Габионные конструкции: производство, устройство, применение

Человечеству уже давно известно, что все гениальное просто. Этот неоспоримый факт еще раз подтверждают габионные конструкции. Что это такое? Габион представляет собой каркас или ящик, который изготовлен из металлической сетки. Эти полые формы заполняются камнями, галькой или щебнем. По своей сути габионные конструкции – это модульные сетки, имеющие различные размеры. Как правило, они применяются как укрепляющие сооружения в инженерном и военном деле.

История создания

Слово «габион» имеет французское происхождение. Однако впервые его стали употреблять итальянцы. Этим словом они называли большие корзины. Под габионом понимали цилиндры из лозы, которые были наполнены землей или камнями. Такие корзины прекрасно защищали воинов от ядер и пуль.

В 1812 г. габионные конструкции широко применялись в военном деле. Они служили прекрасными оборонительными сооружениями. Поначалу их использовали только французские и итальянские инженеры. Но постепенно габионы разошлись по всему миру. Эти каменные конструкции завоевали популярность и в России. Особенно широко использовали их в период Крымской и Русско-турецкой войн. В конце 19-го в. габионные конструкции заинтересовали мирных строителей. Оказалось, что «корзины с камнями» прекрасно укрепляют крутые склоны и берега, а также участки, которые подвержены оползням. Пригодились такие конструкции и при возведении дамб и мостов. Так, в 1894 г. габионы спасли от наводнения Болонью.

Достоинства

Основные свойства, которыми обладают габионные конструкции, - это их прочность, гибкость, долговечность, водопроницаемость, экономичность, экологичность и быстрота установки. Рассмотрим эти характеристики подробнее:

1. Гибкость. Габионные конструкции изготавливают из сетки двойного кручения. Именно этот материал придает гибкость каркасу сооружения и позволяет ему противостоять любым нагрузкам без разрыва. Габионы способны поглотить вероятные осадки грунта. При этом разрушения самого сооружения не происходит. Даже при сильном эрозионном размыве грунта, находящегося у основания габионной конструкции, она подвергается лишь незначительной деформации, что не вызывает ее разрушения.
2. Прочность. Данное свойство также обусловлено качествами сетки, выполненной из проволоки двойного кручения. Подобный каркас является не чем иным, как армирующим элементом конструкции. Это позволяет габионам без какого-либо разрушения воспринимать значительные волновые, эрозионные и ледовые нагрузки, выдерживать давление грунтовых масс и т. д. Кроме того, соседние габионы соединяются между собой оцинкованной проволокой. Такая технология превращает конструкцию в монолитное сооружение.
3. Водопроницаемость. Этот показатель у габионных конструкций имеет достаточно высокие значения, что позволяет им избежать разрушительной гидростатической нагрузки. Хорошие дренажные свойства позволяют выстроить подпорные стенки и при этом не производить сопутствующий застенный отвод воды.
4. Экологичность. С течением времени установленные габионные конструкции становятся все более эффективными. В их пустотах происходит постепенное уплотнение наносов и грунта, а также рост разнообразной растительности. При этом каменные сооружения становятся еще более прочными и великолепно вписываются в природный ландшафт, становясь его частью. Благодаря монолитности таких конструкций сооружения, возводимые из них, относят к классу постоянных. Постепенно они способствуют восстановлению естественного равновесия в местах их установки. Полная консолидация сооружения наступает в период от 1 года до 5 лет. Конкретный срок пребывает в зависимости от типа габионной конструкции и климата той зоны, в которой она находится. После того как данный процесс будет завершен, сооружение становится максимально устойчивым. После этого срок его службы не ограничен. Среди минусов габионов некоторые выделяют находящуюся снаружи металлическую сетку. Однако такой недостаток со временем устраняется появляющейся зеленью.
5. Экономичность. Чаще всего для укрепления склонов и берегов строители используют железобетонные конструкции. Однако перед ними габионы имеют явное преимущество. Ведь монтаж габионных конструкций не потребует применения тяжелой строительной техники. При этом нет надобности в оборудовании дренажных устройств. К тому же габионные конструкции состоят в основном из камня. Этот готовый материал не требует обработки, ведущей к удорожанию сооружения. По своей стоимости каменные конструкции обходятся приблизительно на 15% дешевле, чем железобетонные.

Великолепные инженерные характеристики, доступная цена и долговечность привели к тому, что применение габионных конструкций стало весьма популярным. При этом они начали широко использоваться не только в качестве строительных сооружений, но и как декоративный элемент ландшафта. Габионные конструкции (фото смотрите ниже) находят свое применение при строительстве беседок и заборов, противошумовых стен и садовых скамей.

Возводят из них небольшие павильоны в садово-парковой зоне. Порой они служат даже элементом декора в офисах.

Разновидности габионных конструкций

Что представляет собой такой каркас? Габионные конструкции являются не чем иным, как контейнерными сетками, которые наполнены камнями. При этом подобные каркасы могут иметь не только различные размеры, но и форму. В зависимости от нее их подразделяют на коробчатые и цилиндрические, а также матрасно-тюфячные. Основной стандарт для производства таких изделий, как габионные конструкции, - ГОСТ Р 52132 2003. Рассмотрим каждый из них подробнее.

Коробчатые габионы

Эти конструкции представляют собой контейнеры, выполненные в форме параллелепипеда. При этом размеры коробчатых габионов могут быть самыми различными. Их ширина находится в пределах 1-2 м, а длина – от 2 до 6 м. Высота же такой конструкции – 0,5-1 м. Производство габионных конструкций предусматривает установку внутри контейнеров армирующих панелей-диафрагм, которые располагают друг от друга на определенном расстоянии. Все это позволяет придать большую прочность конструкции.

Изготовление коробчатых габионов может быть осуществлено двумя способами. Первый из них предусматривает применение оцинкованной стальной сетки, имеющей шестигранные ячейки, крепящейся к жесткому каркасу. При втором способе габионные конструкции свариваются из проволоки. Материалом для их изготовления может быть взят и стальной прут. Конструкции, выполненные с применением второго способа, считаются более прочными, так как обладают большей жесткостью. Кроме того, они имеют более эстетичный внешний вид. В связи с этим рекомендации по применению габионных конструкций более жесткого типа касаются их расположения в качестве одного из элементов ландшафта. Так, их используют для обрамления искусственно созданных склонов, возведения скамеек, заборов и т. д.

В целом коробчатые габионные конструкции (фото см. ниже) рекомендуют для обустройства подпорных стенок. Например, в местах, где склоны разваливаются и оползают из-за подтопления или разливов берегов рек. Кроме того, коробчатые формы находят свое применение при решении вопроса об укреплении дамб и берегов, а также при террасировании участка. Еще одним вариантом их использования является обустройство фундаментов для возведения легких строений.

Коробчатые конструкции могут быть выполнены и своими руками. Сетка для габионных конструкций в таком случае берется рабица со стальными прутьями диаметром от 6 до 8 мм. Кроме того, понадобится оцинкованная проволока. Ее диаметр должен составлять 3 мм. Стальной прут необходим для формирования жесткого каркаса. На него натягивают сетку-рабицу. К каркасу ее прикрепляют проволокой.

Цилиндрические габионы

Что представляют собой данные конструкции? Эта разновидность габионов имеет форму цилиндра. При этом она обладает большой гибкостью. Такое свойство придает ей устройство габионных конструкций цилиндрической формы, в которых отсутствуют ребра жесткости. Внешне такие каркасы выглядят как большая конфетка. Их длина составляет от 2 до 4 м. По бокам, так же как и у конфетки, имеются хвостики. Данная конструкция может быть разного диаметра. Как правило, он находится в пределах от 0,65 до 0,95 метра. Изготавливают такие габионные конструкции из сетки, сваренной из проволоки двойного кручения.

Подобные формы рекомендуют использовать для укрепления линий берегов, а также во время возведения дамб и в случае проведения на них аварийных работ. Кроме того, подобный вид габионов широко применяют при обустройстве основания подпорных стенок, а также при защите от подмыва.

Матрасные габионы

Эти конструкции внешне похожи на коробчатые. Однако матрасные, или, как их еще называют, матрасно-тюфяковые габионы, имеют небольшую высоту (20-30 см). Ширина таких конструкций может составлять от одного до двух метров, а длина находится в пределах от 1 до 5 метров. Наиболее распространенной высотой матрасных габионов является показатель 0,23 м.

Подобные конструкции также находят широкое применение. Благодаря своей малой высоте они прекрасно повторяют форму рельефа выбранного участка. Матрасными габионами облицовывают дамбы, откосы и каналы. Их часто используют в качестве основания гидротехнических сооружений. Еще одной областью применения подобных конструкций является обустройство фундамента для строительства габионных конструкций коробчатого типа.

Основные элементы

Предприятия, изготавливающие габионные конструкции, ГОСТ и ТУ должны соблюдать непременно. Согласно этим документам, необходимо, чтобы каждый из элементов конструкции соответствовал определенным требованиям. Кроме того, при изготовлении габионных конструкций ГОСТ выдвигает требования об их предварительном тщательном расчете на кручение, прочность и прочие нагрузки.

Проволочная сетка

Это один из основных элементов габиона. Сетку двойного кручения изготавливают из проволоки:

• с оцинкованным покрытием не ниже 250 грамм на квадратный метр;
• имеющей усиленное антикоррозийное покрытие, которым может быть, например Galfan, состоящий из 95 процентов цинка и 5 процентов алюминия;
• с ПВХ-покрытием.

Согласно ГОСТ, размеры изготавливаемых габионных конструкций могут не более чем на 5 % отклоняться от номинальных.

Помимо используемой для плетения сетки при изготовлении габионов применяется еще и вязальная проволока. С ее помощью сетку крепят к основному каркасу. И к ней ГОСТ предъявляет определенные требования:

• отсутствие разрывов;
• возможность сращивания концов скруткой или надставкой;
• ограничение длины скрутки - 20 мм;
• ограничение количества скруток (не более 1 шт. на 20 квадратных метров).

ГОСТом также определено соотношение размеров той проволоки, которая применяется для производства сетки, связки и кромки.

Наполнение габионов

Для получения конечного сооружения в полые каркасы должны быть помещены камни. Их можно брать как непосредственно с карьеров, так и шлифованными, после устранения краеугольной формы. Размеры камней не должны позволять им выпадать через ячейки сетки габионов. Наиболее оптимальными при этом считаются размеры от 1d до 2d. При этом d является диаметром ячейки в сетке. Камни большего размера использовать не стоит, ведь в таком случае между ними будут образовываться слишком большие пустоты.

При этом к данному материалу, необходимому для заполнения габионов, выдвигаются следующие требования:

1. Тяжесть. Удельный вес камней должен составлять для работ на суше не менее 17,5 кН на 1 кв. м, а для воды – не менее 23 кН на 1 кв. м.
2. Морозоустойчивость. Она должна быть более значения МР350.
3. Низкую водопоглощающую характеристику (менее 0,6 процента).
4. Устойчивость к распаду. Камни должны терять массу по минимуму (от 5 до 10 %).
5. Твердость.
6. Минимальную потерю прочности после насыщения водой. При этом коэффициент размягчаемости должен быть более 0,9 или 0,8 (для осадочных пород).

Геотекстиль

Этот материал является обратным фильтром при обустройстве габионов. Ранее для этого использовалась щебеночно-песчаная подсыпка. Использование геотекстиля позволило снизить толщину необходимого слоя песка на 20 процентов. Что представляет собой данный материал? Это водопроницаемое тонкое полотно, которое обладает гибкостью и не способно гнить. На геотекстиле никогда не бывает плесени. Он устойчив к воздействию насекомых и грызунов, а также к прорастанию корней.

С помощью геотекстиля происходит быстрая и качественная кальматация пористых сооружений. Это позволяет габионным конструкциям приобрести исключительную прочность.

Полотна этого материала применяются уже тогда, когда производится установка. Габионные конструкции (фото смотрите ниже) требуют особого обращения. Важно проследить, чтобы в доставленном на стройку рулоне не было разрывов.

Во время обустройства сооружения геотекстиль режут и укладывают с нахлестом от 10 до 20 см. Для придания достаточной прочности такого фильтра ткань склеивают или сшивают.

Монтаж

Возведение сооружения из габионных конструкций можно выполнить самостоятельно. При этом сложность работ будет зависеть от рельефа участка. Так, при обустройстве подпорной стенки для береговой линии большой полноводной реки рисковать не стоит. Это должна быть достаточно сложная конструкция. Ее возведение лучше доверить специалистам. Самостоятельно можно произвести монтаж конструкции, которая будет служить оградой или забором. Своими руками может быть осуществлено террасирование участка. Рассмотрим производство монтажа на примере наиболее распространенной коробчатой конструкции.

Для возведения габиона следует купить изделие в готовом виде, а также заказать полотно геотекстиля (его должно быть на 15 % больше, чем предусмотрено проектом).

Кроме того, стоит запастись следующим инструментом:

• пассатижами;
• степлером для проволоки;
• монтировкой;
• молотками;
• деревянными копьями или анкерами.

Перед установкой габионных конструкций участок следует подготовить при помощи лопаты или с использованием экскаватора. Далее следует взять готовый габион и поднять его боковые стенки до образования короба. Затем понадобится соединить вершины углов ящика проволокой каркаса, торчащей из углов. После этого панели соединяются между собой с помощью вязальной проволоки. Для этого применяется степлер. Данный инструмент является главным при монтаже габионов, соединяя конструкцию с помощью оцинкованных колец. Сформированные пустые короба устанавливают в нужном месте на подготовленном заранее участке. И только после этого их можно наполнять камнями. Эта работа выполняется не только вручную. Может быть использован механизированный способ. Камни при этом должны быть уложены как можно плотнее, чтобы между ними было минимальное количество пустот.

Заполнение габиона должно производиться в три этапа. Сначала в него помещают камни на 1/3 объема. После этого стенки фиксируются вязальной проволокой. Фактически она будет играть роль распорок, удерживающих конструкцию. После заполнения 2/3 процедура повторяется. Камни укладывают на 2-5 см выше верха короба. Это необходимо для осадки пород.