Профилактические и прогностические мероприятия

Большую часть потенциальных оползней можно предотвратить, если своевременно принять меры в начальной стадии их развития. Среди различных мероприятий особенно важное значение имеют контроль и прогнозирование оползневых процессов. Они необходимы для обеспечения:

– расположения объектов в безопасных местах;

– своевременного предупреждения возникновения новых оползней;

– предотвращения опасного объема и скорости смещения уже существующих оползней;

– выявления необходимости борьбы с оползнями;

– возможности эксплуатации объектов без укрепления склона.

Для предотвращения возникновения оползней необходимо организовать контроль за состоянием склонов и соблюдением охранно-противооползневого режима, а также проводить комплекс противооползневых мероприятий с учетом гидрогеологических условий и характеристики оползневого участка. Необходимые для этого данные наносят на крупномасштабные карты. На них должны быть указаны: устойчивость склонов; возможность производства земляных работ; гидрогеологические условия района; возвышенности и косогоры; места расположения стоков, дренажных бассейнов, затопляемых участков и распределение подземных вод. На эти же карты наносят места прошлых оползней и районы возможного оползания. К карте прилагается пояснительная записка с подробным описанием оползневого района (участка).

В пределах участков, где возможно возникновение оползней, организуется постоянное наблюдение для выявления причин возникновения оползневых перемещений, изучения их динамики и разработки комплекса противооползневых мероприятий. Наблюдение ведется специально назначенными постами из состава работников оползневых станций, в задачу которых входит контроль за колебаниями уровней воды в колодцах, дренажных сооружениях, буровых скважинах, реках, водохранилищах и озерах, за режимом подземных вод, скоростью и направлением оползневых подвижек, за выпадением и стоком атмосферных осадков.

На наиболее ответственных участках такие посты оборудуют створы глубинных реперов и ведут за ними наблюдение. В качестве реперов используют буровые штанги длиной 2–2,5 м. В районах глубокого промерзания оползневого грунта штанги–реперы устанавливают на глубину до 3 м и заливают раствором цемента. Данные о колебаниях уровней подземных вод и их влиянии на устойчивость склонов, а также конкретные сведения об оползневых смещениях оползневые станции представляют ежегодно в виде краткого отчета в управление инженерной защиты города и штаб ГО города. На основании результатов наблюдений выявляются участки, где ожидается развитие оползней, а также выполняют работы на участках, где зафиксировано смещение земляных пород. Определяют силы и средства, необходимые для обеспечения противооползневых мероприятий. Имея перечень, расположенных на участках ожидаемого развития оползней, можно прогнозировать возможный ущерб.

Противооползневые мероприятия по своему характеру разделяются на две группы: пассивные и активные.

К пассивным относятся охранно-ограничительнные мероприятия:

– запрещение подрезки оползневых склонов и устройства на них всякого рода выемок;

– недопущение различного рода подсыпок, как на склонах, так и над ними, в пределах угрожающей полосы;

– запрещение строительства на склонах и на указанной полосе сооружений, прудов, водоемов, объектов с большим водопотреблением без выполнения конструктивных мероприятий, полностью исключающих утечку воды в грунт;

– запрещение взрывов и горных работ вблизи оползневых участков;

– запрещение устройства водонепроницаемых пластырей в зоне выплывания грунтовых вод;

– охрана древесно-кустарниковой и травянистой растительности;

– запрещение неконтролируемого полива земельных участков, а иногда и их распашки;

– запрещение устройства водопроводных колонок и постоянного водопровода без устройства канализации;

– недопущение сброса на оползневые склоны ливневых, талых, сточных и других вод;

– залесение оползневых территорий.

К активным относятся противооползневые мероприятия, проведение которых требует устройства инженерных сооружений:

– подпорных конструкций – для предотвращения оползневых процессов;

– подпорных стенок – на сравнительно небольших оползнях, на склонах при нарушении их устойчивости в результате подрезки и подмывок;

– контрбанкетов – у подошвы действующего или потенциального оползня, своим весом препятствующих смещению земляных масс;

– свайных рядов – для укрепления оползневых склонов в период временной стабилизации оползней, имеющих относительно малую (до четырех метров) мощность смещенного тела (бетонные, железобетонные и стальные сваи располагают в шахматном порядке в несмещаемой породе на глубину 2 м.;

– сплошных свайных, или шпунтовых рядов (тонких стенок) (устанавливаются реже других удерживающих сооружений вследствие их высокой стоимости).

Борьба с оползнями основана на обеспечении устойчивости склона.

Общими противооползневыми мероприятиями для оползней всех видов являются:

– отвод поверхностных вод, притекающих к оползневому участку со стороны (устройство нагорных канав);

– отвод атмосферных вод с поверхности оползневого участка;

– разгрузка оползневых склонов (откосов), террасирование склонов;

– посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав на поверхности оползневых склонов;

– спрямление русел рек и периодически действующих водотоков, подмывающих основание оползневых склонов;

– берегоукрепление (буны, донные волноломы, струенаправляющие устройства, защитные лесонасаждения и др.) в основании подмываемых оползневых склонов;

– отсыпка (намыв) земляных (песчаных, гравийных, каменных) контрбанкетов у основания оползневых склонов.

Противооползневые меры механического удержания земляных масс в равновесии включают: перераспределение земляных масс на оползневых склонах (планировка склона и его террасирование); устройство подпорных стенок; возведение контрбанкетов, контрфорсов, свайных рядов и др.

Подпорные стенки целесообразно устраивать при сравнительно небольших оползнях на склонах при нарушении их устойчивости (подрезки, подмывки и др.). Подпорные стенки устраиваются из сборного железобетона или обожжённого кирпича и камня. Для повышения устойчивости подпорных стенок устраивают застенный дренаж. При расчете подпорных стенок необходимо определить оползневое давление на стенку, а также временную нагрузку на откос и непосредственно на стенку.

Контрбанкеты являются эффективным противооползневым мероприятием. Они устраиваются у подошвы действующих или потенциальных оползней и своей массой препятствуют смещению оползневого грунта. Протяженность контрбанкета определяется размерами оползня, ширина и высота – в зависимости от устойчивости оползневой массы. Контрбанкеты устраиваются из грунта, в отдельных случаях из бутового камня, укладываемого в основании оползня в виде призмы. На поверхности контрбанкетов должны быть предусмотрены мероприятия по отводу поверхностных вод и борьбе с эрозией почв.

Контрфорсы – подпорные сооружения, удерживающие грунт склонов и откосов от смещения, и врезающиеся подошвой в устойчивые слои грунта. Обычно возводятся из каменной кладки на цементном растворе, бетона или бутобетона. По своей конструкции могут быть дренажными или без дренирующих элементов. В основании дренажа контрфорсов рекомендуется укладывать водоотводные трубы (асбестовые, керамические, бетонные) диаметром 150–200 мм.

Свайные ряды (сваи-шпонки) применяются в период временной стабилизации оползней, имеющих небольшую (до 4 м) мощность смещаемого тела. Чтобы не нарушить устойчивость склона при забивке целесообразно устанавливать сваи в предварительно пробуренные скважины. Можно использовать непригодные рельсы и стальные трубы диаметром 300–400 мм с последующей заливкой их бетоном. Размещать свайные ряды необходимо в нейтральной или пассивной (контрфорсной) части оползня.

Отвод поверхностных вод обеспечивают устройством системы нагорных канав, лотков и ограждающих валов. Если рельеф оползневых склонов сильно пересечен, то целесообразно на водоотводных канавах устраивать перепады, быстротоки, шахтные или консольные водосбросы.

Дренирование склонов по конструкции бывает четырех типов: горизонтальные (трубчатые) дренажи-преградители; дренажные галереи; вертикальные и комбинированные дренажи.

Горизонтальные дренажи применяются при неглубоком (до 4–8 м) залегании водоупора, так как их укладывают в открытые траншеи. Для устройства дренажа могут применяться керамические, бетонные или асбестоцементные трубы. Диаметр и тип труб определяются гидравлическим расчетом и зависят от агрессивности подземных вод. Для проверки работы дренажа по его трассе устраивают смотровые, поворотные и перепадные колодцы. Такие типы дренажей рекомендуется устраивать на остановившихся оползнях или в местах, где им не угрожают оползневые смещения. Для удаления воды, содержащейся в трещинах и пустотах движущегося оползневого тела, целесообразно применять простейшие конструкции фашинного дренажа, так как этот тип дренажа и способен выдерживать значительные деформации, создаваемые небольшими подвижками.

Дренажные прорези применяются на движущихся оползнях. При массовом (площадном) выклинивании подземных вод на стабилизировавшихся оползневых склонах или устойчивых оползневых террасах целесообразно применять пластовые дренажи.

Дренажные галереи эффективны в местах глубокого залегания водоносного горизонта, питающего оползневый склон водой, при значительной водообильности и хорошей водоотдаче грунтов. Их включают только в общий комплекс противооползневых мероприятий из-за трудоемкого и дорогостоящего устройства.

Вертикальные дренажи (буровые скважины или шахтные колодцы) применяют при дренировании одного или нескольких водоносных горизонтов при большой глубине их залегания. Отвод воды из вертикальных дренажей производится в специальные водосборные галереи.

Комбинированные дренажи представляют сочетание горизонтальных и вертикальных дренажей, объединенных в одну систему. Они широко применяются на оползневых склонах с несколькими глубоко залегающими водоносными горизонтами, разделенными водоупорными пластами.

Для борьбы с оползнями можно использовать и простейшие инженерные сооружения: нагорные канавы и дренажи.

Нагорные канавы предназначены для отвода воды с поверхности оползневого участка. Их устраивают глубиной 0,6–1,5 м выше верхней границы оползневого участка. Канавы рекомендуется отрывать, по возможности прямыми, без резких изломов и поворотов, так как в таких местах обычно изменяется скорость течения воды и происходит отложение наносов. В результате сечение канав уменьшается и они не могут пропускать расчетное количество воды. На оползнях глубиной до 2 м канавы можно отрывать поперёк оползня, в этом случае ширина канавы должна быть в 3–5 раз больше ее глубины.

Для дренирования оползневых склонов можно использовать систему поперечных дренажей в сочетании с дренажами-прорезями, устраиваемыми вниз по склону.

Поперечные дренажи со сплошным заполнением представляют собой траншею глубиной 2–3 м, заполняемую (полностью или частично) щебенкой или хворостом. Уклон дна траншеи должен быть не менее 0,005.

В щебенчатых дренажах (рис. 2.9, 2.10) траншею в средней части заполняют щебнем или камнем, а в боковых частях – глинобетоном или хорошо промытым крупнозернистым песком.

Эффективное средство закрепления крутизны оползневых склонов – посадка древесной и кустарниковой растительности в комплексе с посевом многолетних дернообразующих трав. Корневая система деревьев и кустарников связывает верхние слои почвы с нижележащими слоями, предупреждая возможное сползание почвогрунтов вниз по склону. Закрепление склонов с помощью лесонасаждений особенно эффективно при борьбе с оплывинами и неглубокими оползнями–потоками. Высаживать их рекомендуется поперек склона рядами на расстоянии до 1,5 м один от другого.

Для закрепления оползневых склонов и защиты их от эрозии можно использовать дернообразующие однолетние и многолетние травы, корневая система которых хорошо защищает почву от размыва.

Для закрепления берегов рек, водохранилищ и морских обрывов целесообразно применять откосные покрытия из железобетонных плит на сплошных гравийно-песчаных обратных фильтрах.

Рис. 2.9. Устройство щебенчатого дренажа:

1 – песок; 2 – глина; 3 – гравий; 4 – камень; 5 – глинобетон

Рис. 2.10. Размещение дренажной траншеи на оползневом склоне:

1 – песок; 2 – дренажная траншея; 3 – застой воды; 4 – плотная глина

Оптимальный комплекс сооружений противооползневой защиты устанавливается в следующем порядке: составляется схема расположения объектов на оползнеопасной территории; определяется характер их влияния на оползнеобразующие факторы в процессе застройки и эксплуатации проектируемых сооружений (повышение напряженного состояния пород склонов, изменение уровней грунтовых вод, уменьшение прочностных характеристик пород и др.); оценивается изменение коэффициента устойчивости склонов; выбирается вид сооружений противооползневой защиты и для каждого из них определяется степень повышения коэффициента устойчивости; оценивается возможность использования сооружений противооползневого комплекса для выполнения функций отдельных конструкций объектов застройки.

В общем виде меры борьбы с оползнями, возникновение которых обусловлено различными причинами, приведены в табл. 2.30.

После прохождения оползня необходимо проверить состояние стен и перекрытий зданий и сооружений, выявить повреждения линий газо-, электро- и водоснабжения.

Прогнозирование оползневых процессов базируется на инженерно-геологических и инженерно-гидрогеологических исследованиях. Для прогноза учитываются наличие склона, достаточной массы скальных пород или рыхлой почвы и составляющей силы тяжести скальных пород, направленной тангенциально к поверхности.

Таблица 2.30