Рекомендации по проектированию и строительству габионных конструкций на автомобильных дорогах

1 Область применения 1

1.1 Отраслевой дорожный методический документ «Рекомендации по проектированию и строительству габионных конструкций на автомобильных дорогах» (далее – методический документ) является актом рекомендательного характера. 1

1.2 Настоящий методический документ содержит рекомендации по проектированию, строительству и мониторингу габионных конструкций, учитывающие особенности работы подобных сооружений на участках автомобильных дорог. 1

1.3 Методический документ рекомендован к применению проектными, строительными и эксплуатирующими организациями, а также государственными исполнительными органами управления дорожным хозяйством при соблюдении требований [1]. 1

2 Нормативные ссылки 2

3 Термины и определения 4

3.1 габион коробчатый: Сетчатый контейнер из металлической сетки проволочной крученой в форме параллелепипеда, заполняемый каменными материалами. 4

3.2 габион коробчатый с армирующей панелью: Сетчатый контейнер из металлической сетки проволочной крученой в форме параллелепипеда с армирующей нижней панелью, заполняемый каменными материалами. 4

3.3 габион матрацно-тюфячный: Сетчатый контейнер из металлической сетки проволочной крученой, с относительно малой высотой по отношению к другим размерам, заполняемый каменными материалами. 4

3.4 габион цилиндрический: Сетчатый контейнер из металлической сетки проволочной крученой в форме цилиндра, заполняемый каменными материалами. 4

3.5 габионные конструкции: Объемные сетчатые конструкции различной формы из металлической сетки проволочной крученой с шестиугольными ячейками, заполняемые каменными материалами. 4

3.6 габионные сетчатые изделия: Объемные изделия различной формы из металлической сетки проволочной крученой с шестиугольными ячейками, предназначенные для формирования габионных конструкций. 4

3.7 диафрагма: Сетчатая перегородка, применяемая для упрочнения габионного сетчатого изделия. 4

3.8 мишметалл: Сплав редкоземельных металлов с преобладающим содержанием церия и лантана. 4

3.9 покрытие сплавом цинка с алюминием и мишметаллом (гальфан): Покрытие стальной проволоки сетки сплавом цинка, содержащим 5 % алюминия и 0,01 % мишметалла. 4

3.10 проволока кромки: Проволока по контуру развертки сетчатого контейнера. 5

3.11 проволока обвязки: Проволока, используемая для соединения сопрягаемых граней и соединений габионных конструкций между собой. 5

3.12 сетчатый контейнер: Конструкция из металлической сетки проволочной крученой с шестиугольными ячейками, поставляемая с завода в виде спрессованных разверток, собираемых на строительной площадке в объемную конструкцию. 5

3.13 скрутка проволок: Свивка двух проволок в одном направлении на полный оборот 180°, проволоки вращаются в одном направлении, минимальное количество скруток три. 5

4 Общие положения 6

4.1 При проектировании, строительстве и эксплуатации сооружений из габионных конструкций на автомобильных дорогах необходимо соблюдать требования СП 34.13330 и СП 116.13330, а также учитывать рекомендации настоящего методического документа. 6

4.2 Описание типов габионных конструкций, а также требования к каменным и сетчатым материалам представлены в разделе 5 методического документа. 6

4.3 Срок службы габионных конструкций зависит от условий, в которых они эксплуатируются, и типа антикоррозийного покрытия проволоки, из которой они изготовлены (см. 5.3.4), и в среднем составляет: 6

4.4 Разработка проекта и расчет сооружений из габионных конструкций выполняется в соответствии с рекомендациями раздела 6 с учетом уровня ответственности защищаемого участка автомобильной дороги, его конструктивных и эксплуатационных особенностей, а также возможных изменений в окружающей среде в связи с постройкой данных сооружений. 6

4.5 Особенности габионных конструкций обусловливают их применение в качестве: 6

4.6 Проект сооружений из габионных конструкций должен отвечать требованиям СП 34.13330 об охране окружающей среды и при необходимости включать разработку комплекса природоохранных мероприятий, предусматривающих снижение уровня антропогенного вмешательства в природную среду и гарантирующих предотвращение в ней негативных процессов. 7

4.7 Строительство сооружений из габионных конструкций должно соответствовать техническим условиям и указаниям по производству работ, изложенным в разделе 7. 7

4.8 Для контроля работы сооружений из габионных конструкций в период их строительства и эксплуатации, а также в случае развития опасных геологических процессов на участке выполняется геотехнический мониторинг в соответствии с разделом 8 настоящего методического документа. 7

5 Описание габионных конструкций 8

5.1 Типы габионных конструкций 8

5.1.1 Габионные конструкции изготавливаются в соответствии с ГОСТ Р 52132 и по форме сетчатых каркасов подразделяются на следующие типы: коробчатые (см. 5.1.2), коробчатые с армирующей панелью (см. 5.1.3), матрацно-тюфячные (см. 5.1.4) и цилиндрические (см. 5.1.5). 8

5.1.2 Коробчатые габионные конструкции используются в основном для устройства подпорных стен различных видов или в качестве упоров в откосных сооружениях. Схема коробчатых габионных конструкций приведена на рисунке 1, а их основные размеры приведены в таблице 1. 8

5.1.3 В коробчатых габионных конструкциях с армирующей панелью в качестве армирующего полотна используются металлические оцинкованные сетки крученные с полимерным покрытием, которые являются продолжением дна габиона (рисунок 2). Изготовление армирующей панели в качестве отдельного элемента с последующим креплением к габиону не допускается. 8

Данный тип габионных конструкций используется при устройстве подпорных стен для армирования обратной засыпки в горизонтальном направлении. Основные размеры коробчатых габионных конструкций с армирующей панелью приведены в таблице 2. 9

5.1.4 Матрацно-тюфячные габионные конструкции (рисунок 3) применяются в качестве противоэрозионного крепления, противоразмывного фартука в берегозащитных сооружениях, служат для облицовки каналов в водопропускных и водоотводных сооружениях и т. п. Основные размеры матрацно-тюфячных габионов приведены в таблице 3. 10

5.1.5 Цилиндрические габионные конструкции (рисунок 4) применяются при создании подводных фундаментных частей берегозащитных сооружений, а также для выполнения берегоукрепительных работ, требующих незамедлительного вмешательства при ликвидации аварий. Когда высотное положение уровней воды или высокая скорость течения не позволяют вести откосно-береговую укладку коробчатых или матрацно-тюфячных габионов, цилиндрические габионы сбрасываются (скатываются) в воду после заполнения их камнем на краю откоса или на обочине дороги. Основные размеры цилиндрических габионных конструкций приведены в таблице 4. 11

5.1.6 Для усиления конструкций и облегчения работ по их устройству коробчатые (за исключением размеров 1,5х1,0х0,5 м и 1,5х1,0х1,0 м) и
матрацно-тюфячные габионы разделяются диафрагмами на секции по длине, а коробчатые с армирующей панелью – по ширине через 1 м (рисунки 1÷3). Марка и покрытие проволоки диафрагмы должны соответствовать марке и покрытию проволоки сетки, из которой выполнен габион (см. подраздел 5.2). 13

5.1.7 В случае необходимости дополнительного усиления противоположные стенки и диафрагмы коробчатых габионов могут быть соединены между собой проволочной стяжкой с равномерным шагом не более 0,35 м. 13

5.1.8 По согласованию с заказчиком конструкция, габаритные размеры и материал, из которого выполняются габионы, могут отличаться от указанных в настоящем методическом документе. 13

5.1.9 При проектировании и строительстве сооружений из габионных конструкций допускается изменять форму и геометрические размеры сетчатых каркасов и армирующих панелей, при условии обеспечения прочности и жесткости всех узлов соединений. 13

5.2 Требование к каменным материалам 13

5.2.1 Для заполнения габионных конструкций используется природный или искусственный каменный материал, обладающий необходимой прочностью, морозостойкостью и водостойкостью, получаемый дроблением изверженных, осадочных и метаморфических горных пород. На наиболее ответственных сооружениях предпочтительно использовать каменные материалы изверженных (базальт, гранит, диабаз, диорит и т. п.) и метаморфических пород. Допускается использование местного каменного материала с соответствующими характеристиками. 13

5.2.2 Требуемая средняя плотность каменного материала для габионных конструкций определяется исходя из расчета устойчивости всего сооружения (см. подраздел 6.3), при этом для подводных частей и зоны переменного уровня воды плотность камня рекомендуется назначать не менее 2300 кг/м3. 14

5.2.3 Укладка камня в габион должна обеспечивать насыпную плотность каменного материала не менее 1750 кг/м3 с пористостью n = 0,25÷0,40. При проектировании также необходимо учитывать возможность частичного самоуплотнения материала наполнения габионных конструкций под действием вертикальных нагрузок, для этого объем каменного материала следует увеличивать на 5 % сверх расчетного объема. 14

5.2.4 Минимальный размер камня должен быть не менее 1,3 размера ячейки сетки. Для габионов, эксплуатирующихся в подводных условиях или в зоне переменного уровня воды, минимальный размер камня должен быть не менее 1,5 размера ячейки сетки. 14

Максимальный размер камня для коробчатых и цилиндрических габионов следует принимать не более 250 мм, а для матрацно-тюфячного габионов – не более 2/3 высоты матраца. Для габионных конструкций, используемых в условиях волнового воздействия, размер камня определяется расчетом в соответствии с подразделом 6.5. 14

5.2.5 Для заполнения коробчатых габионных конструкций допускается применять камень меньшего размера, чем указано в 5.2.4. В этом случае укладка данного материала должна производиться равномерно по внутренней полости габиона (в середине каркаса), при этом мелкий камень должен располагаться на расстоянии не менее 250 мм от лицевой стороны, 200 мм от тыльной стороны и 150 мм от нижней стороны габиона (рисунок 5). 14

5.2.6 Прочность на сжатие каменного материала должна составлять не менее: для изверженных пород – 90 МПа, метаморфических – 60 МПа, осадочных – 50 МПа. При эксплуатации габионных конструкций в зоне переменного уровня воды прочность на сжатие для метаморфических пород рекомендуется принимать не менее 90 МПа, для осадочных – не менее 75 МПа. 15

5.2.7 Морозостойкость каменных материалов, используемых в габионных конструкциях, для изверженных горных пород должна приниматься не ниже F100, для метаморфических и осадочных пород – не ниже F50. При эксплуатации габионных конструкций в зоне переменного уровня воды морозостойкость каменных материалов рекомендуется принимать в зависимости от среднемесячной температуры наиболее холодного месяца в году: при температуре от 0 °С до минус 10 °С включительно – F100, от минус 10 °С до минус 20 °С – F150, ниже минус 20 °С – F200. 15

5.2.8 Для габионных конструкций, подвергающихся воздействию воды, коэффициент размягчаемости (показатель снижения прочности при погружении в воду) должен составлять не ниже: для метаморфических и изверженных пород – 0,9; для осадочных – 0,8. 15

5.2.9 Устойчивость структуры камня против всех видов распадов (потеря массы при распаде) должна составлять не более 5÷10 %. 16

5.2.10 В обоснованных случаях допускается применение каменных материалов с худшими характеристиками, чем указано в 5.2.2÷5.2.9, с обязательным учетом в проекте изменения их физико-механических характеристик во времени. 16

5.3 Требование к сетчатым материалам 16

5.3.1 Для габионных конструкций в соответствии с ГОСТ Р 51285 применяется металлическая сетка проволочная крученая с шестиугольными ячейками, изготовленная из низкоуглеродистой термически обработанной стали (рисунок 6). Для усиления конструкции по краям габион упрочняется проволокой, имеющей больший диаметр, чем проволока основной сетки. Диаметр проволоки сетки и кромки, а также размеры и предельные отклонения ячеек приведены в таблице 5. 16

5.3.2 Габионные конструкции в соответствии с ГОСТ Р 52132 изготавливаются из: 16

5.3.3 Временное сопротивление проволоки разрыву должно составлять от 340 до 540 Н/мм2, а минимальное удлинение – 12 % на базовой длине образца 100 мм. 18

5.3.4 Проволока сетки должна иметь плотное антикоррозийное покрытие, тип которого определяется проектом в зависимости от степени ответственности сооружения и ожидаемой интенсивности коррозии проволоки в период эксплуатации. По виду покрытия проволоки сетки в соответствии с ГОСТ Р 51285 подразделяются на: 18

5.3.5 Защитная полимерная оболочка применяется в случае эксплуатации габионных конструкций в условиях повышенной агрессивности окружающей среды. В качестве полимерной оболочки рекомендуется использовать поливинилхлоридный пластик или полиэтилен. 18

5.3.6 Для соединения граней габионных конструкций (торцевых стенок и диафрагм) между собой используется проволока обвязки и стяжки диаметром 2,2 мм. Марка и покрытие проволоки обвязки и стяжки должны соответствовать марке и покрытию проволоки сетки. 18

В габионных конструкциях не допускается разрыв проволоки обвязки и стяжки. В случае необходимости концы проволоки допускается сращивать надставкой, скруткой или сваркой. Расход проволоки для связывания каркасов любых габионных конструкций составляет 3÷5 % от их общего веса. 18

6 Указания по проектированию и расчету габионных конструкций 19

6.1 Основные положения проектирования габионных конструкций 19

6.1.1 При разработке проектных решений сооружений из габионных конструкций необходимо учитывать их две ключевые особенности: гибкость объемных сетчатых каркасов (см. 6.1.2) и проницаемый ячеистый тип конструкций (см. 6.1.3). 19

6.1.2 Гибкость сооружений из габионных конструкций позволяет им без разрушения следовать за деформациями, вызванными неравномерными осадками и размывом основания, температурными напряжениями, что исключает необходимость устройства температурно-осадочных швов. Гибкость габионных конструкций также улучшает работу всего сооружения в условиях действия динамических воздействий, в том числе и сейсмических. 19

6.1.3 Проницаемость сооружений из габионных конструкций для грунтовых и паводковых вод обусловливается ручной укладкой каменного материала, при которой их пористость достигает 0,25÷0,40. Данная особенность позволяет исключить возникновение гидростатических нагрузок и снизить затраты на устройство обратного фильтра. Однако следует учитывать, что со временем габионные конструкции имеют способность аккумулировать в себе частицы грунта. Это способствует повышению прочности конструкций, но снижает их проницаемость. В ряде случаев, когда выход грунтовых вод на лицевую грань габионного сооружения не допускается, требуется предусматривать соответствующие дренажные мероприятия. 19