Искусственные, естественные откосы и сходные с ними элементы представляют собой наклонные грунтовых поверхности. Они часто встречающиеся на генеральных планах застраиваемой территории. По условиям эксплуатации откосы и склоны в большинстве случаев являются сухими (или неподтопленными), т.е. не контактирующими напрямую с водной средой (в сравнении с руслами рек и ручьёв, чашами прудов, озёр и водохранилищ, и т.п.). Однако в связи с наличием различных других внешних воздействий для откосов и склонов часто необходимо предусматривать те или иные мероприятия по их защите и усилению.
К основным типам внешних воздействий на сухие откосные элементы можно отнести:
– стекающие потоки от дождевых осадков;
– стекающие потоки талых вод;
– выход на поверхность грунтовых вод;
– температурное воздействие (циклы промерзания и оттаивания);
– ветровое воздействие;
– активизация и развитие в теле грунтового массива локальных деформаций, с последующей потерей устойчивости.
Способность сухого откоса в исходном его состоянии сопротивляться внешним воздействиям определяется свойствами грунтового массива, который образует данный откос. Наихудшими геологическими условиями можно считать наличие:
– пылеватых грунтов;
– переувлажнённых грунтов;
– легкоразмываемых грунтов;
– глинистых грунтов, представленных жирной глиной и тяжёлым суглинком;
– выход на поверхность грунтовых вод.
Конструктивные мероприятия по защите сухих откосов подразделяются на несколько видов:
– поверхностное усиление ботаническими методами;
– поверхностное усиление строительными конструкциями;
– армирование грунтового массива;
– изоляция поверхности.
1 ПОВЕРХНОСТНОЕ УСИЛЕНИЕ БОТАНИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
Ботанические методы усиления поверхности сухих откосов и склонов обеспечивают соблюдение минимальных требований по сопротивлению наклонных поверхностей эрозионным процессам. Такой вид защиты откосов может представлять из себя:
– посадку на подготовленной поверхности травянистой растительности;
– посадку на подготовленной поверхности кустарниковой растительности;
– гидропосев;
– покрытие откоса биоматами. Биоматы представляют собой двухслойные разлагаемые полотнища, между слоями которых помещаются семена травянистых растений.
Биологические методы являются облегчённым способом защиты откосов. Их применение допускается при сравнительно благоприятных условиях эксплуатации — тёплом и мягком климате, небольшой крутизне откоса, отсутствии кратковременных интенсивных атмосферных осадков, прочном и плотном грунтовом основании, отсутствии выходов на поверхность грунтовых вод.
2 ПОВЕРХНОСТНОЕ УСИЛЕНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫМИ КОНСТРУКЦИЯМИ
Применение строительных конструкций для укрепления поверхностей сухого откоса является следующем по надёжности методом усиления откосов (после ботанических методов). Размещение строительных материалов на поверхностях откоса позволяют воспринимать им любых внешний воздействий, но не решают проблему общей устойчивости откоса. К видам поверхностного усиления с применением строительных конструкций можно отнести:
– покрытие откоса геоматами. Геоматы представляют собой толстые синтетические высокопористые полотнища из полипропиленовых волокон. Гребень и основание откоса, защищаемого геоматами, как правило, усиливаются упорными поясами (из коробчатых или цилиндрических габионов, матрасов Рено);
– покрытие откоса каменной наброской или брусчатым камнем (по типу мостовой);
– покрытие откоса торкретбетоном по арматурной сетке или жёсткому армокаркасу;
– покрытие откоса железобетонными плитами (сборными или монолитными);
– покрытие откоса гибкими бетонными матами;
– покрытие откоса матрасно-тюфячными габионными конструкциями (типа матрасов Рено).
3 АРМИРОВАНИЕ ГРУНТОВОГО МАССИВА
Применение различного вида армирования для всего грунтового объёма обеспечивает как восприятие откосом внешних механических воздействий (разрывающих, сжимающих и сдвигающих), так и резко повышают общую устойчивость грунтового массива (от сдвига, оползания, опрокидывания). В результате у откосов с армированным массивом грунта можно существенно повышать крутизну лицевой поверхности. На настоящий момент большую популярность имеют следующие разновидности армирования грунта:
– система по типу «террамеш». Система изобретена и внедрена итальянским концерном «Maccaferri». Концептуально система Террамеш представляет собой ярусы из коробчатых габионных конструкций, при этом каждый ярус габионов заанкерен в грунтовый массив (с помощью проволочной сеткой двойного кручения, укладываемой горизонтально). По окончании строительства откос представляет собой заармированный объём грунта с каменной лицевой гранью;
– система по типу «зелёный террамеш». Система также является изобретением концерна «Maccaferri». В общем виде зелёный террамеш представляет собой многоярусную конструкцию из отдельных горизонтальных конструктивных слоёв. Каждый слой состоит из облегчённого направляющего каркаса (с двумя элементами — стальными вертикальными рёбрами жёсткости, и наклонной жёсткой армосеткой), на который крепятся гибкая сетка двойного кручения (анкеруемая в грунт) и биоматы. По завершении строительных работ откос фактически представляет собой заармированный грунтовый массив с защищённой лицевой поверхностью. Последняя с течением времени приобретает природоприблежённый внешний вид.
а — Зелёный террамеш; б — Террамеш
4 ИЗОЛЯЦИЯ ПОВЕРХНОСТИ
Изолирующие конструкции обеспечивают предохранение откосов от насыщения поверхностными стоками. Такой вид защиты откоса нельзя применять при наличии в массиве откоса грунтовых вод любой мощности (из-за невозможности их эффективной разгрузки или дренирования в пределах плоскости откоса). Для изоляции грунтовых поверхностей находят применение различного вида геотекстили. Хотя геотекстили являются фильтрующими материалами, но при интенсивном дожде или обильном поверхностном стоке (что и является критическим внешним воздействием для откосов) они проявляют гидроизолирующие свойства. Т.е. происходит предохранение грунтового объёма откоса от обильного водонасыщения. При необходимости максимальной гидроизоляции применяются геомембраны. При этом укладка геомембран требует выполнения ряда конструктивных мероприятий по их защите от повреждений (хотя, в отличие, от других типов сооружений, для откосов наличие повреждений мембраны не является фатальным).