книги / Строительство на урбанизированных территориях

Рис. 3.32. Пример использования дополнительных анкеров, которые были необходимы в период строительства

в соответствии с методом наблюдений

Скрепление шпонками неустойчивых откосов пригодно в случае, если допустимы большие перемещения, которые необходимы, чтобы активизировать достаточное сопротивление грунта. Если с помощью буровых свай большого диаметра не удается достичь достаточного момента сопротивления, необходимо принимать во внимание стаканные или кессонные стены. Они устраиваются погружением шахтных стволов и заполнением их железобетоном и пригодны как видимые или полностью подземные сооружения (рис. 3.33, 3.34). Также возможна комбинация кессонных стен с элементами заанкерованных стен или анкеровкой головной части кессонов (= стаканов) (см. рис. 3.34).

В случае статически очень чувствительных сооружений (например, наклонные мосты с пролетными строениями в виде неразрезной балки) фундаменты должны воспринимать большой момент (например, кессоны большого диаметра, иногда с разнообразной анкеровкой). Это означает, что должны быть запроектированы довольно жесткие (и глубокие) фундаменты. Однако даже такие строения должны быть защищены на склоне гибкими удерживающими конструкциями, которые работают как первый барьер («первичная» удерживающая сис-

131

тема) против чрезмерного оползневого давления (рис. 3.35, 3.36). Поскольку последнее может измениться со временем, неизбежен длительный мониторинг чувствительных строений на оползнеопасных крутых склонах.

Рис. 3.33. Разрез по кессонной стене, на котором представлены железобетонные панелиповерхукессонов наслучайчрезвычайных обстоятельств длявозможности дальнейшей установки преднапряженных анкеров

Рис. 3.34. Комбинированная кессонная стена и анкерная элементная стена для стабилизации глубокой выемки в неустойчивом склоне

132

	Во многих случаях устройства
	основания в трудных условиях эта
	философия обеспечивает только тех-
	ническое решение, не затрагивая
	снижения	стоимости.	Полностью
	спроектированная конструкция, т.е.
	конструкция, которая не требует ни-
	какого дальнейшего изменения по-
	сле детализированного проектирова-
	ния, едва ли возможна.
	Потенциальная		возможность		Рис. 3.35. Схема удерживающей
	внесения	изменений	во	время
					конструкции длязащитыструктурно
	строительства и усиления конст-				чувствительного строения (например,
	рукции в любое время, в том числе				бык моста, мачта) от оползневого
	и после	строительства,		является	давлениянанеустойчивом откосе

фундаментальным требованием метода наблюдений, или метода «полуэмпирического» проектирования.

Это включает понятия наиболее вероятных и наиболее неблагоприятных условий. Излишнее упрощение технических решений может привести к аварийным ситуациям.

Оценка риска в связи с ползучестью грунтов и постепенным разрушением откосов особенно важна, если должны быть построены статически чувствительные мосты. Мониторинг необходимо начинать как можно раньше до начала строительства. С помощью многочисленных измерений в течение 35-летнего периода обнаружено, что давление ползучести на удерживающие строения и фундаменты значительно превышает статическое давление грунта, но едва приближается к пассивному граничному значению. Рис. 3.37 иллюстрирует, сколько удерживающих мероприятий требуется для восприятия этих боковые усилий устоем моста в верхней части долины на неустойчивом откосе. Конструкцию потребовалось скрепить в продольном и поперечном направлении преднапряженными инъекционными анкерами длиной до 55 м. Рис. 3.33 поясняет это для русловой опоры на неустойчивом крутом откосе. Железобетонная балка на вершине каждой пары кессонов позволяет установить дополнительные длинные анкеры, если по результатам длительного мониторинга потребуется последующее усиление.

133

а

б

Рис. 3.36. Типичный фундамент и анкеровка быка моста на крутом оползающем склоне: а – разрез; б – план на нулевой отметке

134

Рис. 3.37. План на нулевой отметке устоя моста скоростной автодороги на крутом неустойчивом склоне

На рис. 3.38 показана более низкая часть полумоста, который был запроектирован, чтобы минимизировать подрезку откоса в неустойчивой зоне. Его фундамент намного глубже, чем видимая часть выше грунтовой поверхности. Кроме того, пылеватые наклонные отложения слюдяного сланца потребовали интенсивной анкеровки всей конструкции. На полумосте представлены мультианкерованные кессоны (стаканы)

сдистанционным контролем анкерных сил. В верхней зоне кессонов

ив подпорных стенках были установлены трубы, чтобы в случае опасности в любое время обеспечить возможность быстрого выполнения последующего укрепления (план действий вчрезвычайных обстоятельствах).

Другой полумост представлен на рис. 3.39, он иллюстрирует дизайн, который минимизирует подрезку откоса с одной стороны и нагрузку на откос от отсыпанной насыпи с другой стороны. Такие полумосты доказали свою исключительную пригодность на оползнеопасных и/или крутых склонах.

Такие конструкции облегчают строительные работы, обслужива-

ние и интерпретацию данных мониторинга. Кроме того, достигается более высокий запас прочности, чем в случае обычных поперечных сечений многополосных шоссе, которые являются причиной большего воздействия на рельеф местности.

135

Рис. 3.38. Разрез полумоста на глубоких стаканных фундаментах на неустойчивом склоне с всесторонней мониторинговой системой

Рис. 3.39. Полумост на неустойчивом глубоком склоне с целью минимизации подрезки склона и отсыпки насыпи

136

Основные факторы, оказывающие влияние на проектирование мостов на неустойчивых склонах, можно обобщить следующим образом:

−глубина поверхности скольжения;

−горизонтальные усилия;

−длина неустойчивой зоны;

−скорость ползучести;

−сдвиговые параметры и условия воздействия воды;

−геоморфология;

−доступность строительной площадки;

−статическая система пролетного строения.

Если поверхность скольжения располагается неглубоко, береговые устои моста и фундаменты (обычно стаканы) могут быть предохранены от воздействия сил ползучести подвижными/гибкими шахтами, которые в большей или меньшей степени деформируются в течение срока службы (так называемый петельный фундамент). Устой моста опирается на устойчивое основание и расположен эксцентрично в пределах шахты. Расстояние в свету между шахтой и располагающейся вверх по склону крепью шахтного ствола (x0) должно быть по крайней мере равно горизонтальным перемещениям шахты, ожидаемым в течение срока службы моста. При устройстве шахтной конструкции необходимо выполнять открытый стык с зазором вдоль поверхности скольжения. Постепенно зазор x0 снижается до x1, и при x1 → 0 срок службы конструкции заканчивается, если не выполнены никакие стабилизирующие мероприятия. Такие петлевые фундаменты мостов (или мачт) представляют экономичное решение, но должны проектироваться, только если сползающий откос имеет не слишком низкие значения φr и скорость и ползучести не более 2 см/год (в исключительных случаях до 3 см/год).

Геотехнический статико-экономический предел для таких петлевых решений обычно приблизительно соответствует сползающей массе толщиной 20 м. В исключительных случаях гибкие шахты с эксцентрично расположенными в них быками мостов были построены при толщине сползающей массы около 30 м.

В случае возросших геотехнических и/или статических рисков или увеличивающейся скорости ползучести склона должно быть возможно укрепление. Такие мероприятия должны быть включены в ранее разработанные планы действия в чрезвычайных обстоятельствах.

137

В результате длительного мониторинга может потребоваться установка в шахте железобетонных ребер с преднапряженными анкерами.

Если зона ползучести не достигает большой глубины, можно построить подпорные стенки, которые предохранят бык моста (устой моста) от воздействия чрезмерных горизонтальных усилий. Такие оболочки (см. рис. 3.29) должны воспринять силы ползучести, что в обычном случае требует установки длинных преднапряженных анкеров (см. рис. 3.30).

Рис. 3.40. Свайный фундамент коробчатого сечения дляустоямоста на неустойчивом откосе всейсмоопасной зоне. Мультизаанкеренная подпорная стена

Рис. 3.41. Разрез к рис. 3.37

138

В случае высокого уровня грунтовых вод или слабого подстилающего грунта свайные основания более пригодны, чем кессоны, но зачастую сопротивление поперечным усилиям в неустойчивых откосах у традиционных свайных кустов недостаточно. Однако доказано успешное применение свайных фундаментов коробчатого сечения

(рис. 3.40, 3.41).

Несущая способность, сопротивление сейсмическим нагрузкам

ипоперечным усилиям (от оползающих склонов или от насыпей на слабых основаниях) таких фундаментов коробчатого сечения значительно выше, чем у традиционных свайных кустов с тем же количеством свай, потому что система работает как сложное тело: ядро огражденного грунта не может передвигаться поперечно и принимает участие в восприятии внешних нагрузок. Фундаментную систему можно сравнить с заполненным баком, перевернутым вверх дном.

Оценка риска неустойчивых откосов и надлежащее строительство на таких площадках требуют детальных инженерно-геологических изысканий, всесторонних параметрических исследований, длительного мониторинга и конструкций, которые могут или воспринимать чрезмерные боковые усилия, или «плавать» в оползающей массе. Кроме того, такие конструкции должны быть запроектированы и построены способом, позволяющим быстрое последующее усиление в любой момент. Для этого требуются детальные знания об остаточном сопротивлении сдвигу и план действий в чрезвычайных обстоятельствах. Жесткость конструкции оказывает значительное влияние на поперечные усилия. Дренажные мероприятия зачастую столь же важны, как удерживающие конструкции. Наконец, необходимо подчеркнуть, что все откосы и сооружения находятся в постоянном движении: они сезонно «дышат». Этот фактор зависит только от точности и чувствительности контрольного оборудования. Мультисенсорные системы

иплотная геодезическая сеть, так же как специальные трубчатошланговые выравнивающие системы, преобразователи перемещений, трещинометры и т.д. облегчают регистрацию даже очень малых перемещений. Могут встретиться местные дефекты, и оборудование может показать неправильные данные, поэтому на критических участках необходимо «переопределение» данных, с одновременным использованием различных измерительных систем, полностью независимых друг от друга.

139

3.4.Анализ устойчивости оползневого склона

ипроектирование армированной подпорной стенки

Пермь относится к территориям со сложными инженерно-гео- логическими и гидрогеологическими условиями. Влияние техногенных факторов, связанных с жизнедеятельностью и инженерной деятельностью населения, приводит к более интенсивному развитию негативных геодинамических процессов. В апреле 2007 года в жилом районе г. Перми произошел оползень объемом 70–80 тыс. м3. Вблизи склона стоят три жилых дома. Для анализа причин возникновения оползня было выполнено обследование всех близлежащих жилых домов и инженерных коммуникаций, а также подробные инженерно-геологи- ческие изыскания и расчеты общейустойчивости склона.

3.4.1. Анализ физико-механических свойств грунтов

Для анализа причин возникновения оползня были выполнены ин- женерно-геологические изыскания и проведено их сравнение с архивными данными. В геологическом строении исследуемой площадки принимают участие аллювиально-делювиальные и элювиальные отложения четвертичного возраста, представленные суглинками, супесями и пылеватыми песками, подстилаемые скальными грунтами (аргиллитами, алевролитами и песчаниками верхнепермского возраста). Грунтовые воды в пределах исследуемой площадки выработками, пройденными глубиной до 30 м, не встречены. Из физико-геологи- ческих явлений следует отметить эрозионную работу временных водотоков протекающих по оврагам, имеющих направление в сторону р. Ивы. Архивные данные свидетельствуют о том, что участок осложнен засыпными оврагами, пересекающими склон в меридианальном направлении. По склону насыпи растет молодой лес саблевидной формы – «пьяный лес», имеются участки крутых уступов по склонам, что свидетельствует об оползнеопасном характере склона.

Грунты выше кромки склона обладают различной консистенцией – от среднепластичной до твердой, но ниже отметки 121,5 м наблюдается увеличение числа пластичности до 0,61. Эта отметка соответствует глубине заложения инженерных коммуникаций (хозяй- ственно-бытовая канализация).

140