4 Работы по реконструкции существующего рельефа

Последние десятилетия в нашей стране понятие «непригодные для строительства территории» чрезвычайно сузилось. Большинство «благоприятных» территорий в настоящее время либо уже застроены, либо заняты под сельскохозяйственные угодья, санитарные зоны и проч. Все чаще приходится осваивать площадки с крайне неблагоприятными условиями, относившиеся ранее к «непригодным для строительства территориям». Это не только площадки с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями (карст, оползни, сезонное затопление, заболоченность местности и т.д.), но и площадки со сложным рельефом, который может очень сильно затруднить освоение территории.

Сложность рельефа отражается в первую очередь на стоимости инженерной подготовки территории. Наиболее благоприятными являются территории с равнинным рельефом, когда уклоны поверхности составляют 0,005…0,1, нет опасности затопления, отсутствуют овраги, выработанные карьеры, отвалы промышленных отходов, свалок и проч. Затраты на инженерную подготовку таких территорий обычно не превышают 1,5% от общей стоимости строительства. При уклонах местности более 0,1 или при наличии оврагов, антропогенных нарушений рельеф считается сложным. Затраты на его реконструкцию могут достигать 3…4% стоимости строительства.

Неблагоприятные (негативные) качества рельефа могут быть разделены на две группы в зависимости от причин, их порождающих:

• негативные качества природного происхождения (большие уклоны, наличие оврагов и т.д.),

• негативные качества антропогенного происхождения (наличие отработанных карьеров или площадей торфяных месторождений, отвалов твердых промышленных отходов, свалок и т.д.).

Терминология данной сферы природообустройства окончательно не сформировалась, поэтому ниже используются наиболее распространенные определения (если для них нет стандартной трактовки). Так, устранение недостатков рельефа, имеющих природное происхождение, ниже именуется реконструкцией рельефа, а устранение недостатков, вызванных деятельностью человека, относится к элементам рекультивации ландшафта. Рекультивация обычно представляет обширный комплекс работ по восстановлению продуктивности и хозяйственной ценности земель, нарушенных деятельностью человека. Она может включать, кроме восстановления нарушенного рельефа, множество других видов работ, в первую очередь мероприятия по агролесомелиорации, по очистке территорий от различных загрязнений и т.д. Сами же строительные процессы, связанные с ликвидацией локальных понижений или повышений рельефа, обычно мало зависят от того, имеют ли такие элементы рельефа природное или антропогенное происхождение. Естественно, что антропогенные изменения рельефа по возможности должны сводиться к минимуму и своевременно устраняться. По этой причине рекультивация карьерных выемок или нарушений территорий после строительства линейных сооружений (дорог, трубопроводов, каналов и др.) должны включаться в технологическую схему основных работ. Значительная часть такой рекультивации должна выполняться параллельно с основными работами, например, по мере сработки пласта в карьере или по мере «продвижения» строительства линейного сооружения.

Ниже рассматривается только вопросы реконструкции естественного рельефа.

Затраты на реконструкцию рельефа зависят не только от особенностей этого рельефа, но и от компетентности, мастерства специалиста, разрабатывающего проект инженерной подготовки. Они могут быть существенно снижены за счет правильной планировки территории, рационального размещения проектируемых объектов, удачного выбора технологических приемов реализации решаемых задач. В основном это сводится к решению следующих вопросов.

Во-первых, выбираемая территория должна быть достаточной для размещения на ней проектируемых объектов. Например, согласно градостроительными нормами (СНиП 2.07.01-89) для селитебной зоны со зданиями до трех этажей с земельными участками необходимо на каждые 1000 жильцов отводить по 20га территории, без земельных участков – по 10га. Аналогичные нормы имеются для размещения промышленных предприятий, зон отдыха и т.д. Естественно, что для размещения больших населенных пунктов или промышленных предприятий выбирать благоприятную территорию, как правило, сложней, чем для малых. Большие стройки практически всегда будут иметь участки с неблагоприятными условиями, хотя доля таких участков должна быть по возможности минимальной.

Во-вторых, затраты на освоение территории можно существенно снизить за счет рационального размещения функциональных зон населенных пунктов. Например, зоны отдыха, парки, санитарные зоны могут размещаться на участках, весьма неблагоприятных как по своим инженерно-геологическим условиям, так и по рельефу. Существующий рельеф может оставаться практически неизменным. В то же время жилые районы, промышленные предприятия предъявляют довольно высокие требования к рельефу. Так, согласно градостроительным нормам в населенных пунктах минимальный уклон территории принимается из условий беспрепятственного стока воды равным 0,004, максимальный – для магистральных улиц 0,04…0,05, для проездов – 0,07…0,08. На территории промышленных предприятий технологические нормы еще жестче регламентируют уклоны внутризаводских железных и автомобильных дорог, площадок, полов больших цехов и т.д. Для промышленных площадок, обслуживаемых железнодорожным транспортом, пригодны территории с уклонами не более 0,02…0,03, для погрузочно-выгрузочных и раздельных пунктов – не более 0,015…0,025. Естественно, что при таких требованиях к рельефу могут потребоваться значительные работы по его реконструкции.

К этому же вопросу относится и размещение отдельных объектов. Наименьшие затраты достигаются при расположении зданий таким способом, чтобы длинная их сторона по возможности находилась под малым углом к горизонталям. Если это не удается, желательно отдавать предпочтение зданиям небольшой протяженности со свободной ориентацией по отношению к странам света. Это позволяет лучше приспосабливать такие здания к сложному рельефу. На крутых склонах здания можно размещать с террасированием территории.

Естественно, что решение таких задач – работа архитекторов, но она в ланном случае очень тесно связана с вопросами инженерной подготовки территории. По этой причине при выборе площадок для строительства архитекторы всегда должны работать в тесном контакте со специалистами по природообустройству.

На рисунке 23 показаны примеры размещения зданий на крутых склонах, и типичные конфигурации самих зданий в таких условиях.

В -третьих, работы по реконструкции рельефа там, где они требуются, должны выполняться наиболее эффективным способом, с минимальными затратами. В первую очередь это относится к выбору планировочных отметок территории, рациональному перемещению грунта из выемок в насыпи, т.е. разработке баланса грунтовых масс, при котором объем выемок должен по возможности равняться объему насыпей.

Принципы составления балансов грунтовых масс рассматривались в разделе 1.2.3 части II. Особенностью балансов при вертикальной планировке территорий является однотипность способов выделения участков с выемками и с насыпями, ибо такие участки оказываются составными частями одной и той же площадки. Территория разделяется на квадраты (размером примерно 50×50…100×100м), в вершинах которых определяются отметки существующего рельефа («черные отметки») и отметки планировочные («красные») применительно к выбранному варианту планировки. Планировочные отметки выбираются «методом попыток», т.е. путем подсчета и сравнения объемов выемок и насыпей при различных отметках планировки. Эта работа, особенно трудоемкая при обеспечении на площадке нескольких уклонов, в настоящее время выполняется, как правило, на компьютере с помощью соответствующих программ. На рисунке 24 представлен пример разделения площадки на участки в основном прямоугольной формы размером а×а со схемами удаляемого или насыпаемого грунта на участках не прямоугольной формы, что необходимо для подсчета объемов выемок и насыпей.

Рисунок 24 План площадки с линией нулевых работ и схемами выемок и насыпей на отдельных участках:

Н₁…Н₁₅ – отметки вершин прямоугольных участков, О-О – линия нулевых работ, h_пр – планировочная отметка

Разности между «красными» и «черными» отметками представляют относительные «рабочие» отметки, которые со знаком плюс указывают на необходимость устройства насыпи, со знаком минус – выемки. Между соседними точками (вершинами) с рабочими отметками разного знака всегда имеется точка с нулевой рабочей отметкой, где не требуется ни срезки, ни подсыпки грунта. Путем соединения между собой всех имеющихся на площадке нулевых точек получают линию нулевых работ (линия О-О на рисунке 24). На схеме (картограмме) и в ведомости баланса земляных масс указывают, как перемещается грунт, т.е. из какого участка в какой участок. Такое распределение объемов срезаемого грунта и направление его перемещения выбирается, исходя из наименьшей дальности перемещения или минимума грузовой работы.

Технологические приемы вертикальной планировки обычно определяются размерами срезок и подсыпок, дальностью перемещения грунта, особенностями планируемой площадки. В зависимости от сложности рельефа и требований к его поверхности планировка может быть сплошной, т.е. проводимой на всей площади, или выборочной, проводимой на отдельных участках. При перемещении грунта на расстояние до 30…60м чаще всего используются бульдозеры, при больших расстояниях – скреперы. При малой толщине слоев срезки и подсыпки могут быть эффективны грейдеры, длиннобазовые планировщики (прицепные землеройно-планировочные машины с рабочим органом в виде бездонного ковша и рыхлителя для планировки поверхности).

Планировочные работы обычно включают следующие операции:

• очистку планируемых участков от пней, кустарника, камней, срезка и складирование почвенного слоя;

• вынос проекта в натуру – разбивка и обозначение границ срезки и подсыпки;

• разработку и перемещение грунта с повышенных мест в пониженные с необходимым уплотнением;

• дополнительное (окончательное) выравнивание территории.

При планировке территории под орошаемые поля, как правило, проводится дополнительная их вспашка плугами и окончательное выравнивание поверхности грейдерами или планировщиками.

Покрытие поверхности почвенным слоем (землевание) может, выполняться либо сразу после окончания планировки (сельскохозяйственные угодья), либо на стадии благоустройства (строительные площадки), т.е. после возведения строительных объектов.

Очистка планируемых участков от пней, кустарника, камней производится кусторезами, корчевателями-собирателями, тракторными граблями. Срезка и складирование почвенного слоя обычно производится бульдозерами.

Вынос проекта в натуру производится по обычным правилам геодезических работ, обозначение границ срезки и подсыпки, т.е. линии нулевых работ, делается путем нарезки борозд плугом, поливки известковой эмульсией, оконтуриванием вешками, колышками и др.

Разработка и перемещение грунта с повышенных мест в пониженные производится, как уже упоминалось, бульдозерами, скреперами, грейдерами или планировщиками.

Качество планировки в значительной мере зависит от точности выноса проекта в натуру и тщательности геодезического контроля в ходе работ. В вершинах квадратов забивают пикетные колышки так, чтобы их верх находился на уровне проектной отметки подсыпки или срезки. В последнем случае для колышка делается небольшая выемка. Рядом с пикетом ставят веху, на которой обозначается требуемая толщина срезки или подсыпки (рисунок 25а, б). Здесь

Рисунок 25 Типичные способы обеспечения точности выполнения вертикальной планировки:

а – обозначение необходимой толщины подсыпки, б – то же срезки, в –контроль уровня спланированной поверхности с помощью визирок, г – то же с помощью лазерного луча, д – то же путем затопления понижений водой на 5…10см (при устройстве рисовых чеков); 1 – веха, 2 – сторожок, 3 – пикетный колышек, 4 – узкие контрольные полосы, 5 – штатив лазерного прибора, 6 – источник света, 7 – вращающаяся головка лазерного излучателя, 8 – световая плоскость, 9 – фотоприемное управляющее устройство на бульдозере, 10 – уровень воды в частично затопленном чеке

же забивается дополнительный колышек – сторожок, верх которого должен быть хорошо виден со всех сторон, как в случае срезки, так и в случае подсыпки. Для обеспечения точности планировки используются различные способы, некоторые из которых представлены на рисунке 25. Самый старый и простой способ контроля, уже упоминавшийся в разделе 1.2, основан на применении визирок (25в). Для упрощения контроля планировку часто ведут с созданием узких контрольных полос шириной b_k = 2,5…3м. Эти полосы располагают параллельно на расстоянии В_п = 10…12м друг от друга. Отметки поверхности в пределах полос должны строго контролироваться, особенно по краям полос. Между полосами планировка производится визуально с ориентировкой на уровень этих контрольных полос или с использованием Т-образных визирок.

Более совершенен современный способ с использованием лазерного луча (рисунок 25г), также упоминавшийся в разделе 1.2. Вблизи контура планируемой площадки устанавливается лазерный излучатель, посылающий луч в плоскости 8 горизонтально или с требуемым (проектным) наклоном. На землеройной машине (на рисунке 25г это – бульдозер) устанавливается фотоприемник 9, воспринимающий этот луч и передающий сигналы для управления заглублением рабочего органа машины. В кабине машиниста имеется приборы, позволяющие по этим сигналам автоматически управлять глубиной копания. Один лазерный излучатель может обслуживать несколько машин, производящих планировочные работы на данной площадке. Отличие использования лазерных приборов при планировке площадок и при откопке траншей в том, что при откопке траншей лазерный луч всегда находится в пределах конкретной линии, при планировке – в пределах конкретной плоскости.

При планировке рисовых чеков иногда используется «мокрый способ» контроля (25д), при котором площадка заливается водой, заполняющей пониженные участки слоем 5…10см (предварительно проводится пропитка верхнего слоя грунта водой в течении 1…2 суток). Во время планировки вода в чеке поддерживается на упомянутом уровне 5…10см и служит точным ориентиром для срезки и разравнивания всех выступающих неровностей. Такой способ контроля применяется обычно на последних стадиях планировки, для окончательного выравнивания горизонтальных поверхностей.

Технологические схемы производства земляных работ при вертикальной планировке территорий могут быть различными в зависимости от конкретных условий, в том числе от применяемых машин. Наиболее часто на практике применяются следующие схемы планировки:

• по «стандартным» полосам шириной по 20м;

• по широким полосам 40…80м с использованием маяков и визирок;

• по «стандартным» одногектарным площадкам (по квадратам 100×100м);

• по предварительно обозначенным контурам срезок и подсыпок.

В пределах выделяемых участков (полос, квадратов, размеченных участков срезки и подсыпки) землеройные машины обычно движутся по единообразной схеме, заблаговременно принятой в проекте (см. часть II, разделы 1.3.7, 1.3.8, 1.3.9). На рисунке 26 показаны типичные схемы движения скреперов, грейдеров или планировщиков при выполнении планировочных работ.

Рисунок 26 Схемы движения землеройно-транспортных машин при планировке:

а – односторонняя транспортировка грунта скреперами, б – то же двухсторонняя, в – поточная транспортировка грунта скреперами, г – продольно-поперечная схема движения грейдеров или планировщиков, д – то же перекрестно-диагональная

Отвал грейдера при планировке устанавливают под углом захвата 90⁰, углом зарезания 0⁰ (параллельно поверхности земли) и снабжают удлинителями, увеличивающими ширину захвата. Смежные проходы скреперов, грейдеров или планировщиков осуществляют с перекрытием следа на 0,1…0,2м.

Устройство площадок в виде полок-террас под отдельные здания, сооружения, спортивные комплексы производится в основном по тем же принципам, что и планировка пологих территорий. Составляется баланс земляных масс, обеспечивающий равенство объемов срезки и подсыпки. Так же подбираются машины и способы контроля точности копания и отсыпки. Типичные способы террасирования описаны в разделе 2, из которых при устройстве террас под здания, сооружения или спортивные комплексы используется, как правило, только выемочно-насыпной способ. Срезка и отсыпка грунта выполняется обычно бульдозерами, грейдерами, а при большой ширине террас могут эффективно использоваться скреперы. Террасы для размещения строительных объектов всегда являются профильными земляными сооружениями, поэтому срезка и отсыпка выполняется послойно с тщательным контролем плотности насыпей. Отметки поверхностей каждой полки-террасы контролируются так же, как и у пологой площадки, т.е. применяются визирки, лазерные приборы и т.д. На каждой полке-террасе устраивается дренаж. Склоны между полками-террасами закрепляются посадкой на них деревьев, кустарника, многолетних трав. Выбор пород деревьев и кустарника должен производиться с учетом почвенно-климатические условий местности и конкретных особенностей рельефа. Чаще всего используются быстро растущие породы деревьев – береза, тополь белый, осина и т.д.

Подготовка площадок на заовраженных территориях является очень важным вопросом в природных условиях, характерных для нашей страны. На значительной территории Европейской части России густота овражно-балочной сети составляет 0,7…2,5 км/км², что приметно соответствует 5…15% площади таких районов. Образование оврагов и развитие существующей овражной сети всегда представляет большую угрозу для сельскохозяйственных угодий, населенных пунктов, дорожных сооружений.

Овраги представляют большие промоины, образуемые временными водотоками в поверхностных слоях грунта. Их глубина чаще всего составляет 10…20м, достигая иногда 60…80м, ширина исчисляется десятками метров, длина – сотнями метров, а иногда километрами (до 20км). При своем развитии овраг может вскрыть водоносный слой, что приводит к образованию постоянного водотока на дне такого оврага. В овраге различают вершину, т.е. наиболее высокий участок, откуда начинается овраг, и устье, где он выходит в равнину или реку. Овраги обычно растут вершиной вверх по склону с одновременным расширением и углублением. Скорость такого роста зависит от активности водотоков и сопротивляемости грунтов размыву. Обычно она составляет несколько метров в год, но может достигать и нескольких десятков метров в год. Со временем оврагообразующие процессы затухают, склоны оврага становятся пологими, овраг перестает расти, превращаясь в балку.

Борьба с овражной эрозией включет две группы мероприятий:

• организационно-хозяйственные (профилактические, пассивные),

• инженерные (коренные) мероприятия, включающие возведение инженерных сооружений и агролесомелиоративные мероприятия..

К организационно-хозяйственным (профилактическим, пассивным) относятся мероприятия, не требующие специальных инвестиций и предполагающие лишь различные ограничения и запреты. Это запреты на уничтожение растительности, ограничения выпаса скота на прилегающих склонах, ограничения или запреты распашки таких склонов и, особенно, создания борозд по склону вниз.

К инженерным (коренным) относятся мероприятия, связанные со значительными инвестициями и предполагающие, как уже отмечалось, возведение специальных инженерных сооружений и агролесомелиорацию территории. Такие мероприятия должны выполняться по проекту, разработанному достаточно квалифицированной организацией (т.е. имеющей соответствующую лицензию), и, как правило, прошедшему экологическую экспертизу. Они включают

• организацию поверхностного стока в зоне оврагов и прилегающих территорий;

• агролесомелиорация, включающая создание приовражных (прибалочных) лесных полос

• укрепление откосов и донных участков оврагов;

• выполаживание склонов оврагов, частичная или полная их засыпка;

Подобные мероприятия обычно применяются в комплексе, дополняя друг друга.

О сновной задачей организации поверхностного стока является предотвращение сброса поверхностных вод в овраги. Временные водотоки по возможности направляются в обход оврагов. Организация поверхностного стока на прилегающих к оврагу территориях включает устройство нагорных и водоотводных каналов (канав), специальных валов, т.е. примерно те же мероприятия, что и при защите от затопления (раздел 1.1), но обычно в меньших масштабах. В приовражной полосе создается (за счет вертикальной планировки) уклон поверхности от бровок оврага, при этом линия бровки устанавливается с учетом возможного уполаживания склонов. Целесообразно также устройство в этой полосе специальных валов, направляющих поверхностный сток в обход оврагов. Особенно тщательно следует защищать от поверхностных вод вершины оврагов. На рисунке 27 показан возможный вариант защиты верховья оврага.

Агролесомелиорация производится в соответствии с проектом, в котором указываются типы и схемы посадок, выбираемые в зависимости от почвенно-климатических условий, особенностей рельефа и наличия существующей растительности, что уже рассматривалось в разделе 2. Предпочтение обычно отдается быстрорастущим породам (береза, тополь белый, осина и т.д.). Ширина лесополос обычно составляет 12…24м, но в зоне вершин оврагов она принимается в 1,5 раза шире, чем в остальной части. В особо сложных случаях (большая водосборная площадь, крутые склоны и т.д.) ширина лесополос может быть дополнительно увеличенной (до 30…50м). При облесении оврагов с большим количеством ответвлений (отвершков) лесополосы проектируют вокруг каждого ответвления, если расстояния между ответвлениями более 100м, а при меньших расстояниях проектируют одну общую лесополосу, причем площадь между ответвлениями отводят под сплошное озеленение.

Укрепление откосов (склонов) производится различными методами в зависимости от размеров и состояния оврагов, ценности занимаемой ими территории, реальных возможностей организаций, занимающихся обустройством территории. Наиболее распространенным методом закрепления склонов оврагов была и остается посадка на них деревьев, кустарника, многолетних трав. Применяется также старый простой способ защиты склонов небольших оврагов путем устройства продольных плетневых оград с забивкой их в землю у подножия таких склонов. Как правило, такое укрепление дополняется посадкой деревьев и кустарника. В ответственных случаях применяются более эффективные современные методы, включающие, например, мощение камнем или железобетонными плитами склонов в зоне вершины оврага, где требуется особо надежная защита. На остальных участках оврагов такие дорогостоящие крепления применяются редко.

Укрепление донной части оврага, как правило, имеет целью уменьшить разрушительное действие временных потоков, появляющихся в овраге. Это особенно актуально, когда условия рельефа и размещения застройки таковы, что приходится, в нарушение основного правило борьбы с оврагами, допускать сброс поверхностных вод непосредственно в овраг. Вблизи вершины дно оврага должно защищаться особенно надежно. Здесь оно, как и склоны, может облицовываться плитами или мощением камнем, для вынужденного спуска воды в овраг делаются быстротоки, перепады и проч. На остальных участках обычно сооружается система запруд, иногда прокладываются лотки. Высота отдельных запруд обычно принимается 1…1,5м. Материалом запруд может служить бетонная или бутовая кладка, но в простейших случаях можно использовать плетневые стенки в один или два ряда с заполнением промежутка утрамбованной глиной и камнем. За запрудами могут располагаться водобойные колодцы из камня, при низких стенках – из 2…3 слоев дерна. Для укрепления участков дна между запрудами производится посадка кустарника у подошвы склонов (откосов), а в русловой зоне – посадка трав. В некоторых случаях посадка растительности на дне оврага оказывается достаточной защитой и без запруд.

Выполаживание склонов оврагов, частичная или полная их засыпка являются наиболее эффективными, но довольно дорогими мероприятиями. Полная засыпка оврагов обычно делается при небольшой их глубине – до 2…3м, глубокие овраги засыпаются, как правило, лишь на территориях больших населенных пунктов, где земля особенно дорога. При значительных размерах оврагов или балок, когда глубина их исчисляется десятками метров, может быть целесообразным террасирование их склонов.

Последовательность операций при выполаживании склонов оврагов, полной или частичной их засыпке примерно одинакова. Зона оврага разделяется на участки, и работы ведутся последовательно от участка к участку «снизу вверх», т.е. от устья оврага к его вершине. На рисунке 28 показана последовательность операций по выполаживанию или засыпке оврага. Работы ведутся сначала на участке 5, затем 4, 3 и т.д. Однако при наличии постоянных водотоков в овраге до выполаживания склонов или засыпки оврага на его дне сначала устраивается дренаж. Работы по устройству дренажа, напротив, ведутся «сверху вниз». т.е. от вершины к устью. При нумерации, принятой на рисунке 28 это означает, что работы по устройству дренажа сначала ведутся на участке 1, затем 2, 3 и т.д. Выполаживание склонов начинается только после завершения устройства дренажа.

П ри больших размерах оврагов оба вида работ (устройство дренажа и выполаживание склонов) могут совмещаться на каждом участке. Сначала прокладывается дренаж на верхнем участке, затем делается выполаживание склонов этого участка. После этого приступают к устройству дренажа на следующем участке, закончив который выполаживают склоны этого участка и т.д.

Дренаж может быть целесообразным и при наличии лишь временных водотоков на дне оврага. Этот вопрос решается при проектировании инженерной защиты в зависимости от конкретных условий. При значительной глубине оврага и большом объеме паводковых вод дренаж, как правило, рассматривается как обязательное мероприятие.

Территории полностью или частично засыпанных оврагов могут использоваться в градостроительных целях, т.е. для размещения парков, стоянок автомашин, спортивных площадок, а при необходимости зданий или инженерные сооружений любого уровня ответственности. В последнем случае, однако, затраты на подготовку основания и устройство фундаментов существенно возрастают, так как эти сооружения приходится возводить на значительных толщах насыпных грунтов.

Надежность строительства зданий и сооружений на насыпных грунтах обеспечивается методами, которые можно разделить на две группы:

• применение конструктивных решений фундаментов или надземных конструкций, гарантирующих нормальную работу объектов на насыпных грунтах;

• уплотнение насыпных грунтов оснований.

Конструктивные решения предполагают либо применение свайных фундаментов, либо приспособление возводимых объектов к повышенным осадкам.

В нашей стране в подавляющем большинстве случаев строительство на насыпных грунтах ведется на забивных сваях, что представляет наиболее простой вариант решения данной задачи. Свайные фундаменты в этих случаях проектируются с учетом нагрузки, передаваемой оседающим насыпным пластом на боковые поверхности свай («отрицательное трение»). Это означает, что расчетные нагрузки на сваи уменьшаются (на величину «отрицательного трения») в зависимости от толщины пласта насыпных грунтов и вида этих грунтов. Вопрос об учете этой дополнительной нагрузки изучен достаточно подробно, что нашло отражение в основном нормативном документе по проектированию свайных фундаментов (СНиП 2.02.03-85*). Во всех случаях сваи должны прорезать насыпной слой и надежно опираться на подстилающий материковый грунт.

Приспособление зданий к повышенным осадкам достигается путем повышения их жесткости за счет создания в стенах железобетонных поясов, армирования кладки, применения монолитных железобетонных подвалов. Этот метод, предложенный в нашей стране еще в 30-е годы, применяется довольно редко, но его эффективность убедительно подтверждается многими практическими примерами.

Стоимость работ по устройству фундаментов на насыпных грунтах существенно зависит от вида и способа отсыпки таких грунтов. Если овраг засыпается песком, то самоуплотнение насыпи происходит очень быстро (1,5…3 года), после чего деформации продолжаются лишь за счет осадок подстилающих слоев. Однако в большинстве случаев материалом засыпки служит местный глинистый грунт с включением органических материалов, который отсыпается сразу на всю глубину и зачастую должным образом не уплотняется. Самоуплотнение таких насыпей может продолжаться 15…25 лет.

Сроки стабилизации насыпей могут быть существенно сокращены и качество насыпи улучшено, если засыпку или выполаживание оврагов вести по технологии возведения профильных насыпей, т.е. насыпь укладывать послойно с доувлажнением и тщательным уплотнением каждого слоя (см. часть II, раздел 1.3.10). Устройство же насыпей, которые вообще не будут давать осадки, как правило, не реально, так как и при высоком качестве уплотнения, насыпь все равно может в течение нескольких лет давать осадки за счет сжимаемости подстилающих слоев материкового грунта. Тем не менее, возможны ситуации, когда принимается решение о возведении здания на засыпанном овраге при недостаточно уплотнившейся насыпи. В этих случаях может производиться дополнительное уплотнение.

П

Рисунок 29 Трамбовка для поверхностного уплотнения

грунтов:

1 – скоба для подъема трамбовки, 2 – отверстие в скове, 3 – кожух. 4 – поддон, 5 – вертикальная арматура, 6 – горизонтальная арматура

ри значительной мощности насыпного слоя (более 1,5м) уплотнение обычно выполняется путем трамбовки или устройства грунтовых свай. Эти способы уплотнения приемлемы для глинистых грунтов только при малой степени их водонасыщения (S_r < 0,5) или для песков (кроме пылеватых). Трамбование ведется тяжелыми трамбовками, сбрасываемыми с высоты 5…10м, для чего обычно используются краны-экскаваторы, оборудованные стрелой драглайна (см. часть II, рисунок 6г). Типичная конструкция железобетонной трамбовке показана на рисунке 29.

Масса трамбовок выбирается, исходя из толщины уплотняемого слоя. Так трамбовка массой 2…3т способна уплотнять грунт на глубину 1,5…2м, массой 4,5…5т – на 2,5…3т, массой 10т – на 5,5…6м и т.д.

Трамбование производится с перекрытием следов отдельными циклами при постоянном поворачивании стрелы по мере перехода от одного следа на другой. По каждому следу выполняется по два-четыре удара трамбовки. Для перехода от одного цикла на другой либо изменяется вылет стрелы, либо кран-экскаватов переезжает назад. До начала производства работ обычно выполняется опытное уплотнение грунтов для уточнения режима уплотнения, т.е. уточнения числа ударов по одному следу, правильности выбора массы трамбовки, оптимальной влажности и т.д.

Глубинное уплотнение грунтовыми сваями заключается в том, что в уплотняемом массиве пробивают ударным снарядом скважины с вытеснением грунта в стороны и созданием вокруг них уплотненных зон. Затем эти скважины заполняют местным грунтом с послойным уплотнением тем же снарядом. Используется навесное оборудование к крану-экскаватору, которое вкдючает направляющую штангу и пробивной снаряд в виде штанги с наконечником массой 3,5…5,5 т, диаметром 0,52…0,82м. Создаются скважины диаметром 0,7…1м и уплотненная зона радиусом 1,2…1,8м. Могут использоваться также станки ударно-канатного бурения, позволяющие делать скважины диаметром 0,5…0,55м и создается уплотненная зона радиусом 0,7…0,9м. Скважины располагаются обычно на расстоянии 2,5…5 их диаметров. Пробивку скважин, как правило. осуществляют при природной влажности грунта. При пробивке скважин положение мачты должно быть строго вертикальным. Скважины пробиваются через одну. Пропущенные скважины пробивают после полного заполнения предыдущих скважин грунтом. Для засыпки грунтового материала в скважины обычно используются малогабаритные бульдозеры, оборудованные специальными совками-дозаторами 0,25…0,3м ³. Перед началом работ обычно выполняется опытная проверка принятой технологии устройства грунтовых свай, и проводится необходимая корректировка технологических параметров.

При размещении на спланированных территориях парков, зеленых зон, скверов часто требуется большой объем работ по землеванию, т.е. нанескнию почвенного слоя на спланированную поверхность. В ряде случаев такая работа проводится методом гидронамыва. Это целесообразно, когда поблизости имеется заиленные водоемы, водотоки или большие болота, содержашие достаточное количество воды и сапропеля (или другого грунта с содержанием гумуса более 2%), и уклоны намываемой территории не превышают 0,015. Расчистку таких водоемов часто удается совмещать с упомянутым землеванием, что должно быть подробно проработано в проекте инженерной подготовки территории.

Намыв сапропеля или какого либо другого грунта, пригодного для почвенного слоя, производится так же, как и намыв любых других грунтов, рассмотренный в части II, в разделе 1.4. Особенностью такого намыва следует считать лишь большую продолжительность седиментации пульпы – выпадения твердых частиц в осадок. По этой причине карты намыва (прудки-отстойники) обычно проектируются в большем количестве, но меньших размеров, чем при намыве песка. Намыв ведется, как правило, безэстакадным способом. Общая толщина намыва почвенного слоя обычно не превышает 0,5…1,0м. Дамбы обвалования отсыпаются, как правило, бульдозерами из местного грунта. Высота таких дамб обычно составляет 1…1,25м, ширина поверху 0,5…0,7м.

. Контрольные вопросы:

5. Какими способами можно уменьшить затраты на реконструкцию рельефа?

6. Как обозначаются линии нулевых работ при выносе проекта в натуру?

7. В чем особенность использования лазерного луча при планировке площадок по сравнению с использованием его при откопке траншей?

8. Какие мероприятия включает борьба с овражной эрозией?

9. За счет чего обеспечивается надежность зданий и сооружений, возводимых на насыпных грунтах? Какой способ решения этой задачи чаще всего применяется в нашей стране?

10. Как уплотняются насыпные грунты, если они были уложены навалом без обеспечения нужной плотности?

11. В чем основная особенность намыва грунта, который будет служить почвенным слоем?