расположенных на предполагаемой или фиксированной поверхности смещения.

Причины образования оползней

Одна из основных причин вызывающих развитие оползней в склонах — это воздействие поверхностных и подземных вод, поэтому в первую очередь необходимо регулировать поверхностный и подземный сток для предотвращения оползневых процессов.

Поверхностный водоотвод осуществляет перехват воды и отвод в сторону.

Поверхностный водоотвод осуществляют с помощью:

Планировки поверхности - засыпки впадин, устройства нагорных канав с укрепленными против просачивания днами, перехват дренажами поступающих с вышележащих частей склона грунтовых вод, осушение тела оползня дренажами при наличии в нем водоносных прослоек. На крутых участках канав также устраивают перепады и быстротоки.

Для повышения устойчивости оползня применяют следующие сооружения:

1. Разгрузку оползневого склона, путем срезки грунта в пределах активной части оползня с перемещением его в нижнюю пассивную зону.

2. Укрепление береговых склонов против подмыва водотоками, вызывающими оползание неустойчивых береговых склонов.

3. Возведение удерживающих сооружений - подпорных стенок, контрфорсов, контрбанкетов врезаемых в ненарушенные прочные основания

4. Повышение сцепления оползневой массы с ложем оползня путем укрепления грунтов в зоне скольжения инъектированием вяжущих материалов или электрохимическим способом.

5. Применение свайных конструкций и устройство буронабивных свай бетонных. Ряды таких свай диаметром до 1 метра с железным каркасом располагают поперек оползающего массива в месте, где горизонтальные составляющие сдвигающих сил определяемые для наиболее опасной поверхности скольжения методом круглоцилиндрической поверхности скольжения имеют наибольшее значение. Сваи устанавливают в два ряда, или в шахматном или в сетчатом порядке. Обычное расстояние между сваями 2-3 метра. Сверху их объединяют бетонным ростверком.

Рис. Схема мероприятий для повышения устойчивости ополза­ющего массива:

а —уполаживание склона; б — присыпка контрбанкета; в — постройка подпорной стенки, 1 — контрбанкет; 2 — дорога; 3 — частичная срезка для разгрузки склона; 4 — ограж­дающая канава, 5 — перехватывающий дренаж

В большинстве случаев наиболее целесообразен обход оползневых участков с верховой ствроны. Однако это не всегда возможно, по­скольку часто связано с необходимостью преодоления дорогой значи­тельной разности высот, ухудшающей транспортные качества дороги. При приложении дороги по оползневым склонам создается дополнительная нагрузка на них, что может вызвать активизацию оползневых процессов. При неиз­бежности пересечения оползня следует проходить насыпью в ниж­ней подошвенной части оползнево­го массива, что повышает устойчи­вость оползня. Выемки, наоборот, допустимы только в верхней и средней части оползневого склона. Основная идея проектирования мероприятий по повышению ус­тойчивости оползневых массивов, по которым проходит дорога, — устранение причин, вызывающих оползание, в первую очередь предотвращение проникания воды. К мерам предупредительного ха­рактера относятся организация правильной системы водоотвода, охрана насаждений и соблюдение необходимых агротехнических правил, запрещение строительных и сельскохозяйственных работ, нарушающих устойчивость скло­нов

Установив по данным топогра­фической съемки план оползневого участка, а по инженерно-геологическим обследованиям — направ­ление и мощность потоков грунто­вых вод, в первую очередь прини­мают меры к полному отводу от оползневого участка поверхност­ных и грунтовых вод, устраивая систему канав и дренажей.

Для предотвращения проника­ния воды в оползневый массив предусматривают ряд мероприя­тий: отвод по­верхностных вод с помощью пла­нировки поверхности — засыпки впадин, устройства нагорных и водоотводных канав с укреплен­ными против просачивания дном и откосами; перехват дренажами поступающих с вышерасположен­ной части склона грунтовых вод; осушение тела оползня дренажа­ми при наличии в нем водонос­ных прослоек. На крытых участ­ках канав устраивают перепады и быстротоки.

Нагорные канавы для пере­хвата притекающих поверхност­ных вод располагают по перимет­ру оползневого участка, придавая им уклон не более 20—30°/₀₀ и назначая их сечение и укрепление по расчету. При большой скорости течения воды канавы укрепляют сборными бетонными лотками. Сосредоточение в нагорной канаве большего количества воды нежелательно, так как при повреждении укреплений возможно ее проникание в грунт. Поэтому при большом притоке воды вместо одной глубокой канавы предусматривают два или три ряда нагорных канав с самостоятельным отводом воды за пределы участка.

Чтобы быстро удалить воду с поверхности оползня и уменьшить ее впитывание, на оползневом склоне располагают разветвленную сеть канав с водонепроницаемым укреплением. Их трассируют по наметившимся путям стока талых и ливневых вод или по сетке параллельных канав, отводящих воду к магистральным канавам, расположенным у границ оползня.

Для перехвата грунтовых вод по границе оползневого участка и в теле оползня закладывают дренажи. Ограждающие дренажи должны перехватывать подземные воды за пределами оползневых смещении.

Поперечные дренажи, прокладываемые перпендикулярно к нап­равлению движения грунтовых вод, устраивают в незатронутой опол­знем части горного склона, так как даже небольшая подвижка оползня может нарушить отвод воды по дренажу. При наличии водоно­сных слоев в теле оползня устраивают продольные дренажи, отводящие воду к подножью склона. Про­дольные дренажи, располагаемые вдоль оползня, менее чувствительны к его подвижкам, чем поперечные. В местах соединения или изменения направления дренажей устраивают смотровые колодцы, При залегании грунтовых вод на глубине более 5 м сооружают дренажные штольни, про­кладываемые способом горной про­ходки. Их располагают па коренных водоупорных породах.

Для повышения устойчивости не­больших оползневых массивов при­бегают к мерам, направленным на уменьшение веса сползающей массы, создание связи оползающей части склона с ее ложем и увеличение поверхности скольжения. С этой целью противления сдвигу предусматривают:

повышение сцепления оползневой массы с ложем оползня посред­ством устройства набивных бетонных шпон и забивки свай;

возведение удерживающих сооружений —подпорных стен, контр­форсов, контрбанкетов и т. п., врезаемых в ненарушенные прочные породы;

укрепление береговых склонов против подмыва водотоками уст­ройством защитных дамб и покрытий;

обработка грунтов в зоне поверхности скольжения инъектнрованием вяжущих материалов или электрохимическим способом;

закладка анкеров для удержания оползающих масс. Анкеры вклю­чаются в работу по мере развития деформации ползучести массива грунта;

разгрузка оползневого склона путем срезки грунта в пределах активной части оползня с перемещением его в пассивную зону.

Намеченную конструкцию противооползневых мероприятий про­веряют расчетом.

Большинство этих мер не нашло еще сколько-нибудь широкого применения в строительстве и эксплуатации дорог, где для борьбы с оползнями применяют в основном мероприятия по отводу поверх­ностных и грунтовых вод и устраивают подпорные стенки.