Обустройство, укрепление откосов

Откосы представляют собой искусственно созданную наклонную поверхность, ограничивающую естественный или насыпной массив грунта, расположенный между горизонтальными участками, различающимися по высоте. Откосы всегда широко использовались при создании объектов ландшафтной архитектуры и садово-паркового искусства, особенно на сложном рельефе. Откосы также проектируют для укрепления береговых линий и при необходимости преобразования склонов с помощью террасирования. Простота устройства откосов, их устойчивость и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры.

Откос как инженерное сооружение характеризуется высотой А, длиной горизонтального заложения l и крутизной в относительных единицах. Крутизну откоса принято выражать в виде отношения его высоты, принятой за единицу, к длине заложения (например 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 2 и т.д.). На плане поверхность откоса изображают чередующимися короткими и длинными штрихами, направленными по уклону от верхней бровки откоса к его подножью. Ширина полосы откоса в плане соответствует длине заложения (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Откос: а — основные элементы: 7 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h — высота заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

На объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется избегать размещения откосов высотой более 2,5... 3,0 м, что обусловлено сложностью их укрепления и эксплуатации.

Устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, высоты и крутизны откоса, а также от его местоположения и уровня нагрузки.

Для естественных откосов существуют максимальные величины углов наклона к горизонтальной поверхности, которые позволяют удерживать грунт в достаточно стабильном состоянии (табл. 5.2).

Рис. 5.9. Деформация откоса: 1 — кривая сдвига; 2 — деформация откоса при оползании; h — высота заложения откоса; Мс — момент сил

Основным видом деформации откосов является их оползание (рис. 5.9). Разрушение откоса может происходить внезапно или проявляться в виде длительного оползания, что чаще наблюдается на глинистых грунтах.

Возможными причинами разрушения откосов обычно становятся излишняя крутизна, увлажнение грунта, увеличение нагрузки на гребне или динамическое воздействие.

Для повышения устойчивости высоких откосов и предотвращения возможного сползания грунта в середине откоса размещают горизонтальную площадку — берму; при этом нижнюю часть откоса проектируют более пологой, чем верхнюю (рис. 5.10, а). Ширина бермы зависит от высоты откоса. Например, для откоса высотой более 6 м ее ширина должна быть не менее 1,5...2 м.

Рис. 5.10. Преобразование склонов для повышения их устойчивости: а — устройство бермы 1; б — террасирование склона; iт — уклон террасы; iс — уклон склона; h — высота террасы; b — ширина террасы

При террасировании склонов крутизной более 60 %о расчет ширины террасы b выполняется по формуле (рис. 5.10, б):

b — h/(iс — iт),

где h — заданная высота террасы; iс — существующий уклон склона; iт — заданный уклон террасы.

Откосы можно устраивать как путем выемки грунта, так и путем насыпи грунта. Устойчивость последних при прочих равных условиях будет ниже, что связано с неизбежно возникающей просадкой грунта. Основные способы формирования откосов путем срезки и насыпи грунта представлены на рис. 5.11. Для отсыпки оснований откосов используют суглинистые или супесчаные фунты. Грунт насыпают послойно, тщательно уплотняя и увлажняя его водой (из расчета 15 л на 1 м2).

Повысить устойчивость откосов можно различными способами: уменьшением крутизны (уположением откоса); дренированием откоса; закреплением грунтов тела откоса; укреплением поверхности откоса.

Укрепление откосов преследует две основные цели:

• защита наклонной части откоса от поверхностной эрозии, возникающей под воздействием осадков и ветра;
• повышение устойчивости насыпной массы грунта в стабильном состоянии за счет баланса воздействующих на него сил.

Рис. 5.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта: а — уполаживание склона; б — устройство бермы срезкой грунта; в — устройство бермы насыпкой грунта; г — насыпь грунта на ступенчатый срез; «+» — насыпь; «-» — выемка

Выбор материала и технологии для укрепления откоса зависит от местоположения откоса, предполагаемого уровня механических нагрузок, крутизны склона и эстетических качеств формируемой среды.

В зависимости от расположения откосы могут быть сухими и влажными (открытые русла водоемов). В этом подразделе мы рассмотрим некоторые основные способы укрепления сухих откосов, а способы укрепления влажных откосов рассмотрены в подразд. «Устройство водоёмов-копаней».

Рис. 5.12. Укрепление откосов посадкой кустарников: а — горизонтальная укладка черенков; б — посадка с использованием плетней; в — закрепление камнем; г — посадка на ступенчатых выемках

Укрепление откосов может выполняться с помощью простейших способов, например посева трав или посадки кустарников (рис. 5.12), которые своими корнями способны удерживать слой грунта, предотвращая его размывание. Для достижения быстрого эффекта может использоваться одерновка или закрепление пластин дерна на поверхности склона с помощью шпилек. Если в качестве верхнего покрытия откоса используется газон, то на грунт основания насыпают слой растительной земли толщиной не менее 10... 15 см, который планируют по проектным отметкам. При этом для лучшего удержания растительного слоя основание отсыпают ступенчато. 

Хороших результатов в укреплении откосов позволяет добиться использование современных материалов и технологий, таких как габионные конструкции, георешетки, геотекстильные материалы, газонные решетки, выпускаемые зарубежными и отечественными производителями. Их применение позволяет повысить устойчивость возводимых насыпей и стабилизацию грунта на естественных склонах и проектируемых откосах. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в грунте на георешетки, имеющие высокую прочность. У различных производителей имеются запатентованные технологии укладки и крепления материалов. Их основные приемы изображены схематически на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций: а — габионные конструкции, заполненные камнем; б — габионные конструкции, заполненные грунтом с посевом газонных трав: 1 — геотекстиль

Материалом для габионов является оцинкованная металлическая сетка двойного кручения с ячейками в виде шестигранника. Из нее производят контейнеры, чаще всего в форме параллелепипеда, заполняемые на месте строительства камнем. Габионы устанавливают один на другой, связывая их между собой, что позволяет сформировать конструкцию требуемой конфигурации и высоты. Впоследствии происходит их зарастание травой и мелким кустарником и они становятся частью ландшафта. Габионные конструкции, как и подпорные стенки, позволяют формировать устойчивые вертикальные поверхности. Кроме того, при меньшей высоте контейнеров возможно укрепление наклонных поверхностей до крутизны 1:2. В этом случае возможно заполнение габиона грунтом, который для предотвращения вымывания укладывают на геотекстиль. На таком откосе возможно последующее устройство газона и посадка цветочных растений.

Рис. 5.14. Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток: а — укрепление поверхности; б — армирование массива грунта; 1 — трехмерная георешетка; 2 — геотекстиль

Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток осуществляется способами, представленными на рис. 5.14. При необходимости укрепления поверхности откосов с целью удержания на его поверхности растительного грунта используются трехмерные георешетки. Они пришпиливаются к поверхности с помощью специальных креплений, затем на них высевают семена газонных трав и засыпают небольшим слоем земли. Также для защиты поверхности откоса от эрозии используют укрывные материалы из разных видов естественных волокон (солома, кокос), закрепленных на синтетической основе. Их разложение способствует улучшению почвенных условий за счет увеличения гумусового слоя, что стимулирует лучшее задернение склонов.

Актуально укрепление откосов для повышения устойчивости насыпей, особенно при использовании слабых фунтов с низкой несущей способностью или в случае недостаточной площади для размещения откоса с пологим склоном. Армирование (прослаивание) массива грунта горизонтальными слоями геотекстильных материалов или георешетками из синтетических волокон или металлической сетки двойного кручения позволяет предотвратить оползание и сдвиг фунта.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхней бровки откоса пешеходных дорожек и площадок, при высоте откоса более 2,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).