Укрепление склонов: бетон или проволока – традиции или инновации?

Баринов А.Ю., компания Geobrugg AG // Красная линия. ДОРОГИ, №49/2010

В сознании проектировщиков прочно укрепилась мысль о том, что бетонные сооружения являются единственной надежной защитой от смещений и оползней на склонах и откосах. Подпорные стенки нашли широкое применение в обеспечении безопасной работы объектов транспортной инфраструктуры. Технология их проектирования и строительства доведена до автоматизма, все необходимые нормы давно утверждены и принятие решения о возведении подобных конструкций не занимает много времени. В то же время эти конструкции имеют ряд существенных недостатков.

Главными недостатками бетонных подпорных стенок являются:

• высокая стоимость материалов;
• высокая стоимость строительства;
• длительные сроки строительства;
• сложность обеспечения беспрепятственной разгрузки грунтовых вод в течение срока эксплуатации;
• ухудшение визуально-эстетических характеристик ландшафтов.

Технический прогресс не стоит на месте. Сравнительно недавно большую популярность в мировой практике укрепления склонов приобрели конструкции на основе высокопрочной стальной проволоки. Их отличительными чертами являются невысокая стоимость, простота установки, а также возможность сохранения красоты природного ландшафта. В данной статье речь пойдет о системе укрепления и стабилизации склонов TECCО^®, созданной специалистами швейцарской компании Gеоbrugg АG в качестве альтернативы бетонным стенкам и торкрет-бетону.

Система ТЕССО^® имеет в основе одноименную сетку из стальной проволоки прочностью на разрыв не менее 1770 Н/мм². Для сравнения, прочность проволоки, из которой изготавливается сетка двойного кручения, составляет всего 450-500 Н/мм². И хотя последняя используется для укрепления склонов, ни о каком сравнении с бетонными стенками не может быть и речи. ТЕССО^® гарантированно выдерживает давление грунта массой не менее 15 тонн, в то время как нагрузка более 5 тонн уже является критичной для сетки двойного кручения (табл. 1).

Таблица 1. Сравнение прочностных характеристик сетки двойного кручения и ТЕССО^®.

Описываемая конструкция не зря названа «системой», так как ее преимущества заключаются не только в использовании высокопрочных материалов, но и в хорошо продуманном взаимодействии всех компонентов и особом способе установки. Прежде всего, ТЕССО^® не просто навешивается на склон – она прижимается к поверхности склона с заданным усилием на анкерах. Это предотвращает возможность локальных оползаний или вывалов на склоне и обеспечивает равномерное распределение нагрузки по всей поверхности сетки.

Через специальные прижимные пластины ТЕССО^® крепится к стандартным анкерам, устанавливаемым в грунт или скальный массив. Нагрузки на анкер передаются через особо прочные зубчатые пластины с усиливающими желобками. Они обеспечивают активное преднатяжение сетки с усилием от 30 до 50 кН для 16 ближайших к анкеру ячеек сетки.

Расположение точек крепления к склону, тип и длина анкеров, а также другие требования к установке определяются результатами расчетов в специально созданном программном обеспечении RUVОLUM^®. Модель RUVОLUM^® позволяет определять максимальную нагрузку на анкера в зависимости от уклона, свойств грунта или породы, толщины нестабильного слоя и заданных интервалов между точками крепления. Одновременно в модели учитываются нагрузки, вызываемые гидродинамическим давлением и сейсмическим воздействием. Основанная на точных расчетах система ТЕССО^® оптимально адаптируется к нагрузкам на грунтовых и скальных склонах, а расположение анкеров выбирается в соответствии с особенностями рельефа поверхности склона. Это повышает надежность крепления и обеспечивает экономичную и эффективную установку.

Сократить затраты на установку и эксплуатацию позволяют также следующие особенности системы:

1. Рулоны сетки разматываются по склону и соединяются без перекрытия с помощью специальных скрепок, обеспечивающих 100%-ю передачу нагрузки.
2. Проволока имеет специальное антикоррозийное алюмоцинковое покрытие GЕОВRUGG SUPЕRCOАTING^®. Это покрытие значительно повышает коррозионную стойкость ТЕССО^®: сравнительные испытания в камере с распылением солей показали как минимум трехкратное увеличение срока службы по сравнению с обычной оцинкованной проволокой.

Основными преимуществами системы укрепления склонов ТЕССО^® перед капитальными сооружениями являются:

• низкая стоимость материалов;
• низкая стоимость установки на склоне;
• сжатые сроки установки;
• возможность озеленения защищаемого склона;
• высокий уровень надежности и длительный срок эксплуатации.

Прежде всего, существенно уменьшаются затраты на земляные работы. Для установки ТЕССО^® не требуется дорогостоящие работы по выемке грунта – склон частично очищается от растительности и выравнивается. Особенно заметным данное преимущество становится в том случае, когда при строительстве, например, дороги требуется подрезка слона. Сетка не требует дополнительного пространства, и подножье склона может подходить практически вплотную к полотну трассы.

Для установки не требуется большого количества техники: анкеровка может выполняться даже с помощью небольших переносных буровых установок. Сетка раскатывается по склону и закрепляется на анкерах с заданным усилием. Важно, что анкеровка может выполняться и после укрытия склона – в этом случае еще на начальном этапе строительства обеспечивается базовая защита техники и персонала.

Благодаря своей матовой алюмоцинковой поверхности сетка TECCО^® незаметно вписывается в ландшафт. Сетка ТЕССО^® легко проницаема для посадки семян, солнечного света и влаги, поэтому защищаемый слон легко поддается озеленению, что увеличивает уровень защиты, а также сохраняет привлекательность ландшафта. После естественного или специального озеленения система TECCО^® практически незаметна, а склон имеет естественный вид. Это преимущество можно оценить по достоинству, проехав, например, по трассе Адлер-Сочи, где ландшафт во многих местах безнадежно закрыт массивными бетонными конструкциями.

По сравнению с бетонными стенками стоимость ТЕССО^® на погонный метр защищаемого участка существенно ниже. Это достигается за счет экономии на материале, меньших трудозатрат при установке, а также меньшего объема работ по подрезке склона (т.к. не требуется место для установки стенки у подножия склона). Сравнительный анализ стоимости ТЕССО^® со сметной документацией по реальным проектам установки подпорных стен в горных районах России наиболее наглядно показывает преимущества первой. Сравнение стоимости погонного метра подпорной стенки высотой 3,5 метра для укрепления склона высотой 40 метров и крутизной 26° (без учета земляных работ!) и конструкции на основе ТЕССО^® для того же склона показало экономию более 25% на одних только материалах. Если добавить к этому экономию средств и времени за счет меньшего объема земляных работ (снижение затрат на отсыпку, транспортировку, дополнительные земляные работы) разрыв становится еще больше.

Система может быть установлена на скальных и несцементированных откосах при крутизне склона до 90° и более. В зависимости от требований проекта можно принять соответствующие меры по защите от эрозии и дренажу.

Качество системы ТЕССО^® подтверждено многочисленными испытаниями независимыми институтами Швейцарии, Европы, США и других стран. Она успешно применяется по всему миру – география выполненных проектов насчитывает более 30 стран! Свое применение система нашла и при проектировании объектов инфраструктуры в рамках подготовки к зимним Олимпийским Играм в Сочи.