Сборно-железобетонные укрепления

Одним из возможных путей решения проблемы защиты поверхности откосов от деформаций, связанных с нарушением их местной устойчивости, является применение сборных бетонных, железобетонных или армированных цементогрунтовых элементов, которые после объединения в стыках образуют решетчатую конструкцию.

С помощью металлических анкеров, забиваемых в узлы стыков, конструкция крепится к поверхности откоса, при этом обеспечиваются ее жесткость и устойчивость. Ячейки такой конструкции могут быть заполнены растительным грунтом с посевом трав, грунтом, обработанным вяжущим или монолитным бетоном, и т.д. Это дает возможность при минимальном расходе материалов на изготовление самих элементов (по сравнению со сборными плитами) применять разнообразные местные материалы для заполнения ячеек [ 14].

Решетчатые укрепления. Для укрепления откосов от деформации в поверхностных слоях, возникающей в результате воздействия погодно-климатических факторов, а также поверхностных и грунтовых вод, применяются решетчатые конструкции, состоящие из сборных железобетонных или армированных элементов, которые после объединения в стыках образуют на поверхности откоса решетку с ячейками заданного размера [ 14].

Конструкция присоединяется к поверхностным слоям грунта откоса металлическими штырями или железобетонными сваями, забиваемыми в узлах стыков. Сборные элементы могут иметь диагональное или прямоугольное расположение в конструкции укрепления. В нижней части, возле подошвы земляного полотна, расположен бетонный упор, который воспринимает сдвигающее усилие от собственной массы решетчатой конструкции.

Существует несколько вариантов решетчатых конструкций из сборных элементов (рис. 21) [ 15]:

облегченная с диагональным расположением элементов;

облегченная с прямоугольным расположением элементов;

усиленная с прямоугольным расположением элементов;

усиленная с диагональным расположением элементов;

универсальная (любое расположение элементов) ригель-стойка.

Укладку элементов производят снизу вверх в поперечном направлении с последующей забивкой металлических стоек 500 ´18 мм в узлах решетчатых конструкций, затем осуществляют омоноличивание стыков бетонным раствором. Стыки сборных элементов могут иметь гибкое соединение с помощью арматурных петель или жесткое замковое соединение.

Укрепление откосов железобетонной рамой рекомендуется применять для подтапливаемых откосов. Прямоугольные железобетонные рамы, имеющие скосы по углам, укладывают на поверхность откоса (рис. 21,д). Скосы углов образуют вертикальные каналы, через которые пропускают и забивают металлические штыри и омоноличивают цементным раствором (рис. 21,л). В нижней части располагается бетонный упор. Ячейки рам заполняются грунтом с засевом трав, щебнем, камнем, тощим бетоном [ 16].

Разновидностью решетчатых конструкций укреплений является железобетонная обрешетка (рис. 22), заанкерованная на откосе. За счет анкеровки, дополнительной пригрузки и распределения местных напряжений в откосе на значительной площади не происходит развитие деформации в приповерхностных слоях и локальных деформаций откоса на большую глубину.

Рис. 21. Варианты решетчатых конструкций из сборных элементов:
а-облегченная с диагональный расположением элементов; б-облегченная с прямоугольным расположением элементов; в-усиленная с прямоугольным расположением элементов; г-универсальная (любое расположение элементов) "ригель-стойка"; д-рамная; ж,з,к,л-узлы соединения элементов

Рис. 22. Железобетонная обрешетка на поверхности откоса:
1-монтажная плита; 2-балка; 3-свая; 4-посев травами по слою растительного грунта

Железобетонное гибкое покрытие ЦНИИС [ 12] устраивают для защиты откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей и береговых откосов, подверженных воздействию волн высотой до 1,5 м и скорости течения до 3 м/с.

Гибкие покрытия откосов состоят из отдельных жестких железобетонных элементов, соединенных между собой пластическими связями. Гибкие плиты и блоки решеток, из которых монтируется покрытие, практически не испытывают изгибающих моментов [ 2].

Гибкие покрытия подразделяются на сплошные плитные и решетчатые с ячейками, образованными взаимно пересекающимися гирляндами. Конструкция состоит из отдельных жестких железобетонных элементов, объединенных посредством пластических связей из арматурной стали в полимерной оболочке. Между отдельными элементами образуются линейные шарниры, благодаря чему конструкция способна вписываться в криволинейные поверхности.

Гибкие плитные покрытия, изготавливают из бетона марки 300-400 и армируют стальной сеткой из пакетов проволоки, укладываемой по середине толщины плиты.

Гибкость железобетонного покрытия обеспечивается системой ортогонально-направленных линейных шарниров. Они выполняются путем разреза бетона плиты в двух направлениях с разделением ее на прямоугольные или квадратные элементы, при этом арматура в местах разреза выполняет роль пластической связи (рис. 23).

Рис. 23. Плита гибкого железобетонного покрытия:
а-общий вид; б,в-разновидности плиты; г-конструкция гибкого узла;
1-плита для средней части покрытия; 2-то же, для крайних рядов; 3-пакет арматурных стержней; 4-петля для стыковки элементов; 5-полиэтиленовая оболочка

Гибкое железобетонное покрытие толщиной 5 см укладывают на щебеночный слой толщиной 0,1 м.

Отдельные плиты размером в плане 2,695 ´ 4,5 и 2,625 ´ 7,5 м, из которых состоит покрытие, после укладки на откос соединяют, сваривая выпуски арматуры. Швы между плитами заполняют раствором.

Гибкие решетчатые покрытия, применяемые для защиты от воздействия течения и волн, состоят из соединенных между собой гибкими связями свободно лежащих отдельных блоков, выполненных в виде гибкой решетки из железобетонных гирлянд, пересекающихся по взаимно перпендикулярным осям. Причем каждая гирлянда защемлена другими гирляндами, пересекающими ее попеременно сверху и снизу.

Гибкость гирлянды, а следовательно, и решетки в целом достигается разделением бетона гирлянд на мелкие элементы длиной 30 или 37,5 см, при этом в местах разреза бетона стержни армирования диаметром 5 мм в оболочке из полиэтилена выполняют роль пластических связей (рис. 24).

Рис. 24. Гирлянды железобетонного решетчатого покрытия:
а,б-линейные расположения гирлянд в двух плоскостях;
1-петли для стыковки элементов; 2-полиэтиленовая оболочка; 3-пазы линейных шарниров

Решетчатые покрытия могут защищать от воздействия волн откосы крутизной не более 1:2,5. Ячейки решетки заполняются щебнем или галькой.