т - коэффициент заложения откоса;
hp - прогнозная глубина местного размыва, м.
Глубину местного размыва следует определять на пике паводка заданной обеспеченности. Если подошва склона или откоса подвергается одновременному воздействию продольного течения и донных волновых скоростей, то при проектировании следует учитывать наибольшую из двух возможных глубин размыва, определенных при учете воздействия каждого из указанных факторов. Пример расчета глубины местного размыва у берегозащитного сооружения на участке горной реки приведен в приложении А.
7.10. На особо ответственных участках автомобильных дорог для уточнения интенсивности и степени воздействия волн и течений на проектируемые сооружения, а также прилегающие береговые участки рекомендуется использовать гидравлическое (физическое) моделирование.
7.11. Ледяной покров под действием ветра, течений и колебаний уровня воды в реке оказывает на берегозащитные сооружения либо давление, направленное в сторону берега, либо сдвигающее и вырывающее действие вдоль сооружения в сторону реки. Расчет ледовых нагрузок на берегозащитные сооружения выполняется согласно СП 38.13330.2012 на основе статистических данных о гидрометеорологических условиях на период ледовых воздействий, исходя из их ежегодной вероятности превышения.
7.12. При проектировании основными расчетами, определяющими параметры конструкций берегозащитных сооружений, являются:
- расчет общей устойчивости сооружения с прилегающим склоном или откосом по круглоцилиндрическим или ломаным (фиксированным) поверхностям скольжения;
- расчет устойчивости сооружения на сдвиг и опрокидывание (для сооружений гравитационного типа);
- расчет несущей способности основания;
- расчет прочности элементов конструкций и узлов соединений;
- расчет деформаций (кренов, осадок и др.) и трещиностойкости элементов конструкций.
7.13. Расчеты общей устойчивости берегозащитных сооружений следует выполнять общепринятыми методами теории предельного равновесия (Шахунянца, Моргенштерна - Прайса, Бишопа и др.), а также методом снижения прочностных характеристик грунтов, основанным на методе конечных элементов. Расчет общей устойчивости рекомендуется выполнять на момент развития наибольшей возможной глубины размыва основания с учетом колебаний уровня воды в реке (повышения или понижения уровня). Интенсивное изменение уровня воды вызывает значительные градиенты фильтрационного потока грунтовых вод, повышение порового давления в грунте, взвешивающее действие на непроницаемые конструкции, что негативно сказывается на общей устойчивости системы «сооружение - основание».
7.14. Расчет общей устойчивости берегозащитных сооружений на участках развития оползневых процессов рекомендуется выполнять согласно [7], [8] и [9].
7.15. В расчетах устойчивости гравитационных сооружений (массивной кладки, стен уголкового типа, армогрунтовых конструкций) следует рассматривать возможность их сдвига и опрокидывания в соответствии с СП 23.13330.2011. Боковое давление грунта при этом необходимо определять согласно СП 101.13330.2012 с учетом прочностных и деформационных характеристик грунта, ограждающей конструкции, условий на контакте грунта и сооружения, изменений уровней воды в реке и нагрузки от автомобильной дороги.
7.16. Для проверки устойчивости сооружений из бетонных и железобетонных элементов на сдвиг рекомендуется принимать следующие значения коэффициентов трения бетона по основанию приведенные в таблице 1.
Таблица 1 - Значения коэффициентов трения бетона по основанию
| Тип основания | Значение коэффициента трения |
| Прочная скала и каменная наброска | 0,50 |
| Известняки и песчаники | 0,30-0,45 |
| Галечно-песчаный грунт береговых отложений | 0,40 |
| Пески отложений | 0,30 |
| Плотные глинистые сланцы и мергели с неомыливающейся поверхностью | 0,25-0,35 |
| Глины, суглинки, глинистые сланцы и мергели со смыливающейся поверхностью | 0,20-0,25 |
7.17. Расчеты несущей способности оснований берегозащитных сооружений выполняется в соответствии с СП 23.13330.2011, а прочности элементов конструкций в зависимости от их типа по соответствующим нормативным документам, указанных в разделах 8 и 9 настоящего методического документа.
7.18. Возможность образования и ширина раскрытия трещин в железобетонных конструкциях берегозащитных сооружений выполняется в соответствии с СП 41.13330.2012.
7.19. Расчет берегозащитных сооружений по деформациям обязателен для случаев, если их осадки и крены способны привести к деформациям земляного полотна автомобильной дороги и если от величины перемещений элементов конструкций зависит прочность или устойчивость сооружения в целом (например, для сооружений с анкерными конструкциями). В других случаях расчет по деформациям допускается не производить.
8 Откосные берегозащитные сооружения
8.1. Общие указания
8.1.1. Откосные конструкции являются основным видом берегозащитных сооружений склонов и откосов автомобильных дорог, расположенных вдоль русел рек. Они предназначены для противодействия ударно-сдвигающим усилиям, возникающим в поверхностных слоях грунта земляного полотна дороги от различных видов гидрологических воздействий.
8.1.2. Основными преимуществами откосных берегозащитных сооружений перед вертикальными являются:
- низкая стоимость строительства и содержания;
- простота технологии строительства, не требующая квалифицированной рабочей силы;
- возможность широкого использования местных материалов.
8.1.3. Среди откосных сооружений также имеется значительное количество конструкций (габионных матрасов, гибких железобетонных плит и др.), дополнительным преимуществом которых является их гибкость. Это позволяет им без разрушения следовать за местными деформациями склонов
откосов, вызванными размывом основания, неравномерными осадками, нарушениями местной устойчивости в виде сплывов, оплывин и др. и тем самым приостанавливая их.
8.1.4. Откосные берегозащитные сооружения по своим техническим данным и условиям работы не предназначены для стабилизации неустойчивых грунтовых масс береговых склонов и откосов. В случае необходимости увеличения их общей устойчивости следует предусматривать или вертикальные сооружения (см. раздел 9) или соответствующие мероприятия противооползневой защиты.
8.1.5. В состав откосного берегозащитного сооружения входят следующие конструктивные элементы:
- основное покрытие (крепление), воспринимающее нагрузку от движущегося речного потока, волн, ледохода и других гидрометеорологических факторов;
- переходная часть в виде подготовки, которая служит для сопряжения покрытия с грунтом склона или откоса;
- упор внизу основной части крепления, который обеспечивает его устойчивость;
- противоразмывная конструкция, в случае возможности образования размыва перед сооружением.
8.1.6. В качестве основного покрытия (крепления) в откосных берегозащитных сооружениях в зависимости от используемых материалов, наиболее распространены следующие виды конструкций:
- из каменной наброски (см. подраздел 8.2);
- из бетонных и железобетонных элементов (см. подраздел 8.3);
- из габионных изделий (см. подраздел 8.4).
8.1.7. При отсутствии в водном потоке крупнообломочного материала, способствующего истиранию, незначительной (менее 0,4 м) мощности льда и при скоростях течения до 2,5 м/с в дополнение п. 8.1.6 допускается использовать асфальтобетонные покрытия. Преимущество данного вида покрытий состоит в том, что они обладают высокой текучестью, вследствие чего легко приспосабливаются к значительным деформациям поверхности склонов и откосов. В нормальных условиях работы асфальтобетон водонепроницаем, а покрытия из него могут выполняться без температурных швов.
8.1.8. Для защиты склонов и откосов автомобильных дорог, проложенных вдоль русел горных рек, возможно также применение откосных креплений из простых и фигурных бетонных блоков, среди которых наиболее распространены тетрапод, дипод, гекселег, куб, тетраэдр.
Проектирование данного типа конструкций ведется в соответствии с СП 32-103-97
8.1.9. В зависимости от условий работы откосного сооружения, подготовки предназначены для:
- перераспределения нагрузки от ударов волн на грунт склона или откоса;
- предупреждения суффозии частиц грунта через сквозные отверстия в покрытиях;
- отвода из-под основного покрытия скапливающихся вод (грунтовых и профильтровавшихся при воздействии волн).
8.1.10. Подготовка может состоять из одного или нескольких слоев природных материалов с различными по крупности частицами, а также из различных геосинтетических материалов (стекловолокно, геотекстиль и т. п.). Выбор типа подготовки производится в зависимости от выполняемой функции (см. п. 8.1.9), типа конструкций основного покрытия (см. и. 8.1.6), характеристик основания, а также состава и наличия местного строительного материала.
8.1.11. Для равномерного распределения волновой нагрузки от основного покрытия на грунт рекомендуется укладывать слой щебеночного или гравийного разнозернистого материала толщиной порядка КН20 см. Если склон или откос сложены связными или пылеватыми грунтами, то следует уложить дополнительный слой из средне- или крупнозернистого песчаного грунта толщиной 15Е20 см.
8.1.12. Противосуффозионные подготовки могут быть выполнены в виде одного или нескольких слоев разнозернистого крупнообломочного материала, слоя геосинтетического водопроницаемого материала или их комбинации. В случае укладки противосуффозионного слоя из щебеночного или гравийного материала дополнительной укладки слоя подготовки для равномерного распределения нагрузки на грунт не требуется.
8.1.13. При резких понижениях уровней воды в реке или при высоком уровне грунтовых вод, подготовки работают в условиях поперечной и продольной фильтрации, характерной для обычных дренажных устройств. В таких случаях подбор состава подготовок производятся согласно общим правилам проектирования обратных фильтров. Подбор крупности верхнего слоя подготовки при этом следует выполнять с учетом волнового воздействия на крепление.
8.1.14. Для подготовок не допускается применять материалы, в которых содержание пылеватых частиц, диаметром меньше 0,1 мм, достигает более 5% по массе.
8.1.15. При устройстве подготовки из рулонных гео синтетических материалов их укладку следует выполнять, начиная от верха защищаемого склона или откоса, и продолжать в направлении против течения с перекрытием полотнищ на 0,1 -Ю,2 м.
8.1.16. Упоры в основании откосных сооружений устраивают для обеспечения устойчивости основного покрытия, которое может быть нарушено ледяным покровом, сейсмическим воздействием и т. п. В случае возможности их подмыва упоры должны совмещаться с противоразмывающими конструкциями (см. пп. 8.18-^8.20).
8.1.17. Конструктивно упоры выполняются в виде бетонных, железобетонных или габионных блоков, каменных призм и фартуков (см. рисунок 3). Их размер и положение относительно подошвы защищаемых слонов и откосов должны обосновываться расчетами основного покрытия на сдвиг, при этом высота упора не должна быть меньшей, чем суммарная толщина покрытия и подготовки. Упорные конструкции должны быть устойчивы к размыву продольными и волновыми течениями, воздействию стекающих поверхностных вод и других эрозионных процессов.
8.1.18 Для обеспечения устойчивости низовой части откосных конструкций при возможности подмыва предусматривают защитные каменные призмы и противоразмывные фартуки из гибких конструкций.
 | |
| 610 × 385 пикс. Открыть в новом окне | |
а - с каменной призмой; б - с бетонным упором; в - с противоразмывным фартуком; г - с габионным упором
Рисунок 3 - Варианты упорных конструкций в основании откосных
сооружений
8.1.19. Защитные каменные призмы устраивают в виде врезанной в грунт рисбермы, если подошва земляного полотна находится выше уровней меженных и грунтовых вод, или в виде отсыпки в основании защищаемого склона или откоса, если она находится ниже уровня меженных вод. При размыве призма частично деформируется и камни прикрывают размываемый склон или откос. Оставшаяся недеформированная часть призмы может выполнять функции упора основного крепления.
8.1.20. Защитные каменные призмы рекомендуется использовать при глубине размыва до 3 м и скорости течения до 2,5 м/с. Размеры призмы назначают такими, чтобы каменного материала было достаточно, как для заполнения полости, которая может образоваться при размыве, так и для упора вышележащей конструкции в случае необходимости.
Гранулометрический состав призмы подбирается таким образом, чтобы обеспечить достаточную ее устойчивость от размыва и не допускать суффозии грунта основания через пригрузку.
8.1.21. Для предотвращения сползания гибких откосных креплений при размыве основания противоразмывной фартук укладывают значительно ниже подошвы склона и откоса с учетом максимально возможной глубины размыва прибрежной части русла (см. п. 6.13), это позволяет прикрыть поверхность воронки размыва и защитить сооружение от обрушения.