Заказ звонка
Заполните поля и нажмите кнопку отправить. Мы свяжемся с вами в ближайшее время
Нажимая на кнопку вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности
14 февраля 2023
Габионные конструкции – расчет подпорной стенки
Когда применяют конструкции из габионов?
Если она до 8 % (малые и средние уклоны), откос или склон можно укрепить посадкой растений и деревьев.
Когда величина уклона превышает среднее значение (8-15 %), как правило, используют искусственные конструкции: газонные решетки, биоматы, геосетки. При более крутых уклонах изготавливаются габионные конструкции и георешетки. Также возможно в сочетании с ними использование предыдущих систем. Это позволяет увеличить стойкость откоса или склона к различным нагрузкам, но чаще широко применяется в случаях, когда они должны иметь декоративно-привлекательный внешний вид. Кроме того, габионы и георешетки укладываются на каменистых и глинистых откосах или склонах вокруг водоемов.
Когда величина уклона превышает среднее значение (8-15 %), как правило, используют искусственные конструкции: газонные решетки, биоматы, геосетки. При более крутых уклонах изготавливаются габионные конструкции и георешетки. Также возможно в сочетании с ними использование предыдущих систем. Это позволяет увеличить стойкость откоса или склона к различным нагрузкам, но чаще широко применяется в случаях, когда они должны иметь декоративно-привлекательный внешний вид. Кроме того, габионы и георешетки укладываются на каменистых и глинистых откосах или склонах вокруг водоемов.
Все перечисленные методы обеспечивают укрепление склонов и откосов за счет их внутреннего армирования – "вживления" каркаса защитной конструкции в поверхностный слой грунта. При использовании габионов этот процесс осуществляют методом заглубления в почву. Все укрепляющие конструкции устанавливают таким образом, чтобы они не только справлялись со своим непосредственным прямым назначением, но еще и выполняли роль декора. С их помощью создают самые разнообразные композиции из растений и камней, которые делают склоны и откосы не только прочными, но и радующими своей красотой.
Габионные конструкции получили наибольшее применение при укреплении берегов рек, дорожных насыпей и откосов, защите трубопроводов и опор мостов. Подпорные стенки из габионов предотвращают в горной местности камнепады, сход лавин и оползней. Во всех случаях применения они впишутся в ландшафт гораздо органичнее, чем, к примеру, железобетонные конструкции.
Габионные конструкции получили наибольшее применение при укреплении берегов рек, дорожных насыпей и откосов, защите трубопроводов и опор мостов. Подпорные стенки из габионов предотвращают в горной местности камнепады, сход лавин и оползней. Во всех случаях применения они впишутся в ландшафт гораздо органичнее, чем, к примеру, железобетонные конструкции.
Что собой представляют габионы и конструкции из них?
Габион – это изделие гравитационного типа (его устойчивость на грунте обеспечивается за счет собственной внушительной массы), представляющее собой объемную конструкцию в виде контейнера (корзины), изготовленную из металлической прочной сетки и заполненную, как правило, природным камнем либо иным заполнителем. Габионы бывают следующих видов:
Для изготовления всех типов габионных контейнеров применяется стандартная сетка из проволоки диаметром примерно 2,7 или 3 мм, которая может быть без покрытия либо оцинкованной, с гольфановым покрытием, а для использования в агрессивных средах подойдет решение – с дополнительной полимерной защитой или ПВХ-оболочкой. Сетчатое полотно сплетают из одинарной проволоки или двух, скрученных между собой. Ячейки у нее выполняются в виде шестигранников, размер которых 5x7, 6x8, 8x10 либо 10x12.
- коробчатые – прямоугольной формы;
- коробчатые с диафрагмами – с внутренними перегородками из такой же сетки, как и стенки;
- матрасно-тюфячные – по форме похожи на матрас;
- цилиндрические.
Для изготовления всех типов габионных контейнеров применяется стандартная сетка из проволоки диаметром примерно 2,7 или 3 мм, которая может быть без покрытия либо оцинкованной, с гольфановым покрытием, а для использования в агрессивных средах подойдет решение – с дополнительной полимерной защитой или ПВХ-оболочкой. Сетчатое полотно сплетают из одинарной проволоки или двух, скрученных между собой. Ячейки у нее выполняются в виде шестигранников, размер которых 5x7, 6x8, 8x10 либо 10x12.
Габионные конструкции состоят из отдельных габионов одного или нескольких разных видов и дизайна, скрепленных между собой в цельное монолитное единое сооружение вязальной металлической проволокой или специальными скобами. Их геометрическая форма, высота и ширина могут быть практически любыми даже в виде пирамиды. Эти характеристики зависят от типа и свойств объектов, которые габионные системы защищают (дорога, здания и так далее) и укрепляют (откос или склон), а получают их при проектировании в результате расчета конструкции.
Все габионные системы условно делят на 2 большие группы. Рассмотрим эти группы, описанные ниже:
Все габионные системы условно делят на 2 большие группы. Рассмотрим эти группы, описанные ниже:
- конструкции, удерживающие либо поддерживающие неустойчивые склоны или откосы насыпей по всей площади;
- конструкции, сооружаемые для защиты: склонов, откосов насыпей и их оснований от размывов водой; опор и береговых устоев мостов; морских и речных берегов от размывов; откосов от эрозии и других природных факторов.
Основные типы и краткая классификация габионных систем, а также область их применения:
- с использованием матрасов Рено из оцинкованной сетки, в том числе с ПВХ покрытием – для укрепления конусов путепроводов и мостов, водоотводных каналов, русел рек, морских берегов;
- система Террамеш (показана на фото) – декоративные и укрепительные работы на откосах и склонах повышенной крутизны;
- из цилиндрических сетчатых контейнеров Маккаферри – осуществление аварийных работ, чтобы сделать установку фундаментов под габионы других видов в водной среде;
- матрасы Геомак – для укрепления неподтопляемых склонов и откосов;
- с использованием коробчатых контейнеров из оцинкованной проволоки, в том числе с ПВХ покрытием – возведение подпорных стен из габионов, укрепление подтопляемых склонов и откосов, оформление спрямляемых речных русел.
Преимущества и особенности систем
Основное преимущество конструкций из габионов перед иными видами сооружений для укрепления откосов – гибкость. Предназначенная для габионов сетка способна без разрыва противостоять любым нагрузкам, но в то же время она не является жестким элементом и может изгибаться. Благодаря этому габионные системы поглощают напор сдвигающихся, осыпающихся грунтов и воспринимают просадки, размыв почвы под своим основанием, реагируя на это лишь незначительным прогибом. Однако само сооружение при этом сохраняет целостность своей структуры и продолжает выполнять защитные функции.
Габионные системы обладают высокой прочностью и устойчивостью. Это достигается за счет надежного армирования наполнителя сеткой и способности всей конструкции воспринимать любые значительные нагрузки (ледовые, волновые, эрозионные, давление каменных и грунтовых масс и прочие) без разрушения, то есть благодаря гибкости сооружения. Монолитность системы обеспечивается прочным соединением соседних габионов между собой вязальной оцинкованной проволокой либо специальными скобами.
Габионные системы обладают высокой прочностью и устойчивостью. Это достигается за счет надежного армирования наполнителя сеткой и способности всей конструкции воспринимать любые значительные нагрузки (ледовые, волновые, эрозионные, давление каменных и грунтовых масс и прочие) без разрушения, то есть благодаря гибкости сооружения. Монолитность системы обеспечивается прочным соединением соседних габионов между собой вязальной оцинкованной проволокой либо специальными скобами.
Габионные системы характеризуются высокой водопроницаемостью. За счет этого они не подвержены гидростатическим нагрузкам и обладают отменными дренажными свойствами. Благодаря последнему качеству в большинстве случаев подпорные стены из габионов можно возводить без обустройства застенного дренажа. Габионные системы экологичны, а их эффективность со временем только возрастает. Их наполнителем является натуральный природный материал, а сами они буквально вживаются в окружающий ландшафт и становятся его неотъемлемой естественной частью.
Грунт отдельными частичками и целыми наносами заполняет пустоты габионов, уплотняется, и из него начинает прорастать различная растительность. От этого конструкция становится прочнее и органично вписывается в ландшафт, как это видно на фото. Период полной консолидации системы в зависимости от типа сооружения и климата составляет не менее 1 года и до 5 лет. По окончании этого процесса конструкция из габионов приобретает максимальную плотность, прочность и устойчивость, после чего срок ее службы становится практически неограниченным.
Грунт отдельными частичками и целыми наносами заполняет пустоты габионов, уплотняется, и из него начинает прорастать различная растительность. От этого конструкция становится прочнее и органично вписывается в ландшафт, как это видно на фото. Период полной консолидации системы в зависимости от типа сооружения и климата составляет не менее 1 года и до 5 лет. По окончании этого процесса конструкция из габионов приобретает максимальную плотность, прочность и устойчивость, после чего срок ее службы становится практически неограниченным.
Использование и возведение габионных конструкций характеризуются высокой экономичностью и скоростью. Сетчатые контейнеры в сложенном виде компактные и легкие. Их удобно и просто хранить и транспортировать.
Для их установки не требуется:
Технология возведения габионных систем достаточно проста, а процесс их установки не требует много времени даже при наименьшем опыте. По стоимости строительство сооружений из габионов обходится как минимум на 15 % дешевле, чем железобетонных. Расходы на ремонт и эксплуатацию тоже ниже и чаще всего равны нулю.
Для их установки не требуется:
- тяжелая строительная и специальная техника;
- привлечение высококвалифицированных специалистов;
- большое пространство и особые подготовительные операции – достаточно только выровнять поверхность почвы;
- обустройство дренажных систем.
Технология возведения габионных систем достаточно проста, а процесс их установки не требует много времени даже при наименьшем опыте. По стоимости строительство сооружений из габионов обходится как минимум на 15 % дешевле, чем железобетонных. Расходы на ремонт и эксплуатацию тоже ниже и чаще всего равны нулю.
Основы проектирования и расчета
Когда укрепляющие или подпорные габионные конструкции необходимо установить на значительных поверхностях, неустойчивых грунтах, крутых откосах и в других сложных геофизических условиях, требуется предварительно сделать проект и расчет как самих сооружений, так и работ по их возведению. Для этого используются исходные данные, которые должны полностью охватывать весь спектр сведений, необходимых для:
- анализа текущего и прогнозирования изменений состояния склона, откоса или насыпи;
- определения действующих на укрепление или подпорную стенку из габионов сил;
- выполнения расчетов основных характеристик и параметров сооружений, а также их армирования;
- проведения разработки технологий предлагаемых решений, а также их оценки с технико-экономической точки зрения.
Поэтому проектирование габионных систем должно основываться на: результатах соответствующих инженерных изысканий; определении оползневых сил, полученных расчетным путем; расчетах устойчивости склонов и насыпей. В качестве инженерных изысканий нужны следующие данные:
Анализ и расчет устойчивости откосов склонов либо насыпей производят для: оценки устойчивости этих объектов, а также прогнозирования их состояния в будущем; выявления их неустойчивых слабых зон по длине и высоте; выбора типа, размеров и конструкции удерживающих либо поддерживающих сооружений; определения мест рационального размещения последних.
- топографический план укрепляемого участка;
- продольные и поперечные геолого-инженерные разрезы;
- гидрологические и гидрогеологические сведения;
- предыстория деформации склона или насыпи;
- климатические характеристики;
- прочностные и физико-механические характеристики грунтов.
Анализ и расчет устойчивости откосов склонов либо насыпей производят для: оценки устойчивости этих объектов, а также прогнозирования их состояния в будущем; выявления их неустойчивых слабых зон по длине и высоте; выбора типа, размеров и конструкции удерживающих либо поддерживающих сооружений; определения мест рационального размещения последних.
При проектировании поддерживающих сооружений из габионов для насыпей делают расчет устойчивости последней и учитывают нагрузки, производимые весом верхних конструкций пути и воздействием подвижного состава. Рассчитывая устойчивость откосов, используют несколько характеристик грунтов. Основными являются удельный вес и сцепление грунта, а также угол внутреннего поверхностного трения.
Проектирование самой габионной системы требует точных расчетов на ее деформацию, опрокидывание, сдвиг и общую устойчивость. Окончательный вариант укрепляющей конструкции выбирается с учетом технико-экономического сравнения с альтернативными вариантами, геометрии укрепляемого откоса, стоимостных характеристик, долговечности и ремонтопригодности сооружения, затрат на возведение и так далее.
Проектирование самой габионной системы требует точных расчетов на ее деформацию, опрокидывание, сдвиг и общую устойчивость. Окончательный вариант укрепляющей конструкции выбирается с учетом технико-экономического сравнения с альтернативными вариантами, геометрии укрепляемого откоса, стоимостных характеристик, долговечности и ремонтопригодности сооружения, затрат на возведение и так далее.
Общие вопросы проектирования
Подготовка Фундамента
Гравитационные подпорные стенки габионов, обычно сооружаются непосредственно на подготовленный фундамент.
Чтобы увеличить несущую способность и свести к минимуму дифференциальную осадку сооружения и/или обеспечить дополнительный дренаж, базовый слой каменной засыпки с последовательной градацией варьируется в диапазоне от 17 до 50 см (может быть помещен и уплотнен с глубиной от 17 до 50 см).
Класс фундамента и состав наполнителя
С помощью анализа устойчивости можно определить, что для достижения приемлемых коэффициентов безопасности от скольжения может потребоваться дополнительная устойчивость гравитационной подпорной стенки габиона.
Дополнительно к правилу "⅔" с увеличением поперечного сечения габионной стенки, для дополнительной устойчивости, может потребоваться заглубить половину первого уровня корзин и возвести подпорную стенку габиона с уклоном в 5о - 6о в основании в направлении склона. Для этого необходимо дополнительное уплотнения грунта в основании фундамента, и послойное создание пирога фундамента.
Гравитационные подпорные стенки габионов, обычно сооружаются непосредственно на подготовленный фундамент.
Чтобы увеличить несущую способность и свести к минимуму дифференциальную осадку сооружения и/или обеспечить дополнительный дренаж, базовый слой каменной засыпки с последовательной градацией варьируется в диапазоне от 17 до 50 см (может быть помещен и уплотнен с глубиной от 17 до 50 см).
Класс фундамента и состав наполнителя
С помощью анализа устойчивости можно определить, что для достижения приемлемых коэффициентов безопасности от скольжения может потребоваться дополнительная устойчивость гравитационной подпорной стенки габиона.
Дополнительно к правилу "⅔" с увеличением поперечного сечения габионной стенки, для дополнительной устойчивости, может потребоваться заглубить половину первого уровня корзин и возвести подпорную стенку габиона с уклоном в 5о - 6о в основании в направлении склона. Для этого необходимо дополнительное уплотнения грунта в основании фундамента, и послойное создание пирога фундамента.