ПРИМЕНЕНИЕ ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ БЕРЕГОВ, ПРИЧАЛЬНЫХ СТЕНОК, РУСЕЛ РЕК | АльпГеоКом — комплексные поставки оборудования и материалов для строительства в сложных условиях

ПРИМЕНЕНИЕ ГРУНТОВЫХ АНКЕРОВ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ
БЕРЕГОВ, ПРИЧАЛЬНЫХ СТЕНОК, РУСЕЛ РЕК

Мартиянов А. В.,
генеральный директор ООО «АльпГеоКом»

Кудакаев Т. З.,
руководитель проекта
ООО «АЛЬКОМП-ИНЖИНИРИНГ»

Аннотация. Обозначены преимущества применения грунтовых анкеров для систем берегоукрепления и берегозащиты. Рассмотрены различные
технологии применения грунтовых анкеров: тросово-анкерные системы, армогрунтовые стенки по системе Крайнерванд, комбинация анкеров со
шпунтовым ограждением, комбинация панелей GeoFace и анкеров. Обозначены условия и технические особенности применения каждой техноло-
гии. Обоснованы преимущества технологий с точки зрения импортозамещения.
Ключевые слова: грунтовый анкер, берегозащита, берегоукрепление, противооползневая защита.

ANCHORAGES APPLICATION IN ENFORCEMENT OF COASTS, MOORAGE WALLS AND RIVERS’ BEDS

A.V. Martiyanov, General Director LLC «AlpGeoCom»,

T.Z. Kudakaev, Project manager LLC «ALCOMP-ENGINEERING»

Abstract. The article shows advantages of ground anchorages application for the bank revetment and protection systems. It considers various methods of
ground anchorages using: rope anchoring systems, reinforced earth walls of Krainerwand system, combination of anchors with sheet pile walls, and combination
of GeoFace panels with anchors. The professionals describe Conditions and technical specifications of each method. And they prove benefits of these technologies
in the context of import substitution.
Keywords: ground anchorage, coastal protection, bank revetment, landslide protection.

Одно из первых применений грунтовых анкеров было осуществлено около 30 лет назад, когда возникла необходимость в решении задач закрепления нефтяных разрабатывающих платформ в Мексиканском заливе. Для решения этой задачи были разработаны специальные системы якорей.

Именно развитие данной идеи и перенесение таких якорей из океана на сушу привело в конечном счете к появлению грунтовых анкеров.
Грунтовые анкера активно применяются не только для укрепления оползневых склонов, но и для формирования и защиты берегов. Решения с использованием анкеров показали свою экономическую эффективность и надежность. В данной статье предлагаем рассмотреть несколько вариантов применения анкерных систем для береговой защиты.
Тросово-анкерные системы
Такие системы применяются для защиты морских и речных берегов. Конструктивно они очень похожи тросово-анкерные системы для закрепления оползневых склонов.
Для защиты берегов в откос внедряются грунтовые анкеры (буроинъекционные или самораскрывающиеся типа Манта Рей). Анкеры выполняют две функции: механически армируют и структурируют грунтовый массив берегового откоса
и стержни анкера, выходящие на поверхность, являются надежными точками крепления покровной сетки, при вжимании которой в склон упрочняется его поверхность и повышается устойчивость.
Анкеры погружаются на различную глубину (определяется расчетами и геологией) с шагом по горизонтали и вертикали 1,5–3 м.
Поверхность берегового откоса от размыва и оползания защищается двойной сеткой. Нижняя сетка — полимерная, достаточно мелкая, с ячейкой менее 10 мм — служит для защиты от вымывания грунта через ячейки сетки. Поверх укладывается прочная металлическая сетка, которая «накалывается» на стержни анкера. Обе сетки с усилием вжимаются в поверхность откоса при помощи гаек и пластинчатых шайб. Вместе с уплотненным грунтом они создают подобие панциря, защищающего береговой откос от воздействия воды. Как правило, высота этой защиты должна захватывать максимальный расчетный уровень подъема воды, а вниз, в донную
часть, должна уходить примерно на 0,6–1,5 м — в зависимости от скорости течения, типов грунтов и других русловых параметров.
Преимущество анкерной системы состоит в том, что закрепление сеток происходит гайками, и в случае проседания и деформации грунта можно легко скомпенсировать ослабление сеток дополнительным натяжением гаек, полностью восстановив защиту.

В случае песчаных и мелкодисперсных грунтов для защиты от вымывания в качестве нижнего слоя возможно использование текстильных материалов типа дорнит, который создает сплошной экран. Такая система защиты выполняет две
функции. Первая — защита грунта от вымывания. Она обеспечивается нижним слоем сетки. Как правило, сетка имеет невысокую прочность (мелкая ячеистая сетка или сплошная ткань типа дорнита). Вторая — удержание откоса от оползания и его закрепление. Это достигается механическим армированием грунтового массива стальными стержнями (грунтовыми нагелями) и прочной прижимной сеткой, создающей уплотненный поверхностный слой (применяются металлические высокопрочные сетки разных производителей TRUMER, Incofil, Geobrugg).

Как правило, при такой защите скальный материал, который осыпается с откоса в низовой части на контакте с водой, не убирается, а просто прижимается сеткой.
Низовую линию можно также сформировать с помощью матраса Рено. При этом сам матрас Рено дополнительно фиксируется анкерами. С точки зрения производства работ и дальнейшей эксплуатации, это самая универсальная система, при которой матрас Рено закрепляется анкерами, а его нижняя часть остается свободной. Матрас Рено при этом работает как полотно, закрепленное только в верхней части. По мере размыва он оседает и сразу блокирует дальнейшую абразию.

Удерживающие и берегоукрепляющие армогрунтовые
стенки и дамбы по системе Крайнерванд (Krainerwand, сло-
венская стенка)
Такая технология впервые была применена для защиты
от речной абразии в Словении, в местечке Крань, откуда и пошло название. Эта система предназначена для армирования и стабилизации откосов путем внедрения бревенчатого каркаса в откосную часть массива. Исходным материалом каркаса
были бревна, в настоящее время в основном используются железобетон и металл. Деревянные конструкции применяют ся при вспомогательных работах.
Сооружения Крайнерванд представляют собой объемное структурирование грунтового массива прочными конструктивными элементами. При достаточной глубине армирования может использоваться как самостоятельно стоящее защитное сооружение. Комбинация системы Крайнерванд с анкерами применяется в случае, когда нет возможности глубокой подрезки откосов (что может приводить при производстве работ к развитию оползневых явлений).

При береговой защите надводная часть формируется с помощью стенки Крайнерванд, а подводная часть и опора для этой стенки — матрасом Рено. Ширина матраса Рено при этом составляет максимум 2–3 м. Для того чтобы воспрепятствовать оползневому давлению откоса и опрокидыванию, конструкции системы Крайнерванд фиксируются к береговому массиву рядом грунтовых анкеров. Количество, глубина внедрения и прочность анкеров определяются расчетом. Конструкция Крайнерванд заполняется по мере сборки (слоями, снизу-вверх) крупнообломочным или гравийным материалом. При использовании мелкого гравийного материала для предотвращения его высыпания из конструкции во
фронтальную часть дополнительно закладываются геосетки или георешетки.
Преимуществом системы Крайнерванд является быстрый монтаж — это достаточно легкая конструкция (незначительные транспортные затраты), при монтаже легко заполняется и хорошо держит породу в своей структуре. Кроме того, стенка Крайнерванд позволяет сформировать любой необходимый угол откоса. Угол берега необязательно создавать по углу естественного откоса грунта берега (как в первом варианте), а можно довести, например, до 60–80° и, заполнив создавшееся пустое пространство грунтом, дополнительно получить либо площадь, либо улучшить условия, препятствующие обрушению на крутых и неустойчивых откосах.
Обязательным условием при малой глубине внедрения в откос является прикрепление к склону самой конструкции Крайнерванд с помощью грунтовых анкеров. Анкера могут быть буроинъекционными, винтовыми, самораскрывающимися типа Манта Рей.
Система Крайнерванд является перспективной, недорогой и эффективной в эксплуатации, создавая надежную защиту берега. При этом используется минимальное количество материала, в том числе скального, дефицитного для тех
местностей, где он является привозным.
Наиболее близкой к системе Крайнерванд может быть габионная защитная стенка. Но, по опыту эксплуатации в Сочи, классические габионы, установленные по берегам бурных рек без дополнительной защиты, показали свою низкую надежность при корчеходе и всевозможных механических повреждениях. Особенно большие риски у береговых защитных габионных стенок возникают при разрушении габионной сетки, когда восстановить габион, не разбирая систему, практически невозможно. Уложить эти камни обратно и зашить сетку очень трудно, стенка подвергается локальной деформации и часто рушится. Для дополнительной защиты в руслах ручьев и рек фронтальные части габионных стенок дополнительно закрываются электросварными сетками из нержавеющей стали, что сильно удорожает сооружение. При этом габионные стенки не обеспечивают достаточную устойчивость при оползневой опасности.

В этом аспекте, по сумме соображений, система Крайнерванд, даже в комплекте с анкерами является более технологичной и эффективной, в том числе, с финансовой точки зрения.
Комбинация анкеров со шпунтовым ограждением (стальные, ПВХ шпунты)
Шпунтовые стенки используются при защите берегов в иловых и песчаных грунтах, где дно русла реки является податливым, подверженным размыву, и высока вероятность деформации шпунта под нагрузкой берегового откоса.
В данном случае рекомендуется использовать шпунты с
высоким моментом инерции (шпунт Ларсена) и глубоко внедрять его, чтобы он воспринимал нагрузку. Однако такие работы экономически невыгодны. Для снижения стоимости возможно сократить заглубление шпунта и значительно
уменьшить нагрузки на сам шпунт — с этой целью широко применяется решение, при котором верхняя линия шпунтовой стенки дополнительно крепится к откосу грунтовыми анкерами. По уровню анкеров устанавливается распределяющая балка. Это дает значительные выгоды по стоимости шпунта и производству работ.
В последнее время высокую эффективность показали саморасклинивающиеся анкера, особенно в иловых и песчаных грунтах.

Формирование береговых откосов комбинацией панелей
GeoFace и анкеров
Это наиболее долговечное решение, которое к тому же имеет привлекательный внешний вид. В этом варианте для формирования лицевой стенки используются бетонные или сетчатые панели GeoFace, а их устойчивость обеспечивается
закреплением панелей жесткими металлическими тягами к грунтовым анкерам, внедренным в береговой откос позади стенки.
Похожие технологии используются при формировании защитных стенок, когда положение облицовочной панели обеспечивается тягами, которые защемляются в теле насыпи. Этот метод хорош, когда имеется достаточная глубина для защемления тяг (не менее 6–8 м). Когда такой возможности нет, используется комбинация облицовочных панелей с грунтовыми анкерами. При этом не требуется глубокая подрезка склона их установки, что обеспечивает дополнительную стабильность берегового откоса.
При этом возникает вопрос о формировании опорной
зоны стенки в донной части. Задача решается с помощью уложенного на дно матраса Рено. Причем, матрас Рено должен укладываться на ширину не менее 1 м. При использовании этого типа защиты анкерные тяги необходимо устанавливать под углом вверх так, чтобы вертикальная нагрузка прикладывалась к анкеру, как бы подвешивая панель.

Импортозамещение
В настоящий момент, производство комплектующих для анкерных систем и оборудования по их установке размещено на различных предприятиях Российской Федерации, что решает задачу импортозамещения и существенно влияет на себестоимость решений по анкерному закреплению.
Также ООО «АльпГеоКом» разрабатываются инновационные решения по замене металлических элементов современными полимерными материалами, не уступающими по прочности, но не подверженными коррозии в грунте, а, следовательно, более долговечными в использовании.