Назначение укрепления земляного полотна.
Поверхностная вода, стекая пр откосам насыпей и выемок, частично впитывается ими, а иногда и размывает их. Особенно хорошо впитывают воду и легко размываются ничем не защищенные поверхности. Поэтому там, где существует угроза размыва, поверхности земляного полотна укрепляют.
Для сохранности земляного полотна, подвергающегося воздействию речных и морских вод или затоплению грязевыми потоками (сели), а также имеющего откосы из сильно выветриваемых скальных пород, устраивают защитные сооружения и покрытия.
Постоянные укрепления.
Посевом трав укрепляют откосы выемок и незатопляемые откосы насыпей. Для посева трав отбирают семена с густой стелющейся корневой системой и кустящейся многолистной наземной частью. При непригодности грунтов для произрастания трав укрепляемые поверхности покрывают слоем растительного грунта толщиной 5—10 см.
Одерновкой укрепляют откосы, подверженные размыву проточными водами. Чтобы корневая система не нарушалась, толщина дернин берется 6—9 см. Укрепление откосов дерном возможно в трех видах (рис. 16): сплошной одерновкой плашмя, одерновкой в клетку, одерновкой в стенку (в тычок). Перед одерновкой сплошь и в клетку поверхность рыхлят и планируют.
Рис. 16. Одерновка откосов: а — в клетку; б — плашмя; в — в стенку
Сплошной одерновкой плашмя укрепляют откосы мокрых выемок, а также нижнюю часть откосов глубоких выемок, где посев трав не допускается. Дернины укладывают вплотную одна к другой. Каждую дернину прибивают четырьмя деревянными спицами, удерживающими ее, пока корни не прорастут в грунт.
При одерновке в клетку ленты дерна укладывают под углом 45° к горизонтали по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Образующиеся клетки засыпают растительной землей заподлицо с дерном. Ширину дерновых лент принимают 20—25 см.
Одерновкой в стенку укрепляют откосы земляного полотна в тех случаях, когда они подвержены размыву речными водами. Дерны при этом укладывают на откосе, обработанном уступами так, чтобы получалась ступенчатая накладка дернин с перекрытием, и прикрепляют их спицами длиной 0,3—0,4 м и ивовыми кольями длиной 0,75—1,5 м.
Укрепление откосов камнем возможно в виде одиночного, двойного мощения и в плетнях (рис. 17).
Рис. 17. Укрепление откосов камнем: а — одиночное мощение; б — двойное мощение; в — мощение в плетнях
Для одиночного мощения применяют камень твердых пород размером от 15 до 30 см, который укладывают по слою мха, камыша или соломы толщиной 5—10 см или по слою щебня толщиной 10—15 см. Для уменьшения пустот камень укладывают с подбором, трамбуют его, а пустоты заполняют мелким щебнем. У подошвы откоса мостовую заглубляют в грунт заподлицо с ним.
При двойном мощении камень укладывают в два ряда. Нижний ряд укладывают из более мелкого камня на подготовленное основание, как и при одиночном мощении.
Подобно откосам насыпей, укрепляют дно и откосы водоотводных канав, имеющих большой уклон, но камень для их мощения применяют меньших размеров (15—18 см).
Мощение в плетнях — более прочное укрепление откосов. Остовы клеток образуют из угловых кольев длиной 1,2—1,5 м и промежуточные длиной 0,75—1 м. Колья забивают перпендикулярно откосу на глубину не менее 0,5 м. Между кольями заплетают плетень и внутри клеток выполняют одиночное или двойное мощение. У подошвы насыпи мостовую заглубляют. Плетневые клетки не применяют, если откос подвергается воздействию льда.
Укрепление откосов камнем вновь не применяется, так как работы по их устройству трудоемки и не поддаются механизации.
При возникновении угрозы размыва в пределах подводной части откоса его укрепляют каменной наброской. Кроме описанных выше, применяют и другие виды постоянных укреплений, в том числе: монолитные бетонные или сборные железобетонные плиты; кустарниковые и древесные насаждения; торкретирование (нагнетание цементного раствора под давлением по металлической сетке).
Временные укрепления.
Одним из часто применяемых видов временных укреплений являются легкие и тяжелые фашины, тюфяки (рис. 18).
Легкие фашины представляют собой связанные пучки свежесрубленного ивового или другого гибкого хвороста, очищенного от листьев и тонких ветвей. Фашины прикрепляют к откосу насыпи кольями. Через каждый метр по длине фашины перевязывают проволокой или просмоленной веревкой.
Внутрь тяжелой фашины закладывают гальку или булыжник.
Фашинные тюфяки готовят из хворостяных щитов, между которыми закладывают камни. Щиты между собой перевязывают проволокой.
Габионами укрепляют поверхности, подверженные сильным ударам льда или камней. Габионы — это проволочные ящики цилиндрической или прямоугольной формы, заполненные камнем (рис. 19). Их укладывают обычно при спаде воды в сухое время или зимой. В исключительных случаях укрепление габионами выполняют сбрасыванием их в воду.
Рис. 18. Временные укрепления из фашинных материалов: а — фашина обычная; б — фашина тяжелая; в — карабура
В качестве временных защит применяют еще хворостяные выстилки из ивовых прутьев. Хворост укладывают внахлестку комлями вниз на слой соломы, сена или камыша. Закрепляют хворостяную выстилку жердями, которые укладывают поперек прутьев хвороста и прикрепляют к откосу земляного полотна кольями.
Против инфильтрации (впитывания) поверхностных вод в откосы оползневых массивов и стенки водоотводов применяют уплотнение поверхностного слоя рыхлых грунтов, сплошную одерновку, покрытие грунтобетоном, а также другими видами водоупорных одежд, обладающих вязкостью.
Регуляционные сооружения.
Для защиты подтопляемых откосов от размыва служат регуляционные сооружения. Они снижают скорость течения водных потоков непосредственно у земляного полотна или отклоняют струи от полотна и искусственных сооружений и направляют их в отверстия этих сооружений. К таким регуляционным сооружениям относятся бермы, траверсы, дамбы (рис. 20) с соответствующей защитной одеждой.
Когда земляное полотно проходит по берегу моря, для предупреждения разрушения его волнами устраивают волноломы, буны и волнобойные стены.
Буны представляют собой дамбы, уходящие от берега в море. Они препятствуют уносу волнами пляжа, т. е. песчаных и гравийно-галечных отложений на берегу моря. Пляж необходим для того, чтобы смягчать удары волн и предупреждать разрушение берега.
Волноломы — это продольные стены, установленные на некотором расстоянии от берега. Они ослабляют силу волн и способствуют накоплению пляжа.
Рис. 20. Регуляционные сооружения:
1 — траверсы; 2 — струенаправляющие дамбы; А — расстояние от берега до границы разлива реки
Рис. 21. Волноотбойная стена:
1 — железобетонные сваи; 2 — кладка стены; 3 — подготовка из бетона; 4 — выкладка из камня; 5 — песчано-гравийный балласт; 6 — утрамбованный глинистый грунт; 7 — дери в два слоя корнями вверх; 8 — дренажные окна; 9 — облицовка из естественного штучного камня
Рис. 19. Проволочные ящики для габионов: а — прямоугольный; б — цилиндрический; 1 — каркас из прутковой стали диаметром 6—8 мм; 2 — сетка из оцинкованной проволоки диаметром 2,5— 4 мм; размер ячеек сетки 8X8 см
Волноотбойные стены — это массивные, покоящиеся на прочных фундаментах или на сваях стены, одной стороной поддерживающие откос насыпи, а другой — отражающие морские волны (рис. 21).