Берегоукрепление — это комплекс сооружений и мероприятий инженерной защиты, обеспечивающий защиту прибрежной территории и расположенных на ней объектов от гидротехнических нагрузок и воздействий.
Берега и береговые сооружения функционируют в сложных эксплуатационных условиях. Игнорирование этих условий или их ненадлежащий учёт на стадии проектирования приводит к разрушениям и повреждениям объектов.
Данную статью можно рассматривать в качестве дорожной карты для инвестора, который планирует строительство на прибрежной территории. Рассмотрены следующие вопросы берегоукрепления: инженерные изыскания, оценка геотехнических и гидротехнических рисков, выбор типа берегоукрепления, разработка проектной документации, контроль качества, обоснование инвестиций.
Инженерные изыскания
Как известно, строительство любого объекта начинается со сбора исходных данных, необходимых для проектирования. Ключевым этапом на этом этапе являются инженерные изыскания, без которых невозможно обеспечить безопасность и надёжность на стадиях строительства и эксплуатации.
Если для обычных объектов достаточно провести инженерно-геодезические и инженерно-геологические изыскания, то для проектирования берегоукрепления дополнительно требуется проведение инженерно-гидрометеорологических изысканий, результаты которых используются для определения гидротехнических нагрузок и воздействий.
Требуемые объём и состав этих изысканий подробно изложены в СП 482.1325800.2020. Важно отметить, что это крайне сложный и наукоёмкий тип изысканий, требующий значительного опыта. Необходимо проведение детальных исследований (включая ледовые) и наблюдений за процессами с учётом их динамики, а также разработка сложных прогнозных моделей.
Важно учесть, что инженерно-геологические изыскания должны проводиться с учётом требований гидротехнических норм. В частности, необходимо определить исходные данные в соответствии со СП 23.13330.2018.
В большинстве случаев берегоукрепление означает не просто необходимость укрепления берега, а также укрепления берегового склона или откоса. Это автоматически требует проведения дополнительных изысканий, касающихся состояния склонов и опасных склоновых процессов. Склоны и склоновые процессы должны исследоваться в соответствии с требованиями СП 420.1325800.2018.
Для того чтобы результаты инженерных изысканий были пригодны для проектирования и не потребовали дополнительных работ, необходимо грамотно составить техническое задание с привлечением генерального проектировщика, геотехников и гидротехников.
Оценка геотехнических и гидротехнических рисков
После получения результатов инженерных изысканий важно провести их аудит с целью своевременного — до начала проектирования — выявления возможных ошибок. При положительных результатах аудита можно переходить ко второму этапу — оценке геотехнических и гидротехнических рисков.
Геотехнические риски — это, говоря просто, риски, связанные с грунтами и грунтовыми основаниями. Именно геотехнические риски оказывают наибольшее влияние на параметры проектируемого объекта.
Гидротехнические риски — это риски, обусловленные наличием гидротехнических нагрузок, воздействий и условий. Эти риски могут быть крайне опасными и требуют детального учёта.
Оценка геотехнических и гидротехнических рисков включает выявление и описание рисков на основе анализа результатов инженерных изысканий, а также разработку рекомендаций по их учёту в процессе проектирования, строительства и эксплуатации.
Приведём примеры геотехнических и гидротехнических рисков, актуальных для объектов берегоукрепления:
- риск разрушения берегового склона оползневыми процессами;
- риск активизации опасных склоновых процессов при колебаниях уровня воды, особенно при резком снижении или подъёме;
- риск гидравлического и суффозионного разрушения основания;
- риск нарушения фильтрационной прочности основания;
- риск повреждения объекта ледовыми воздействиями;
- риск размыва грунтов основания под воздействием течений;
- риск повреждения объекта из-за длительных неравномерных деформаций основания, вызванных снижением прочностных и деформационных характеристик глинистых грунтов при постоянном замачивании;
- риск повреждения объекта эрозионными процессами.
Выбор типа берегоукрепления
Выбор типа берегоукрепления — это предпроектная работа, цель которой — определить оптимальный с экономической и технической точек зрения тип укрепления с учётом ранее выявленных геотехнических и гидротехнических рисков. Следует учитывать, что универсальных решений не существует, поэтому необходим индивидуальный подход.
Наиболее простой случай предполагает, что береговой откос или склон устойчив, отсутствуют опасные инженерно-геологические процессы и специфические грунты, а гидротехнические нагрузки и воздействия оказывают незначительное влияние. В этом случае берегоукрепление проводится в минимальном объёме и предполагает противоэрозионную защиту поверхности берегового откоса или склона.
При тех же условиях, но при наличии небольших гидротехнических нагрузок и воздействий (колебания уровней воды, волновые воздействия, размыв грунтов течением), допустимо рассмотреть откосный тип берегоукрепления. Он предполагает укрепление как поверхности откоса, так и его подошвы (на определённую длину) с использованием железобетонных плит, каменной наброски, габионных матрацев и т. д.
Если при тех же условиях наблюдается небольшой дефицит устойчивости берегового склона или откоса, целесообразно применение стабилизирующих свай, заглубляемых ниже наиболее опасной поверхности скольжения на расчётную длину.
В случае наличия опасных склоновых процессов, сложных грунтовых условий и значительных гидротехнических нагрузок целесообразно использовать массивные или уголковые подпорные сооружения. При этом важно дополнительно предусмотреть защиту подводной части основания от размыва, поскольку само наличие такого типа берегоукрепления способствует размыву — в том числе за счёт отражения волны от поверхности жёсткой конструкции.
Массивные подпорные стены выполняются из монолитного бетона или габионных конструкций. Главное условие их применения — наличие хороших грунтов в основании. Поскольку устойчивость обеспечивается исключительно собственным весом и силами трения, важно правильно подобрать геометрическую форму и размеры.
Уголковые железобетонные подпорные стены отличаются высокой изгибной жёсткостью и прочностью, что достигается за счёт наличия рабочей арматуры. Такие стены являются крайне надёжными и могут воспринимать очень большие нагрузки. При необходимости уголковые стены усиливают, вводя в конструкцию следующие элементы: «зуб» (увеличивает сопротивление сдвигу по подошве), контрфорсы или анкерные тяги (увеличивают несущую способность и снижают деформации конструкции), свайный фундамент (увеличивает несущую способность основания и снижает деформации).
Шпунты, как разновидность гибких подпорных сооружений, широко используются для берегоукрепления в тех случаях, когда верхние слои грунта непригодны для возведения массивных или уголковых подпорных стен на естественном основании. Кроме того, шпунтовые стенки удобны, когда необходимо минимизировать объём земляных работ или выполнить берегоукрепление в короткие сроки в условиях высокого уровня воды.
Шпунтовые стенки могут работать как по консольной расчётной схеме (устойчивость обеспечивается только за счёт заделки в грунтовый массив), так и по балочной (при наличии анкерных тяг с анкеровкой за анкерные сваи или плиты). Анкерные тяги необходимы в тех случаях, когда устойчивость шпунта не может быть обеспечена только за счёт заделки в грунт, а также когда расчётные горизонтальные перемещения шпунта превышают нормативно допустимые значения.
Еще одним типом берегоукрепления является армирование грунта, которое предполагает введение в исходный или насыпной грунт армирующих элементов, которые повышают его несущую способность. Для армирования используют нагели, геосинтетические материалы, объемные георешетки и т.д.
Разработка проектной документации
Когда выполнены инженерные изыскания, оценены геотехнические и гидротехнические риски, выбран тип берегоукрепления, можно приступать к разработке проектной документации.
Важно понимать, что берегоукрепительные сооружения — это всегда гидротехнические сооружения. Следовательно, при проектировании необходимо учитывать комплекс требований, предусмотренный гидротехническими нормами: СП 58.13330.2019, СП 23.13330.2018, СП 38.13330.2018, СП 41.13330.2012.
Гидротехнические нормы значительно отличаются (являются более строгими и сложными для понимания) от норм гражданского и промышленного строительства, поэтому важно, чтобы проектная организация имела в штате гидротехников с опытом проектирования подобных объектов.
Особое внимание следует уделять расчётному обоснованию проектных решений, поскольку проектирование берегоукрепления «на глазок» ничем хорошим не заканчивается.
Ниже приведены базовые пункты, которые можно использовать в качестве чек-листа при проверке проекта:
- Привязка проектируемого объекта к топографическому плану и инженерно-геологическому разрезу;
- Разработка поперечных профилей с нанесением расчётных уровней воды;
- Сбор нагрузок, включая геотехнические и гидротехнические нагрузки (волновые, ледовые, от судов);
- Расчёт устойчивости системы «берегоукрепительное сооружение — грунтовый массив» с подбором параметров;
- Расчёт напряжённо-деформированного состояния с определением усилий и расчётом конструкций по материалу;
- Проверка на возможность размыва грунтов и расчёт глубины размыва;
- Расчёт несущей способности основания с учётом гидростатического и гидродинамического взвешивания;
- Проверка фильтрационной прочности основания;
- Проверка устойчивости против всплытия;
- Выполнение геотехнического прогноза (оценки) влияния строительства на существующие сооружения;
- Разработка программы геотехнического мониторинга;
- Проверка наличия мероприятий, обеспечивающих долговечность конструкций с учётом агрессивных воздействий.
Для берегоукрепительных сооружений крайне важно обеспечить грунтонепроницаемость конструкций — задача, которая звучит просто, но на самом деле является сложной проектной проблемой. Неправильное решение этой задачи может привести к аварийной ситуации. Для её решения в зависимости от типа конструкции используют призму из каменной наброски с обратным фильтром, грунтонепроницаемые завесы, специальные маты и другие методы.
В гидротехническом строительстве принято крайне серьёзно относиться к вопросам обеспечения безопасности, поэтому нормы требуют, чтобы в составе проектной документации был раздел, посвящённый натурным наблюдениям за работой сооружений и их состоянием в процессе строительства и эксплуатации. Кроме того, безопасность обеспечивается за счёт включения в проектную документацию программы геотехнического контроля. В ряде случаев предусматривается научно-техническое сопровождение строительства. Описанные меры могут показаться избыточными, но это не так — такой подход обусловлен оценкой потенциального ущерба при повреждении или разрушении гидротехнических объектов.
В заключение отметим, что проектная документация должна в обязательном порядке включать раздел по охране окружающей среды, который не является формальностью и требует тщательной проработки.
Контроль качества
Контроль качества проектной документации является не обременением, а способом снижения рисков для проектной организации и инвестора. Нормы предусматривают, как минимум, внутренний контроль качества силами проектировщика.
Внешний контроль качества осуществляется в рамках государственной или негосударственной экспертизы. В силу ранее описанных причин мы рекомендуем дополнительно проводить геотехническую экспертизу проекта.
К сожалению, известно немало случаев, когда ошибки при проектировании берегоукрепления приводили к серьёзным проблемам, таким как:
- повреждение и разрушение проектируемого объекта;
- повреждение объектов на прилегающей территории;
- активизация оползневых процессов;
- затопление защищаемой территории и другие последствия.
Ниже приводим пример из судебного решения (подобные примеры можно найти самостоятельно в архивах арбитражных судов): «При проведении обследования технического состояния берегоукрепления «Стенка волноотбойная » ООО «» выявило отсутствие габионных конструкций (факт разрушения этих конструкций, уложенных по проекту компании по всей длине сооружения). Членами комиссионной проверки установлено, что вероятной причиной разрушения габионных конструкций явились некорректные расчёты поведения этих конструкций в районе размещения берегоукрепительных сооружений.»
Необходимо учитывать, что исправлять ошибки проектирования на стадиях строительства и эксплуатации крайне тяжело, поэтому особое внимание следует уделять контролю качества проектной документации — как внутреннему, так и внешнему.
Обоснование инвестиций
Из анализа текста настоящей статьи можно сделать вывод, что строительство берегоукрепления — это априори сложный и дорогой инвестиционный проект. После разработки проектной документации важно оценить целесообразность инвестиций, поскольку на практике бывают случаи, когда стоимость строительства берегоукрепительных сооружений значительно превышает стоимость защищаемых объектов (конечно, при этом необходимо учитывать и прибыль от их функционирования).
Отметим, что необоснованная экономия на берегоукреплении может оказаться выгодной кому угодно, но только не проектной организации, которая несёт полную ответственность за причинённый ущерб и убытки. В связи с этим рекомендуем не поддаваться давлению заказчика с целью удешевления проекта. Проблема в том, что многие инвесторы не являются специалистами в области строительства и не осознают возможные риски.
По большому счёту необоснованная экономия невыгодна инвестору, поскольку вместо построенного и функционирующего объекта он получает долгострой и судебные разбирательства на несколько лет, а также риск невыплаты присуждённой суммы.
Таким образом, проектная организация должна своевременно и достоверно информировать инвестора о стоимости работ по берегоукреплению, а также доходчиво разъяснять возможные риски при отклонении от требований нормативных документов.
Обратная связь
Вы можете связаться с нами по вопросам берегоукрепления, используя контактные данные, приведённые ниже. Мы занимаемся геотехническим сопровождением проектирования и строительства гидротехнических сооружений. Опыт наших специалистов в государственной экспертизе и участии в судебных делах может быть полезен для анализа причин разрушения берегоукрепительных сооружений.
