7.3. Применение удерживающих конструкций (ч. 2)
Расчет нижней части конструкции, расположенной под поверхностью скольжения, производится по методике расчета опор глубокого заложения в соответствии с расчетной схемой, представленной на рис. 7.6, б [94, 90]. Перед началом расчета нижней части конструкции ориентировочную глубину заделки стоек рамы (удерживающих элементов) ниже поверхности скольжения рекомендуется определять согласно работе [92, с. 40—42]. Аналогичным образом из работы [92, с. 29—37] находят критическое расстояние между удерживающими элементами. Это расстояние принимают перпендикулярным направлению действия оползневого давления из условия непродавливания грунта для случаев пластического и непластического его состояния. На усилия, определенные по расчету рамной конструкции, рассчитываются сечения удерживающих элементов [92, с. 43—53].
С помощью приведенной методики расчета запроектированы и построены десятки противооползневых удерживающих конструкций из забивных и буронабивных свай в Крыму, на Кавказе, в Закарпатье, на Волге и в других местах нашей страны. Все склоны, укрепленные таким способом, успешно эксплуатируются. Приведем один из многих примеров.
В Сочи, у поворота автомобильной дороги на Мацесту (301-й км автотрассы Новороссийск—Батуми) склоны подхода к мацестинскому виадуку долгое время были неустойчивыми. Особенно опасным являлся подход на ответвлении дороги к г. Мацеста — правобережный склон р. Мацеста.
Полотно автомобильной дороги в этом месте проваливалось по 3—4 раза в год. Закономерности провалов установить не удавалось — они случались в любое время года; после обильного выпадения дождей, после снегопадов и даже в сухие периоды. После засыпки провала щебнем и восстановления асфальтового полотна дороги наступал короткий период стабилизации оползня, а затем все повторялось. В результате в склоне создавался мощный слой щебня с асфальтом, однако оползневые подвижки ежегодно продолжались. Внизу у берега р. Мацеста образовался большой вал выпирания. Оползень начал давить на устой виадука, в результате чего появились трещины в теле устоя и начали разрушаться пролетные строения. Оползень угрожал и зданиям расположенного выше автодороги института курортологии.
В 1976 г. Укрспецстройпроект выполнил проектно-изыскательские работы по проектированию на данном объекте противооползневых удерживающих конструкций из буронабивных свай. Инженерно-геологические изыскания показали, что на данном склоне четвертичные делювиальные образования (тяжелые суглинки и глины с щебнем и обломками песчаников) сползают по коренным породам — аргиллитам с прослоями песчаников. Мощность оползневой толщи в среднем составляла 6—9 м. Постоянно действующий водоносный горизонт грунтовых вод, залегающий на глубинах более 1,5—9 м, располагался на контакте делювия и коренных пород.
Во время проведения изысканий оползень имел длину 270 м, ширину 100—150 м. Поверхность оползня в его средней части была наклонена под углом 10—12° к горизонту и представляла собой типично оползневый мелкобугристый рельеф с хорошо выраженными уступами заколами и буграми выпирания. В связи с тем, что оползень был в основном вызван самим геологическим строением склона, различные поверхностные противооползневые мероприятия не могли привести к его стабилизации. В процессе проектирования рассматривались варианты укрепления склона с помощью контрбанкета и контрфорсов, однако, из-за расположения в нижней части склона опор виадука и берега реки, а также в связи с глубоким расположением поверхности скольжения эти варианты оказались неприемлемыми.
На объекте были запроектированы противооползневые удерживающие конструкции глубокого заложения в два яруса — верховая и низовая (рис. 7.7). Конструкции были рассчитаны на оползневое давление 300—500 кН (в зависимости от расположения конструкции и местоположения расчетного поперечника по протяженности склона). Оползневое давление определялось по полученным из материалов инженерно-геологических изысканий прочностным характеристикам грунтов на уровне поверхности скольжения: угол внутреннего трения φ = 9÷15°, удельное сцепление с = 0,15÷0,4 МПа.
Противооползневые удерживающие конструкции представляли собой свайные поля из буронабивных свай диаметром 820 мм и длиной 9,5—14 м (из условия углубления в коренные породы на расчетную величину 4—5 м). Сваи армировали арматурными каркасами из стержней диаметром 28 мм класса А-III.
Число стержней принималось от 10 до 18 — в зависимости от результатов расчета сплошного круглого сечения на изгиб (на усилия, появляющиеся в стойках рамы). В некоторых местах армирование сечения буронабивных свай пришлось принять неравномерным: со стороны действия оползневого давления (в растянутой зоне) было поставлено большее число стержней, чем в остальной части сечения. Поверху головы буронабивных свай были объединены железобетонными плитами ростверков (при необходимости с невысокими подпорными стенками). Плиты ростверков армировали на усилия, появлявшиеся в ригеле по результатам расчета рамы.
Буронабивные сваи изготовлял трест Укргидроспецфундаментстрой. Ростверки армировали и бетонировали посекционно — по мере изготовления буронабивных свай в отдельной секции свайного поля. При этом вначале выполнялась удерживающая конструкция верхнего яруса, а затем — нижнего. Такой порядок работ всегда должен сохраняться при противооползневом строительстве, чтобы последовательно отсекать соответствующую часть оползневого давления. В течение четырех лет, прошедших с окончания устройства свайных сооружений, никаких оползневых подвижек на рассмотренном объекте не наблюдалось.