Актуальной проблемой на горных и предгорных дорогах является защита земель от оползней, камнепадов, в результате чего останавливается движение и даже гибнут люди [1]. Самым распространенным методом решения этой проблемы является механическое удержание строительством подпорных сооружений. Проанализируем некоторые инновационные подпорные сооружения и дадим оценку эффективности конструктивных решений [3,4].
Вариант 1. Габионная подпорная стенка из сетки с двойным кручением, широко внедряемая на территории Российской Федерации в настоящее время. В основе крепления заложены итальянские технологии. В настоящее время на территории Северного Кавказа уже построены десятки километров таких противооползневых сооружений. Такие конструкции обладают эстетичностью и экологичностью.
Вариант 2. Габионная подпорная стенка из арматурных ящиков строилась как противоэрозионное берегозащитное сооружение с давних времен. В основе конструкции лежит сварной арматурный каркас, который покрывается плетеной сеткой.
Вариант 3. Габионная подпорная стенка из параболических цилиндров является новой конструкцией (Патент РФ № 2249071). В основе конструкции лежат параболические цилиндры, придающие конструкции при наращивании жесткость при работе на изгибающие нагрузки.
Вариант 4. Габионная подпорная стенка с бетонной облицовкой является новой конструкцией (Патент РФ № 22522294). Это техническое решение отличается от предыдущего наличием бетонной облицовки, защищающей крепление от истирания и усиливающей несущую способность на изгибающие нагрузки (рис. 4).
Вариант 5. Габионная подпорная стенка с бетонной облицовкой и сетчатыми анкерами является новой конструкцией, в данной конструкции используются физико-механические свойства грунта для уменьшения материалоемкости стенки. Для этого предусматриваются сетчатые анкера, заделанные в грунт.
Вариант 6. Бетонная подпорная стенка с сетчатыми анкерами [6] является новой конструкцией, в данной конструкции в отличие от предыдущей все тело стенки изготовлено из бетона. Такая конструкция является стойкой при больших нагрузках, но имеет плохие экологические показатели.
Дадим оценку конструктивным решениям.
Габионная подпорная стенка из параболических цилиндров сооружается постепенно. Для этого вначале в основании укладывается нижняя сетка. Сетка укладывается со смещением и образованием нахлеста. В месте нахлеста сетки соединяются между собой соединительной проволокой. Соединительная проволока скручивается устройством для скручивания проволоки [2,7]. На образованный таким образом ковер из сетки укладываются формы, имеющие форму параболических цилиндров. Парабола, лежащая в основании параболического цилиндра, описывается уравнением
(1)
где 
– соответственно абсцисса и ордината параболы, лежащей в основании параболического цилиндра; 
– соответственно ширина и высота габионов, 
Верхняя сетка, облегая загрузочное отверстие формы, заполняется камнями с образованием слоя, имеющего аналогичную форму, после чего она снимается. По верхнему слою камней, имеющих форму параболических цилиндров, прокладывается его, прикрепляется с помощью соединительной проволоки к нижнему слою сетки. Каждый отдельный параболический цилиндр на одном погонном метре длины имеет 6–10 креплений соединительной проволокой, толщина которой обычно 4–5 мм, и предел прочности на растяжение может достигать 800–1300 кг.
Наиболее благоприятной ориентацией при чисто габионном креплении является поперечная, так как образованные параболические цилиндры при такой ориентации имеют повышенную конструктивную жесткость на сжатие и на изгиб, поэтому меньше деформируются в процессе эксплуатации и наиболее устойчивы при работе на изгибающие нагрузки.
Наиболее благоприятной высотой габионов является 
0.2-0.5 м. При такой высоте габионов ширина колеблется в пределах 
0,7¸1,0м и камни, находящиеся под сеткой, максимально закреплены за счет силы трения камней о боковую поверхность сетки [4,5].
Далее, по слою из параболических цилиндров укладывается второй слой габионов из параболических цилиндров, который прикрепляется соединительной проволокой к гребням нижнего слоя. Гребни второго слоя габионов сдвинуты относительно гребней нижнего слоя габионов. За вторым следует третий и так, последовательно, сооружается высокая подпорная габионная стенка, высота которой может достигать больших размеров, а стенка при этом остается тонкой, так как конструкция способна работать на изгибающие нагрузки [6,7].
Для улучшения работы габионной подпорной стенки форма поперечного сечения может быть трапецеидальной с расширенным основанием. В этом случае снижается давление на грунт основания и повышается устойчивость сооружения на опрокидывание, для этого стенка чаще всего имеет ступенчатую форму поперечного сечения с уменьшающейся шириной к верху. Плоская сторона стенки при этом примыкает к подпираемому грунту, тем самым смещается центр тяжести подпорной стенки и увеличивается удерживающий от опрокидывания момент [2].
Спереди подпорной стенки предусмотрен гибкий габионный фартук из параболических цилиндров. Ширина фартука f, предупреждающего подмыв основания откоса, может быть определена по зависимости
, (2)
где 
– площадь воронки размыва; 
– глубина воронки размыва; 
глубина заделки фартука под среднее дно русла.
Для борьбы с наносами, транспортируемыми потоком во время паводка, разработаны комбинированные конструкции подпорных стенок, передняя часть которых облицована бетоном.
Габионная подпорная стенка с бетонной облицовкой [7,10] представляет собой габионную подпорную стенку, облицованную с верховой стороны бетоном. Одна сторона подпорной стенки, которая работает на сжатие, бетонируется. Известно, что прочность бетона на сжатие в десятки раз больше, чем на растяжение, а это значительно усилит несущую способность конструкции при работе на изгиб. Толщина слоя бетона зависит от величины расчетного изгибающего момента. Бетон также является надежной защитой стенки от истирания наносами.
Большим недостатком габионных подпорных стенок является малая устойчивость сетки на истирание наносами и другими включениями.
Другая сторона комбинированной подпорной стенки [3,10], которая работает на растяжение, может быть усилена арматурным каркасом. Известно, что у железа большой предел прочности при работе на растяжение. Толщина рабочей арматуры зависит от величины расчетного изгибающего момента.
Выводы
1. Разработаны новые конструктивные решения габионных подпорных стенок из плетеной сетки, как более дешевые и надежные, запатентованные в РФ. В настоящее время некоторые конструктивные решения апробированы.
2. Для использования габионов в селезащитных целях разработаны новые варианты комбинированных конструкций откосных креплений и подпорных стенок. Суть инновационных разработок состоит в том, что передняя часть сооружения, которая непосредственно контактирует с грязекаменным потоком, покрыта небольшим слоем бетона.
3. Для усиления устойчивости работы габионных или бетонных подпорных стенок предлагается их анкеровать сетчатыми анкерами. Разработана методика расчета анкеров и имеется положительный опыт по эксплуатации внедренных опытных вариантов.
Рецензенты:
Ламердонов З.Г., д.т.н., профессор, Кабардино-Балкарский аграрный университет, г. Нальчик;
Хаширова Т.Ю., д.т.н., профессор, Кабардино-Балкарский государственный университет, г. Нальчик.
Библиографическая ссылка
Васильев С.М., Акбашева Е.А. ПРОТИВООПОЛЗНЕВЫЕ ГИБКИЕ ПОДПОРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ И ОЦЕНКА КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 1-1. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=19562 (дата обращения: 18.04.2024).