Текст
Л. 3. КА ПЛ АН
ИНЖЕНЕРНАЯ
ПОДГОТОВКА
ТЕРРИТОРИИ
СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОССТРОЙИЗДАТ
Москва — 1961
Л. 3. КАПЛАН, инженер
ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА ТЕРРИТОРИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ, АРХИТЕКТУРЕ И СТРОИТЕЛЬНЫМ материалам
Москва — 1961
Научный редактор — инж. В. И. Ф р и д б у р г
В книге рассмотрены вопросы, связанные с проектированием и выполнением работ по инженерной подготовке территории строительства. Изложены требования, предъявляемые при выборе территории, подлежащей застройке промышленными и гражданскими сооружениями.
В книге освещены вопросы вертикальной планировки территории и отвода поверхностных вод, инженерной защиты прибрежных территорий г от размыва, затопления и подтопления, а также вопросы осушения территории и понижения уровня грунтовых вод.
Книга рассчитана на инженерно-технических работников, занимающихся проектированием и осуществлением комплекса мероприятий по инженерной подготовке территории строительства, а также на специалистов, работающих в области планировки, застройки и благоустройства населенных мест.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Утвержденные XXI съездом КПСС контрольные цифры развития народного хозяйства СССР на 1959—1965 гг., предусматривающие небывалые масштабы промышленного и гражданского строительства, создание новых промышленных центров на обширных пространствах ранее необжитых районов на востоке и юго-востоке нашей страны, а также поставленная июньским (1959 г.) и июльским (1960 г.) Пленумами ЦК КПСС задача всемерного повышения темпов и снижения стоимости строительства требуют усиления внимания к вопросам освоения и инженерной подготовки территории строительства. Правильное их решение не только способствует снижению размеров первоначальных капиталовложений, но в значительной мере сказывается на условиях эксплуатации застраиваемых территорий и возводимых на них сооружений.
Разработка вопросов инженерной подготовки территории имеет целью определение технических мероприятий, необходимых для приведения подлежащих застройке территорий в состояние, допускающее строительство промышленных, жилых, культурно-бытовых и других зданий и сооружений.
Из большого и сложного комплекса мероприятий по инженер? ной подготовке территории в настоящей работе освещены наиболее важные из -них, имеющие широкое применение в практике строительства.
Наряду с освещением вопросов выбора территории для строительства, ее вертикальной планировки и организации отвода поверхностных вод основное внимание уделено изложению методики проектирования и техническим решениям мероприятий по инженерной защите прибрежных территорий от размыва, затопления и подтопления.
Необходимость удовлетворения нужд промышленных предприятий в воде, а также целесообразность обеспечения предприятий дешевым водным транспортом во многих случаях вынуждает размещать их вблизи рек и других водоемов, зачастую на периодически затапливаемых и избыточно увлажненных территориях.
Ведущееся строительство большого числа гидроэлектростанций на реках нашей страны вызывает необходимость в выполнении значительного объема работ по инженерной защите площадок промышленных предприятий и населенных мест, по
3
падающих в зону влияния вновь создаваемых водохранилищ. Масштабы этих работ весьма велики, стоимость защитных мероприятий по крупным водохранилищам определяется сотнями миллионов рублей.
Между тем вопросы проектирования и осуществления мероприятий по инженерной защите прибрежных территорий от постоянного затопления весьма слабо освещены в технической литературе, хотя отдельным вопросам, в частности воздействию волны на прибрежные территории и на гидротехнические сооружения, посвящен ряд исследований отечественных авторов — Н. Н. Джунковского, Б. А. Пышкина, П. А. Шанкина и др.
Не претендуя на исчерпывающий характер изложения этих вопросов, являющихся предметом самостоятельного исследования, автором сделана попытка в пределах общего небольшого объема книги изложить основы проектирования обвалования территории и мероприятий, предотвращающих их подтопление.
При подготовке этого раздела, помимо своего личного опыта, учтен положительный опыт проектирования ведущих в этой области пректных организаций — Гипрокоммунстроя Министерства коммунального хозяйства РСФСР, Гидропроекта и Гидроэнергопроекта Министерства строительства электростанций СССР и других специализированных проектных и строительных организаций.
В главе, пбсвященной организации отвода поверхностных вод, приведены прогрессивные конструктивные решения элементов водоотводной сети, получившие применение в практике строительства последних лет.
Изложение всех разделов книги соответствует современному уровню строительной техники, а в нормативной части — указаниям: «Строительных норм и правил» и действующих технических условий.
Автор выражает благодарность инж. Д. И. Ирмэсу, поделившемуся некоторыми материалами из опыта проектирования мероприятий инженерной защиты населенных мест от затопления и подтопления.
ГЛАВА I
ВЫБОР ТЕРРИТОРИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИЙ
ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКЕ ТЕРРИТОРИИ
1. ВЫБОР ТЕРРИТОРИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И ЗАДАЧИ ЕЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКИ
1) Выбор территории для строительства
Выбор территории для размещения новых промышленных предприятий, а также населенных мест является весьма сложной задачей, требующей комплексного решения ряда вопросов экономического и инженерного характера.
От правильного выбора территории для строительства того или иного промышленного предприятия зависят не только объемы капитальных затрат и сроки строительства, но также и условия эксплуатации предприятия.
Правильному выбору территорий для размещения промышленных предприятий способствуют ранее накопленные данные по изучению производительных сил страны, проводимых разведочными экспедициями научных институтов Академии наук СССР, Министерства геологии и охраны недр СССР и других организаций.
На основе систематического и планомерного изучения природных ресурсов выявляются все новые и новые месторождения угля, нефти, железной руды, цветных и редких металлов и других полезных ископаемых. Освоение выявленных в разных районах нашей страны огромных запасов полезных ископаемых в сочетании с развитием гидроэнергетических ресурсов создают1 необходимые предпосылки для более равномерного распределения промышленности по территории нашей страны и, в частности, возникновению новых промышленных районов в малоосвоенной восточной и юго-восточной части Советского Союза.
Экономический административный район, где должно быть размещено новое предприятие или группа предприятий, устанавливается перспективными планами развития народного хозяйства.
Определение места строительства и уточнение площадки для размещения предприятия является предметом проектирования и
5
производится на основе выяснения условий удовлетворения потребностей этого предприятия в сырье, топливе, энергии, изучения топографической и инженерно-геологической характеристйки кон- кретных площадок и условий осуществления на них строительства.
При размещении группы новых промышленных предприятий, которые располагаются на одной территории или в некотором отдалении друг от друга, возникает необходимость выявления взаимного влияния предприятий, увязки планировки промышленных территорий с местами расселения трудящихся и их семей, а также организации единой системы транспортных связей, водоснабжения, канализации, теплоснабжения и других элементов благоустройства.
Практика строительства показывает, что изолированное строительство отдельных предприятий, без учета возможного размещения в будущем в этом районе других предприятий и крупных сооружений, приводит к нерациональному использованию территорий, к значительному увеличению затрат на сооружение транспортных и инженерных сетей и, что особенно нежелательно, к возникновению оторванных друг от друга обособленных поселков, благоустройство которых крайне затруднительно.
Совет Министров СССР постановлением от 20 февраля 1959 Г-«Об улучшении проектного дела в строительстве» отметил имевшиеся в практике размещения строительства недостатки и признал необходимым «осуществлять разработку проектов районной планировки для важнейших районов страны с тем, чтобы обеспечить рациональное размещение промышленных предприятий, электростанций, городов и поселков, общерайонных инженерных сооружений, сетей и коммуникаций, автомобильных и железных дорог и сооружений связи».
Схемы районной планировки должны явиться основой для выбора строительных площадок промышленных предприятий и сооружений и связанного с ними жилищного и культурно-бытового строительства, а также для определения условий снабжения предприятий сырьем, топливом, водой, энергией, строительными материалами и обеспечения их'железнодорожным, автомобильным и водным транспортом.
Своевременно и качественно разработанные схемы районной планировки позволяют осуществлять строительство в районе по единому плану, обеспечивают правильное взаимно увязанное размещение всех объектов строительства и предотвращают неоправданные расходы на строительство дублирующих друг друга общерайонных сетей и сооружений, а также предприятий строительной индустрии. В связи с этим схемы районной планировки способствуют снижению стоимости промышленного и гражданского строительства.
Инструкцией И 116-56, утвержденной Госстроем СССР, определены содержание, объем и порядок составления и утверждения схем районной планировки, а также установлено двухстадийное
6
проектирование районной планировки (технико-экономические основы и схемы районной планировки).
В технико-экономических основах разрабатываются перепек тивы развития производительных сил в промышленном районе и намечаются предложения по размещению промышленных предприятий. электростанций, предприятий строительной индустрии, инженерных и транспортных сетей, а также городов и рабочих поселков.
На следующей стадии в схеме районной планировки, составляемой на расчетный срок порядка 25 лет и на первую очередь (на срок около 10 лет), устанавливаются уточненные показатели по развитию промышленности, территории для размещения промышленности и площадки для отдельных предприятий, разрабатываются основы организации в районе всех видов транспорта, энергоснабжения, водоснабжения, канализации и инженерной подготовки территории; кроме того, определяется 'расчетная численность населения промышленного района в целом и в его отдельных населенных пунктах, а также рекомендуемая система расселения.
Окончательный выбор территории для строительства производится при составлении проектного задания на основе технико-экономического сравнения различных вариантов и принятия наиболее экономичного решения, обеспечивающего минимальные затраты на строительство и эксплуатацию предприятий.
2) Требования, предъявляемые к строительным площадкам, и задачи инженерной подготовки территории
При выборе территории для строительства того или иного промышленного предприятия должны быть выявлены и учтены, специфические особенности этого предприятия, вытекающие из. технологии его производства.
Однако имеется ряд общих требований к территории строительства в части рельефа, геологических и гидрогеологических условий, свойственные большинству промышленных предприятий..
Требования в части рельёфа территории связаны с необходимостью организации внешних и внутренних транспортных связей предприятия и отвода поверхностных вод. Для строительства большинства предприятий желательно иметь ровные площадки с малыми уклонами, особенно при больших территориях, когда даже небольшой уклон создает большую разницу в отметках. Однако совершенно горизонтальная площадка также непригодна для строительства, так как отвод с нее поверхностных вод затруднен. Желательно, чтобы площадка имела минимальные уклоны в одну сторону или от середины к ее краям. Совершенно непригодна для размещения промышленного предприятия площадка, имеющая уклоны, направленные от ее краев к середине.
Характеристика грунтов площадки имеет решающее значение при выборе типа оснований,' размещаемых на ней зданий й соору
1
жений; наличие слабых грунтов может вызвать необходимость в устройстве сложных и дорогостоящих фундаментов.
Высокое расположение грунтовых вод может сильно осложнить как строительство, так и эксплуатацию предприятия. Кроме того, грунтовые воды во многих случаях оказывают агрессивное воздействие на бетон и металлы, вызывая их преждевременное разрушение.
Известные осложнения вызывает также размещение промышленных предприятий в сейсмических районах, в районах распространения макропористых грунтов и вечной мерзлоты.
Непригодны для размещения промышленных предприятий территории, подверженные воздействию физико-геологических явлений (оползни, карсты, просадки и др.), угрожающих устойчивости строительной площадки.
Требования к природным условиям территории для размещения населенных мест несколько понижены по сравнению с площадками для размещения промышленных предприятий. Характеристика природных условий территорий по степени пригодности для размещения объектов жилищно-гражданского назначения приведена в табл. 1.*
При выборе территории для размещения населенных мест следует стремиться к обеспечению благоприятных природных условий для жизни населения. Жилой поселок должен быть размещен с наветренной стороны по отношению к промышленным предприятиям с обеспечением необходимого санитарного разрыва (в зависимости от степени вредности предприятия).
В большинстве случаев одним из решающих факторов при выборе места (точки) для строительства является наличие благоприятных территорий для размещения предприятий и связанных с ними населенных мест. Однако задача размещения новых предприятий в ранее неосвоенных районах вблизи от источников снабжения сырьем, топливом или энергией, делает иногда оправданным расположение предприятий на территориях, не удовлетворяющих частично или полностью указанным требованиям.
Необходимо отметить, что практически трудно выбрать площадку для строительства, которая полностью удовлетворяла бы приведенным требованиям. Почти неизбежно проведение на каждом строительстве в том или ином объеме ряда мероприятий, связанных с приведением выбранной площадки в состояние, пригодное для осуществления на ней строительства.
Каждая площадка в естественных условиях почти всегда имеет неровности рельефа — возвышенные и пониженные места, которые должны быть устранены проведением работ по планировке территории путем срезки и подсыпки грунта. В случае сложного рельефа объем срезок и подсыпок значительно увеличивается, что приводит к увеличению стоимости строительства.
Для обеспечения, стока поверхностных вод с территории строительства необходимо обеспечить минимальные уклоны террито-
* Правила и нормы планировки и застройки городов, Госстройиздат, 1959.
8
Таблица 1
Природные факторы
пригодные
Территории
огра ничейно-пригодные
непригодные
Рельеф
Грунты
Грунтовые воды
Заболоченность
Затопляемость
Оползни, карсты и овраги
С уклоном до 10%
Допускающие использование естественных оснований для зданий и сооружений
Допускающие строительство без проведения работ по понижению уровня грунтовых вод или без устройства сложной гидроизоляции заглубленных в землю помещений и фундаментов
Не имеющие заболоченности или допускающие возможность осушения территории простейшими средствами
Незатопляемые
Отсутствуют
С уклоном до 20%, а в горных условиях до 30%
Требующие устройства искусственных оснований для зданий и сооружений и усиления фундаментов
Требующие производства специальных работ по понижению уровня грунтовых вод, устройству сложной гидроизоляции заглубленных в землю помещений и фундаментов или проведению противокоррозийных мероприятий
Требующие специальных работ по осушению (при мощности торфянни-ков до 2 м)
Вероятность затопления 1 раз в 25 лет с наивысшим горизонтом высоких вод над поверхностью земли не более 0,6 м или территории с более высоким уровнем затопления, но допускающие проведение несложных инженерных мероприятий по ограждению от затопления
Имеются недействующие старые и действующие активные оползни, карсты и овраги на небольшой площади, требующие несложных инженерных мероприятий
С уклоном более 30%
С торфянниками мощностью 2 м н более, требующие сложных мероприятий по осушению территории
Затопляемые чаще чем 1 раз в 25 лет и требующие проведения сложных инженерных мероприятий по ограждению от затопления
Значительно распространены действующие оползни, карсты и овраги, требующие проведения сложных инженерных мероприятий
Примечание. Допускается использовать ограниченно-пригодные территории, а в отдельных случаях и непригодные (в районах, характеризующихся неблагоприятными природными условиями) при условии применения технически и эко-jc, комически целесообразных инженерных мероприятий с соблюдением санитарных требований.
рии и сооружение рткрытой или закрытой сети дождевой канализации для сбора поверхностных вод и отвода их за пределы строительной площадки.
При выборе площадки для строительства вблизи крупных рек возможно ее затопление паводковыми водами, уровень которых во многих случаях значительно превышает меженные горизонты. Затопление застраиваемых территорий может быть также вызвано сооружением на реках плотин и созданием, в связи с этим, выше по течению реки водохранилищ с подпорным горизонтом, значительно превышающим меженные уровни реки в районе строительства.
В связи с этим необходимо предусмотреть мероприятия, предотвращающие затопление территории, которые могут быть решены путем обвалования территории или поднятия площадки на незатопляемые отметки. При обваловании площадки следует проверить возможность ее подтопления грунтовыми водами в связи с подъемом уровня воды.
Необходимо также предусмотреть мероприятия по защите береговой полосы от размыва, которые зависят- от площади акватории, скорости течения, направления струй и ряда других факторов; защита береговой полосы от размыва обеспечивается проведением берегоукрепительных работ, которые могут быть выполнены укреплением спланированного соответствующим образом откоса или строительством подпорных стенок той или иной конструкции.
Высокие коренный берега рек зачастую подвержены оползневым явлениям, которые исключают возможность их использования для размещения промышленных предприятий жилых и гражданских зданий и др. Однако после проведения ряда специальных мероприятий на этих территориях /могут быть размещены сооружения подсобного характера (причалы, склады матералов и готовой продукции и др.), а также малоэтажные жилые дома.
При размещении строительства в горных районах вблизи крутых горных склонов или рек, берущих начало в горах, должны быть предусмотрены мероприятия по защите площадки от селевых (водокаменных, грязевых и грязекаменных) потоков, разрушительная сила которых весьма велика. Характер защитных мероприятий зависит от конкретных природных условий, геологической и гидрогеологической характеристики района размещения строительства.
В случае наличия на территории строительной площадки заболоченных участков должны быть предусмотрены меры для их осушения. Должны быть также приняты меры к понижению уровня грунтовых вод, которые могут значительно затруднить и усложнить производство работ по устройству фундаментов, прокладке подземных сооружений и др.
Комплекс технических мероприятий, обеспечивающих приведение неблагоприятных или ограниченно пригодных территорий в! состояние, допускающее осуществление на них промышленного
10
или жилищно-гражданского строительства, называется инженерной подготовкой территорий. <
В состав мероприятий по инженерной подготовке территории входят: вертикальная планировка и отвод поверхностных вод, за щита прибрежных территорий от размыва, затопления и подтопления, а также от селевых потоков, осушение заболоченных мест и понижение уровня грунтовых вод, борьба с оврагообразованием и эрозией почв, противооползневые и противомалярийные мероприятия и др.
Мероприятия по инженерной подготовке территории не могут рассматриваться раздельно, изолированно, а должны разрабатываться в комплексе с другими проектными решениями, так как они взаимосвязаны и взаимозависимы. Так, например, решения по вертикальной планировке территории, которые разрабатываются 1на основе схемы генерального плана строительной площадки, могут привести к корректированию, а иногда и к значительным изменениям схемы генерального плана (перемещению отдельных цехов и сооружений, изменению трасс дорог, проездов и т. д.). В свою очередь, вертикальная планировка территории должна разрабатываться одновременно и в увязке с решением вопросов организации отвода поверхностных вод с застраиваемой территории (с трассами основных водоотводящих коллекторов, с плановым и высотным размещением водовыпусков и др.). Мероприятия по защите территории строительства от затопления не могут разрабатываться без учета мероприятий по защите от подтопления, а также отвода поверхностных вод.
Разработка мероприятий по инженерной подготовке территории производится при составлении проектов планировки и застройки. населенных мест, а также при проектировании строительства промышленных предприятий или других объектов на ограниченной территории определенной строительной площадки. В отдельных случаях’вопросы инженерной подготовки территории могут быть объектом самостоятельного проектирования.
В составе проекта планировки населенного пункта разрабаты ваются лишь принципиальные решения по инженерной подготовке территории: вертикальная планировка; отвод поверхностных вод, берегоукрепительные и другие защитные мероприятия.
Указанные решения принимаются на основе обследования территории населенного пункта и изучения имеющихся материалов по природным условиям этой территории и затем уточняются в проектах детальной планировки.
В проектах застройки жилого района, а также в проектных заданиях на строительство промышленных предприятий разработка вопросов инженерной подготовки территории должна производиться с достаточной степенью детализации, необходимой для обоснования и выбора технических решений, и выполняется на основе детального изучения гидрологической, геологической и гидрогеологической характеристики территории. Стадийность проектирования, а также состав и объем проектных работ устанавли
11
ваются в соответствии с указаниями «Инструкции по составлению проектов и смет по промышленному и жилищно-гражданскому строительству» (И 112-56), утвержденной Госстроем СССР
Мероприятия по инженерной подготовке территории теснейшим образом-связаны с мероприятиями по ее инженерному оборудованию — с прокладкой сетей водопровода и канализации, газовых и тепловых сетей и др. Так, например, предварительно проведенные работы по прокладке на территории, подлежащей осушению, сетей водопровода и канализации, которые обычно укладываются на значительной глубине (3 м и более), и засыпка траншей с уложенными в них трубопроводами дренирующим грунтом может способствовать понижению уровня грунтовых вод на застраиваемой территории, в связи с чем может отпасть необходимость в сооружении специальной дренажной сети или отдельных ее участков.
Является общепризнанным экономическая целесообразность выполнения всех работ по прокладке инженерных сетей и коммуникаций до начала работ по сооружению основных объектов строительства. Предварительное проведение этих работ создает необходимые условия для правильной организации строительства и позволяет отказаться от устройства временных вводов водопровода, электроснабжения, временных дорог, подъездов и других временных сооружений, которые значительно повышают стоимость строительства.
Прокладка инженерных сетей должна предшествовать работам по благоустройству территории — выполнению до'рожных работ и озеленению, так как повторные раскопки, неизбежно связанные с разрушением дорожных покрытий, значительно увеличивают стоимость прокладки инженерных сетей и строительства в целом.
Мероприятия по инженерной подготовке территории, также как и прокладку инженерных сетей и коммуникаций, необходимо осуществлять до развертывания основных работ по строительству зданий и сооружений.’ Несвоевременное выполнение работ по инженерной подготовке территории может осложнить и удлинить сроки выполнения основных работ. Так, например, несвоевременное .выполнение работ по отводу поверхностных вод с территории строительства может вызвать "значительные трудности при закладке фундаментов зданий и сооружений, при устройстве гидроизоляции и др. В еще большей мере сказывается несвоевременное выполнение работ по строительству водосточной сети на условиях эксплуатации ранее возведенных зданий и сооружений.
Весьма часто имеет место подтопление зданий из-за несвоевременного сооружения дренажной сети, в результате чего подвальные помещения вновь построенных домов оказываются залитыми грунтовыми водами, что исключает их использование по прямому назначению и способствует распространению сырости в этих зданиях.
12
Несвоевременное проведение берегоукрепительных работ при расположении зданий и сооружений в прибрежной зоне в результате размыва и разрушения береговой полосы может привести к значительным деформациям возведенных зданий, и, в случае непринятия экстренных мер к предотвращению дальнейшего размыва береговой полосы — к полному их разрушению.
Значительный ущерб может быть нанесен строительству несвоевременным проведением мероприятий по защите застраиваемой территории от затопления паводковыми водами, так как даже при кратковременном затоплении может быть нарушена устойчивость незаконченных строительством частей сооружений, что может вызвать необходимость в значительных переделках и выполнении ряда дополнительных работ.
Изложенное является подтверждением того, что только предварительное выполнение всего комплекса мероприятий по инженерной подготовке территории в увязке с мероприятиями по ее инженерному оборудованию может обеспечить необходимые условия для правильной организации строительства и последующей эксплуатации возведенных на ней зданий и сооружений, а также способствовать повышению качества, сокращению сроков и снижению стоимости строительства.
* * *
В настоящей работе изложены вопросы проектирования и осуществления основных мероприятий по инженерной подготовке территории строителвной площадки, а именно:
вертикальная планировка территории и отвод поверхностных вод;
защита прибрежных территорий от размыва, затопленця и подтопления;
осушение подтапливаемых территорий и понижение уровня грунтовых вод. •
Мероприятия по борьбе с селевыми потоками и оврагообразо-ванием, а также мероприятия по предотвращению воздействия физико-геологических процессов — оползневых явлений и закар-стованности — в настоящей работе не рассматриваются. В связи* с трудностями осуществления строительства на территории, изрезанной овражной сетью, а также имея в виду большую сложность и высокую стоимость противоселевых и противооползневых мероприятий указанные территории могут быть использованы для застройки в исключительных случаях.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕРОПРИЯТИИ ПО ИНЖЕНЕРНОЙ ПОДГОТОВКЕ ТЕРРИТОРИЙ
1) Программа изыскательских работ
Проектирование мероприятий по инженерной подготовке территорий строительства обычно входит в состав общего комплекса проектных работ, связанных со строительством того или иного
13
промышленного предприятия или группы предприятий и населенных мест. Инженерные изыскания для проектирования мероприя-' тий по инженерной подготовке территории выполняются обычно в составе общих изыскательских работ для проектирования строительства в целом.
Для обеспечения хорошо обоснованной разработки мероприятий по инженерной подготовке территорий необходимо иметь подробные данные о природных условиях, климатических и гидрогеологических особенностях застраиваемой территории, об устой чивфости земляных масс и горных пород в различных условиях рельефа, о водоносности горных пород, о составе воды и характере ее циркуляции, а также о физико-технических свойствах грунтов (их несущей способности, водопроницаемости, степени разрушенности и др.).
Ийженерно-геолокические изыскания, как правило, проводятся в два этапа: предварительные для разработки проектного задания, окончательные — для разработки рабочих чертежей (произ-водятся_после утверждения проектного задания).
Объем и содержание изыскательских работ устанавливаются специально разрабатываемой программой в зависимости от степени изученности инженерно-геологических условий района (освоенные, малоосвоенные и неизученные),от природных особенностей и степени сложности территорий, а также от характера проектируемых предприятий и сооружений.
Программа изысканий составляется применительно к природным условиям строительной площадки, >к стадии проектирования и к срокам выполнения проектных работ. Эта программа должна предусматривать следующий состав работ:
а) сбор, систематизацию и изучение топографических карт, данных по климату и гидрологии, по геологическому строению района и физико-геологическим явлениям (обвалы, размывы, оползни, карсты, просадочность, сейсмичность и др.), а также по физико-техническим свойствам грунтов (прочность, сжимаемость, сопротивление сдвигу и др.); 1 t
б) топографическая съемка территории (при отсутствии то-•пографических основ соответствующих масштабов по исследуемой территории или их недоброкачественности);
в) инженерно-геологическая съемка территории строитель ства (рельеф, геологическое строение, поверхностные и грунтовые воды, физико-геологические явления);
г) разведочные работы, осуществляемые бурением и шурфованием;
д) опытные работы и стационарные наблюдения;
е) лабораторнйе исследбвания.
Состав работ и общие требования к выполнению инженерногеологической съемки и полевых разведочных работ для проектирования мероприятйй по инженерной подготовке территорий, а также методика их выполнения не отличаются от указанных работ; выполняемых для других видов строительства, и подробно
излагаются в руководствах по производству инженерно-геологических изысканий, а также регламентируются ведомственными техническими условиями и инструкциями. . - .
При разработке программы инженерно-геологических изысканий для проектирования мероприятий по инженерной подготовке территории следует иметь в виду, что границы разведочных работ и количество буровых скважин должны назначаться с таким расчетом, чтобы по материалам бурения можно было составить достаточное количество гидро-,геологических разрезов для харак-геристицй территории, подлежащей застройке.
При расположении территории строительства вдоль реки или другого водоема, где обычно наблюдается связь водоносного горизонта с« рекой, разведочные скважины должны закладываться по нескольким поперечникам, перпендикулярным береговой линии водоема. Расстояние между поперечниками принимается в каж-' дом отдельном случае в зависимости от сложности местных условий и размеров обследуемой территории, но не должно превышать 200—300 м.
Расстояние между скважинами на поперечнике должно приниматься в пределах 100—200 м, число их должно быть не менее грех. Глубина разведочных скважин принимается в .пределах от 10 до 30 м. В отдельных случаях при обследовании устойчивости береговых склонов прибрежной территории глубина разведочных скважин бывает значительно большей.
Для проектирования мероприятий по инженерной подготовке “ территорий особое значение имеют гидрологические и гидро-геологические исследования, проведение опытных работ, а также стационарные наблюдения за режимом подземных вод, за размывом берегов рек и оврагов и др.
2) Гидррлогические и гидрогеологические данные
Гидрологические исследования должны выявить подробную, характеристику режима рек и водоемов, расположенных в районе строительства, и должны содержать следующие данные:
а) длина реки, площадь бассейна, ширина и глубина (руслового потока, уклон, характер берегов, скорость течения и расход реки в межень и в паводки, изменение расхода во времени по месяцам и годам (средние расходы);
режим колебаний горизонта воды по месяцам и годам, годовые и месячные амплитуды колебаний уровня воды; характеристика паводков, их интенсивность и продолжительность, абсолютные отметки паводков разной повторяемости; границы затопления местности паводковыми водами;
время замерзания и 'вскрытия реки, продолжительность ледоходов; данные о толщине, и плотности ледяного покрова;
источники питания реки и роль подземных вод;
физические свойства речной воды (прозрачность, цвет, вкус, запах, температура); химический и бактериологический состав;
15
б) характеристика озер, плавней и болот (площадь распространения,' характер питания, глубина, запас воды, литологиче-< ский состав пород, слагающих дно и берега);
колебания горизонта воды по месяцам и годам; факторы, влияющие на режим колебания уровней воды;
время вскрытия и замерзания, толщина и плотность ледяного покрова;
в) для прибрежных территорий, расположенных на берегу морей, заливов и крупных водохранилищ, должны быть выяснены режим приливов и отливов, колебания уровней воды, волновой режим, сила штормов в баллах; образование, состав и режим насосов.
Необходимые данные по характеристике рек, озер и других водоемов можно получить на станциях и постах системы Гидрометеорологической службы Министерств речного и морского флота, а также других ведомств. -
Гидрогеологические исследования выполняются совместно и параллельно с геологической съемкой и разведочными работами, а также должны обеспечить выявление площади развития и глубину залегания обводненных грунтов, водообильность водоносных горизонтов, особенностей химического состава грунтовых вод, а также роли грунтовых вод в развитии физико-геологических явлений.
При проведении гидрогеологических исследований особое вни-’ вание должно быть уделено выявлению естественных и искусственных выходов подземных вод, имеющих первостепенное значение для решения вопросов инженерной подготовки территории.
Естественные выходы подземных вод на дневную поверхность бывают сосредоточенными, когда вода вытекает одной или несколькими струями (родники, ключи), и пластовыми, когда вода сочится из склона мелкими струйками на протяжении нескольких десятков метров. Иногда при пластовом выходе подземные воды не образуют струек, а только увлажняют склон.
Все естественные выходы подземных вод должны быть подробно изучены и описаны (обязательно должен быть определен дебит каждого источника) и нанесены на геологическую карту. Также должны быть обследованы существующие колодцы и буровые скважины. В большинстве случаев удается получить подробные данные о существующих скважинах (буровые журналы или обработанные геологические разрезы) в соответствующих организациях Министерства геологии, хранящих геологические фонды и архивы.
По результатам гидрогеологических исследований составляется карта гидроизогипс (рис. -1), отражающих уровень зеркала грунтового потока при помощи горизонталей (линий, соединяющих точки с одинаковым уровнем).
Часто на карту гидроизогипс наносят также в горизонталях рельеф подошвы водоносного слоя. При этом горизонтали релье-фа поверхности земли и горизонтали рельефа подошвы водонос-
16
ного слоя наносят резко отличающимися друг от друга условными линиями. По такой карте можно в любом пункте определить глубину залегания водоносного горизонта и его мощность.
Рис. 1. Карта гидроизогипс
Условные обозначения: . . . горизонтали поверхности земли; ----- гидроизогипсы (уровень 'грунтовых вод);
------ горизонтали водоупорных пород
По карте гидроизогипс легко определить направление потока грунтовых вод — оно всегда перпендикулярно гидроизогипсам. Линии, проведенные по направлению потока, называются линиями тока.
3) Опытные работы, стационарные наблюдения и лабораторные исследования
В состав изыскательских работ входит также проведение ряда опытных работ для выявления дополнительных показателей и характеристик, необходимых для решения отдельных мероприятий по инженерной подготовке территории.
Так, для проектирования понижения уровня грунтовых вод, помимо глубины залегания и высотной отметки грунтового потока, необходимо также иметь данные о скорости, расходе (водо-обильности) и направлении потока, а также данные о коэффициенте фильтрации пород водоносного горизонта.
Для выбора типа берегоукрепительных сооружений важно иметь представление об интенсивности размыва берегов рек и водоемов, а также данные о несущей способности грунтов, на которых должны быть размещены эти сооружения. При разработке мероприятий по предотвращению роста оврагов представляют интерес данные о развитии овражной сети и др.
Проведение указанных опытных работ и наблюдений должно быть в том или ином объеме предусмотрено общей программой инженерно-геологических изысканий.
2 Л. 3. Каплаи
17
Опытные работы. Одной из основных задач опытныхра-бот является определение водопроницаемости водоносных пород, которая характеризуется коэффициентом фильтрации пород, вмещающих водоносный горизонт. Коэффициент фильтрации является одним из основных параметров в гидрогеологических расчетах дренажей. От степени изученности фильтрационных свойств пород во многом зависит точность расчетов и в конечном счете'надежность работы проектируемого дренажа.
В природных условиях коэффициент фильтрации определяют методом опытных откачек, наливов и нагнетаний.
Наиболее надежные и точные результаты определения .коэффициента фильтрации дает метод опытных откачек из скважин.
Откачки воды из скважин производятся не менее чем; при двух понижениях с продолжительностью непрерывной откачки на каждом из заданных понижений 6—8 час. при стабилизировавшихся уровне и дебите. Величина понижения, принимается не менее 1 м.
Необходимо иметь в виду, что коэффициент фильтрации может быть также получен и лабораторным путем; однако результаты лабораторных опытов весьма ненадежны и могут быть использованы в качестве ориентировочных данных для предварительного суждения о фильтрующих способностях водоносных пород.
Наблюдения за режимом подземных вод организуются в целях установле'ния амплитуды и характера колебаний их уровня в разное время года, а также для определения взаимной связи отдельных водоносных горизонтов друг с другом и с водоемами.
Материалы наблюдений над режимом подземных вод необходимы для расчета дренажа и прогноза подпора при гидротехническом строительстве.
При наличии связи подземных вод с реками или с другими водоемами эти наблюдения должны сопровождаться наблюдениями над режимом этих-водоемов, для чего вблизи наблюдаемых, точек организуется водомерный пост, а при дренировании болот — наблюдениями за колебаниями уровня воды в болоте.
Испытание грунтов статической нагрузки выполняется в природном их залегании для определения ориентировочной несущей способности грунтов, их сжимаемости и характера осадок. В отдельных случаях эти испытания производятся для определения влияния замачивания грунта в основании на изменение величины и характера осадки под нагрузкой.
Испытанию пробными нагрузками подвергается несущий пласт грунта на отметке заложения фундамента проектируемого сооружения.
Для проверки степени просадочности подвергаются полевым испытаниям пылеватые, лессовидные,, макроструктурные грунты и лессы, залегающие выше уровня грунтовых вод.
Испытания грунтов статической нагрузкой должны производиться в соответствии с действующей инструкцией И 182-53, утвержденной быв. Министерством строительства СССР.
18
Наблюдения за размывом и разрушением берегов рек и водоемов производятся для определения размеров береговой золы, уничтожающейся и уносимой водой, и должны дать необходимые данные для разработки соответствующих берегоукрепительных мероприятий. Кроме явлений разрушения, ведутся также наблюдения за участками накопления наносов на отдельных отрезках русла реки и в прибрежной зоне морей, озер и водохранилищ.
Наблюдения за режимом наносов могут дать необходимые материалы для разработки мероприятий по естественному укреплению прибрежной зоны.
Наблюдения за размывом берегов рек производятся на вогнутых берегах реки в меженный и паводковый периоды путем установки наблюдательных реперов по нескольким поперечникам с расстоянием между ними 50—150 'м. Ширина зоны наблюдения* зависит от интенсивности размыва, но должна быть не менее 100 м. Образующиеся вдоль бровки откоса ’трещины фиксируются на плане с привязкой к сети реперов.
Наблюдения за разрушением берегов морей и других крупных водоемов заключаются в изучении динамического воздействия волн на породы, слагающие берега и на закономерности перемещения и отложения раздробленных пород. Одновременно ведутся наблюдения за выветриванием скальных пород, слагающих берег водоема. Процесс выветривания фиксируется периодическим нивелированием реперов, устанавливаемых на поперечнике к берегу.
Наблюдения за размывом оврагов имеют ту же цель, что и наблюдения за размывом речных берегов, и заключаются в установлении роста оврагов вверх по склону и в глубину. При этом обращается особое внимание на характер подмыва берегов, на образование промоин и новых отвержков (ответвлений). Интенсивность роста оврагов определяется путем заложения сетки реперов с привязкой к ней контуров оврагов.
В журнале наблюдений должны быть зафиксированы данные о крутизне склонов оврагов, характере растительности, состоянии почвенного покрова, месте и характере выклинивания грунтовых вод и др.
Наблюдения за ростом оврагов ведутся главным образом в весеннее время, в период таяния снегов и осенью в период наиболее интенсивного выпадания осадков.
Лабораторные исследования заключаются в изучении состава И свойств горных пород и химического состава подземных вод.
В зависимости от характера горных пород проводятся следующие лабораторные исследования:
а) для песчаных пород — механический состав, определение пористости, влажности, удельного й объемного веса, коэффициента фильтрации, водоотдачи (водосодержащих пород) и высоты капиллярного поднятия;
б) для глинистых пород—механический состав, определение удельного и объемного веса, естественной влажности, предела пластичности, размокаемости и высоты капиллярного поднятия.
19
Для проектирования 'берегоукрепительных сооружений необходимо, кроме того, определить угол внутреннего трения (для песчаных грунтов), а для глинистых грунтов также м угол сцепления.
Следует иметь в виду большое значение для строительных целей особенностей химического состава подземных вод, которые зачастую действуют разрушающим образом на бетон и металлы (агрессивные свойства подземных вод).
Наличие в подземных водах свободной (газообразной) углекислоты (СОг) действует разрушающе на бетон, вследствие образования в порах бетона солей, резко увеличивающих его объем, или вследствие выщелачивания из бетона растворимых в воде веществ.
Агрессивными по отношению к металлу являются подземные •воды, содержащие свободный кислород, сероводород, углекислоту, сульфаты меди и других тяжелых металлов.
Большое значение имеет также реакция воды, так как кислые воды обладают большей агрессивной способностью по отношению к Жетону и металлам: чем сильнее кислотность воды, тем энергичнее она разрушает металл и бетон.
Признаки агрессивности подземных вод приведены в «Нормах и технических условиях проектирования естественных оснований зданий и промышленных сооружений» (НиТУ 127-55).
ГЛАВА II
ВЕРТИКАЛЬНАЯ ПЛАНИРОВКА ТЕРРИТОРИИ И ОТВОД ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
Размещение объектов строительства на любой строительной: площадке осуществляется на основе генерального плана, являющегося основным архитектурно-планировочным и инженерно-техническим документом, регулирующим застройку населенных мест,, площадок промышленных предприятий и др.
При осуществлении строительства жилого поселка в генеральном плане устанавливается порядок и места размещения жилых и общественных зданий разной этажности; разрабатываются сеть-магистралей и улиц, схемы размещения инженерных сетей, зеленых насаждений и др.
При осуществлении строительства промышленного предприятия или взаимосвязанных общей технологией производства группы предприятий в генеральном плане устанавливается целесообразное размещение основных и вспомогательных цехов (учитывающее пути перемещения материалов, деталей и готовой: продукции), складского хозяйства, подъездных железнодорожных путей и автомобильных дорог, инженерных сетей, административных зданий и др-.
Таким образом, и в том и в другом случае в генеральном плане разрабатывается экономически целесообразное комплексное размещение основных и вспомогательных объектов строительства, обеспечивающих нормальные условия для функциокирова-ния предприятий и жизни населения.
Составной частью генерального плана строительной площадки является вертикальная планировка территории, назначением которой является создание необходимых условий для осуществления на ней строительства зданий и сооружений, движения всех видов транспорта и пешеходов, а также обеспечение быстрого отвода поверхностных вод с застраиваемой территории.
Проектирование вертикальной планировки территории производится на основе тщательного изучения и анализа естественного рельефа территории.
В- результате изучения естественного рельефа территории выявляются участки с недопустимо крутыми склонами, неудобные для размещения зданий и сооружений; намечаются направления улиц, наиболее благоприятных в отношении продольного уклона;.
2Ь
устанавливаются границы затопления прибрежной территории паводками редкой повторяемости, выявляются бассейны стока по водоразделам и тальвегам, а также возможные трассы для прокладки главных коллекторов дождевой канализации.
Приспособление и изменение естественного рельефа территории для удовлетворения требований застройки, транспортных нужд и отвода поверхностных вод и является задачей вертикальной планировки территории.
Для проектирования вертикальной планировки территории застройки промышленных предприятий и населенных мест применяются крупномасштабныё планы 1 : 5 000, 1 :2 000, 1 : 1 000 и 1 :500.
Выбор того или иного масштаба плана для целей вертикальной планировки зависит от размеров строительной площадки, а также от стадии проектирования. Каждой стадии проектирования соответствует определенная степень детализации прорабатываемых решений, что требует применения планов соответствующего масштаба.
1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПЛАНИРОВКИ ТЕРРИТОРИИ
1) Стадии проектирования и содержание проектных работ
Стадии проектирования вертикальной планировки территории должны соответствовать стадиям проектирования застройки осваиваемой территории.
При разработке проектов застройки промышленных площадок на стадии проектного задания на основе схематического генерального плана разрабатывается схема вертикальной планировки, которая должна подтвердить возможность удобного размещения в конкретных условиях рельефа территории необходимых производственных цехов, ввода железнодорожных путей и автомобильных дорог. Одновременно на схеме вертикальной планировки приближенными методами определяются объемы земляных работ, подлежащих выполнению в связи с освоением площадки.
Детализация вертикальной планировки производится на стадии рабочих чертежей, в которых устанавливается высотное положение всех цехов и других зданий и сооружений, трассы и профили основных и вспомогательных проездов, а также планировочные отметки территории, свободной от застройки. При этом основное внимание должно быть уделено согласованию отметок прокладки v транспортных путей и сетей коммуникаций с отметками планировки застраиваемой территории предприятия. Составляется баланс земляных масс по насыпи и выемке с учетом грунта, подлежащего выемке при сооружении фундаментов зданий и сооружений, устройстве дорог, прокладке коммуникаций и др.
Застройка городов и рабочих поселков осуществляется на основе проектно-планировочной документации, имеющей следующие
22
стадии проектирования: проект планировки города в целом, проекты детальной планировки отдельных районов и проекты застройки жилых районов, кварталов, улиц и площадей.
В составе проекта планировки разрабатывается схема вертикальной планировки, целью которой является обеспечение рациональной увязки основных решений генерального плана с рельефом территории, а также с существующими и проектируемыми искусственными сооружениями.
Схема вертикальной планировки разрабатывается, как правило, в масштабе основного чертежа генерального плана, т. е. 1 :5 000 для городов средних размеров и 1 :2 000 для малых городов и поселков.
При -разработке схемы выявляются продольные уклоны и уста-, навливаются проектные отметки магистральных улиц, перекрестков и площадей; определяются условия осуществления наиболее сложных узлов (пересечения в разных уровнях, переходы через реки и овраги); выявляются участки с крутыми склонами, для освоения которых потребуется выполнение значительного объема земляных работ, что может сделать их застройку нецелесообразной.
На этом же плане выявляются условия отвода поверхностных вод с планируемой территории и устанавливаются трассы главных коллекторов дождевой канализации.
Производимый при разработке вертикальной планировки анализ принятых архитектурно-планировочных решений зачастую вызывает необходимость их корректировки; так, например, стремление сохранить прямолинейность улиц в плане в условиях пересеченного рельефа приводит к превышению продольных уклонов, допустимых по условиям эксплуатации городского транспорта, в связи с чем трассы улиц должны быть изменены с большим учетом рельефа местности.
На стадии разработки схемы вертикальной планировки проектируются продольные профили только для улиц со сложным рельефом, а также в местах сооружения мостов и путепроводов. Производится также ориентировочный подсчет объемов земляных работ по подсыпке пойменных территорий и ' других пониженных мест, по срезке и. подсыпке' отдельных наиболее сложных по рельефу участков, а также выявляются возможные резервы грунта и места для размещения его излишков.
В проекте детальной планировки жилых и промышленных районов, одной из основных задач является установление красных линий улиц и площадей с их вертикальными отметками.
Входящая в состав этого проекта схема вертикальной планировки выполняется на копии плана красных линий в масштабе 1 :2 000 или 1 : 1 000. На этом плане устанавливаются красные и черные отметки по осям проездов, по углам кварталов и в местах излома красных линий.
Разрабатываются поперечные профили всех улиц в масштабе 1 :200 и 1 100, на которых показываются проектные решения на
23
расчетный срок и на первую очередь строительства. На попереч-< ных профилях показываются проезжая часть, тротуары, пути ( трамвая и железных дорог, зеленые насаждения и места разме- щения подземных инженерных сетей (водопровода, канализации, тепло- и газопроводов, кабелей связи, энергоснабжения и др.).
По поперечным профилям определяют отметки Красных линий, которое при обычных симметричных решениях имеют одинаковое превышение над осью улицы.
В составе проекта застройки жилого района, квартала или улицы уточняются решения вертикальной планировки, принятые на предыдущей стадии проектирования. На плане масштаба 1 : 1 000, 1 : 500 устанавливается высотное решение планируемой территории, основные планировочные отметки и уклоны, -а также участки, подлежащие подсыпке и выемке; разрабатываются типовые поперечные профили улиц и конструкции дорожных покрытий; составляется картограмма земляных работ с подсчетом объемов и распределения земляных масс.
2) Методы вертикальной планировки
В практике проектирования вертикальной планировки территории широкое применение получили метод профилей и метод проектных горизонталей, а в некоторых случаях — комбинированный метод.
Метод профилей применяется, главным образом, для проектирования вертикальной планировки незастроенной территории и состоит в том, что на план строительной площадки в соответствующем масштабе наносится сетка квадратов со сторонами в 10, 20 и 40 м, в зависимости от сложности рельефа. По данным нивелирования или по горизонталям плана составляют продольные профили по всем направлениям сетки квадратов. Затем на профили наносятся проектные линии и вычисляются проекные отметки в точках пересечения с проектными, линиями другого направления; одновременно производится возможная увязка профилей разных направлений. После этого в углах сетки квадратов выписываются в виде дроби чернь!е и красные отметки, а также их разность — рабочие отметки, характеризующие высоту насыпи или' глубину выемки.
Подсчет объема земляных работ производится в следующей .последовательности: подсчитываются площади выемок и насыпей по всем продольным профилям; затем, суммируя площади выемок и насыпей двух смежных профилей и умножая их на половину расстояния между ними, получают объем выемки и насыпи :на участке, заключенном между этими двумя профилями. Повторением указанных подсчетов по остальным участкам, заключенным между смежными профилями сетки квадратов, и суммирова-: нием полученных результатов получают общий объем земляных1 работ.
Таким образом, проект вертикальной планировки по методу профилей состоит из плана строительной площадки с нанесенной 24
на нем сеткой квадратов и продольных профилей (по линиям этой сетки).
Метод профилей является наиболее трудоемким. Общий объем земляных работ, подлежащий выполнению, выявляется только после окончания всех работ по проектированию вертикальной планировки. В случае, если баланс земляных масс получился неблагоприятным из-за значительной разницы в объемах выемок и насыпей, возникает необходимость изменения проектных линий профилей, что равносильно полному повторению проектных работ; Такое перепроектирование приходится повторять до получения приемлемого1 баланса земляных масс.
Метод проектных горизонталей. Проект Вертикальной планировки, выполненный по указанному методу, представляет собой план местности, на котором будущий рельеф террито
Рис. 2. Поперечный профиль улицы
Размеры даны в метрах
рии изображен в проектных горизонталях. В отличие от метода профилей метод проектных горизонталей позволяет совместить на одном чертеже план и профили.
Проектирование вертикальной планировки строительной площадки методом проектных горизонталей начинается с установления высотного положения проезжей части, тротуаров и других элементов улиц и проездов. Предполагается, что к этому моменту поперечные профили улиц и проездов уже определились.
Для решения плана улиц в проектных горизонталях сечения последних обычно принимаются через 0,1—0,2 м.
Ниже излагается методика построения плана улицы в проектных горизонталях применительно к симметричному поперечному профилю, приведенному на рис. 2. Двухскатная, проезжая часть улицы с 4 % -иым продольным уклоном отделена от тротуаров бортами высотой 15 см. '
Построение начинается с нанесения на план в соответствующем масштабе элементов улицы и линии перелома профиля проезжей части — линии гребня.
Для построения проектных горизонталей через 0,1 м предварительно производится вычисление интервалов между ними на основе принятого сечения горизонталей и уклонов элементов улицы.
25
В этом случае интервал для лотка
„ °-1 о с
а ~ 0,04 ~2’5 М'
интервал для гребня
интервал для борта
Л °-15 Q 7С С~ 0,04 —3’75 *
интервал для тротуара
. 0,015-3 .
4/ = “бя- = 1’12 *
После е выбора и определения абсолютной высотной отметки одной из, точек лотка (например, у начала перекрестка) закладывают; на план улицы полученные интервалы по лоткам, тротуарам
Рис. 3. План улицы в проектных горизонталях
। и гребням на протяжении всего участка, имеющего один продольный уклон.
Пусть точки At (рис. 3) являются начальными точками обоих лотков, высотные отметки которых определены и составляют 50 м. Откладывая на плане в принятом масштабе интервал для лотка, равный 2,5 м, получаем начальные точки проектных горизонталей 'заданного сечения через 0,1 л; откладывая далее от прямой At—.4j по линии гребня, исчисленный для гребня интервал равный 3,5 X получаем точку Бъ фиксирующую прогиб горизонтали. Последовательным соединением точек А[—А2 с точками 51—Б2 на линии гребня получаем проектные горизонтали проезжей части.
Далее, отложив от точки Д] интервал для борта 3,75 м, находим точку В выхода той же горизонтали из лотка на грань борта тротуара. Расположение одноименной горизонтали на тротуаре устанавливается нахождением точки Г (отложив интервал для тротуара, равный 1,12 м).
. .. ... -+tOl 56.21 +0.1156,26 +0.Пв63Ъ+Ш^ШИ^Ш^Ш9 SUff +00657.19
7л «У. *7 85,90 + 39.3 56.50 Л +39,0 56,75\& +11,0^. 56.09 ' +0.2 ; -8.3 56,15 + 0.2 -~8,7 56,13 7:7+9.5 56.08 г +29,0 56.05 +29.3 56.01 +237 56,10 +22,9 56,15 +21.2 56.20 +21.0 56.27, +23.5 35.35 , +27.0 5892 " +29.5 ^3+28.7 ^(+29,2 +18А 56^2.. ,: (05 ' +13.Q 57.15 + 7.2
09 5&O9 +0.02 56о8'+'аО9 56,1# +0,26 5672+056 56.26+0,28 56.30 +0. 8 56.38 +6.29 56.92 +029 5658+036 58.88 +0.37 56.77 +033 5686+687 5695+0.22 577195+6.19 57.14 +0.21 57.25 \
77 +0,23 55.90- '2097 55.99'+'029 55,99 +0 55.18+0.52 5599+033
+16,8 +0,33 56.67 55,79+0.22 56,97 55.77 +0.17 55.70 55.82 0 56,00>. ^6.90-0,05 \ 56.10 ?.А ЧА ~ •;г.\ 56,95+0.07 56.09- 56.02 +0.37 56,92 • 5^0+0,66 55.70 56,16 +0,70 55.91 +17.6 56.21+0.92 56,02 +29.0 5630 -0.18 56.10 +29.5 56.25 +0.36 56,18 +20,0 56.95+0,99 56.20 56.56+0.97 56.25 56.65+0.98 56.32 56.73+0.99 56,96 56.81+0^98 5653 - 56.90 +0,96 56.68 ' Т“ 56.98+032 5582 57J07+0.23 57,00 57.15 +026 57.09 ) +11.7 57.19
+22.8 +0,93 55.96 +5.0 56.68 +0,22 55.55 + 10,4 56.63+0.02 55.65 +3,6 55.50 55.90 70,9 55.71 7 56,00 'f+9^ 7 -0.2 35^0+0.20 55.96 +22.9 '* 55.90 +0.98 55.73 +93.0 55.98+0.69 55.30 +53.6 56.09+058 55.52 +99.5 56.18+0.53 55.88 +37.5 5630 +0,37 56,07 +35.0 5637 +0.99 56,09 +39.0 56.95+059 56,12 +37.0 56.59+053 56,18 +37.0 56.60 +0.99 56,25 +36.5 56.67+0.9^ 56.32 +36.2 56.79 +0.96 56.92 +33.2 56,81+0.93 56.58 +28.6 56.89+0.38 56.75 +23.2 56.98 *031 56.92 + 3-8 57.09 +0.18 56.93 + 11.0 57,13
+23.1 + 0,39 56.25 + 25.7 55.58 +0.03 55,90 4 +5,б7 -2.4 55.53-0.18 55^3, -9,5 55.50 0- 55,717 7 ^55,63+0,07 55.80 +19,5 55.70 +0.31 55.70 +37.5 55.81 +0,51 55.50 +59,0 55.91+053 55.95 +69.7 56.03 +059 55.50 +58.7 56.20+0.50 55.17 +97,5 56.28+0,50 56.00 +55.3 5633^0,55 55.96 +60.2 56.90 ^0.53 56,00"" +51.7 - 56.99 +0.97 56.07 +99.0 5699+0.97 56.18 +96.5 5636+0.91 56.2У ' +91,7 56.69 +031 56,35 +39.2 56.71 +0.25 56.96 +29,0 56.78+0.10 56.60 +22.7 56,86+0,12 56.78 +9.0 57.02 +0.05 56.95 +5,в 57,05
+20.0 +0.33 55.29 - I. £ 55,95 -0.82 155,50 74,2 F 56.50-0.06 1 ~5,6в -\57 + 1.8'7 -5,2 'ЗА6 +0.15 55.63 +12.0 55.58+0.26 55.63 +28.5 55,65+0,50 +98.5 55.75+0.62 55;90 +58,5' 55.87+0.58 55.90 +60.7 56.01 +0.58 55.56 +19,0 56,15+0.97 55,78 56.29 +0,61 55.83 5631+0,60 55.85 +13.8 56.35+0.53 55,91 +51.0 5638 +Q51 56.02 ' +98,2 56.93 +0.98 56,09 +92,0 56.98 +032 56.23 +30.7 56.55 +0.19 56,90 +21.2 5663 +0.10 56.53 ' +13.7 56.70+0.10 56.76 • +4.0 5630-862 56.90 5699 -0.05 57,00 '"-0.6 ' 57,00
+13.2 +0,11 55,22 4 +12.3 55.32 +0.11 ^552':-^ + 4.У^ -0.5 55.96 +0.16 i '5.52 + 13,6 '5.97 +0.27 55.93 +28,2 55.52 +0.95 55.89 + 97,5 55.58 +0.69 55.25 +58.8 55.69 +0.59 55.23 +53.3 55.82 +0.39 56.93 +98.5 55.93+0.39 55.57 +93,5 56.09 +0.60 55,77 +99,3 56.15+059 55.70 +52.0 56.23+053 55,75 +91.7 56.29 +0,56 55.85 +52.7 - 56,33+Q51 55,92 +98.7 56.38+0.95 56.00 +38.2 5693 +0Л 56.23 +29.0 56.97 +0.17 56.99 -13.2 5659 +0,07 56,60 +8.5 56.62+0.07 56,70 11. +3,0 fc -0.0 pi 56.73-0JB2 56.96 -4.2 56.86 -0.88 57.05 -з.з 56.92
+8.1 +0.16 55.21 + 1.2 55.30 +0.25 55.35 + 18.2 55.95+0,20 55.32 +25,0 55.38 +0.37 55.25 +90.2 55.95+0,52 55.13 +56.5 55.50 +0,60 55.00 +51.0 +0.99 55,28 +33.0 55.79 +0.28 +26.0 56.89 +0.30 55.65 +36.7 55.99+0,58 55,55 +97.5 56,05+0.58 55,59 +98.2 56,16 +0.60 65.70 +96.2 56.29 +0.56 55.77 + 90,2 56.31 +051 56.87 +37.2 56.35 +0,38 55,98 +310 56.19 +22.0 <138 56.93 +0.15 56.37 +10.0 56.97 +0.01 56,55 +4,8 56,51+0.03 56.66 +2 \f '° 1 56.65 О' 56,88 к ~13 56.83 -0.11 57.00 -4.8 56.83
55.60 55.30 55.56 55.69 55.50 56,58 55,69 55.75 55,89 ^06 19 55.59 +0.29 55,35 Условные обозначения: 55.93 +0.25 5^9р
+117 +0.23 55.19 55.23+0.38 55.20 +25.3 55.90+032 55.18 +34,3 55.32+0.98 55.08 +97,2 55,39 +0,55 59.96 + 99.0 55.99 +0,29 55.00 +22.8 +0. 55.99 +15.7 +0, 56.36 56,15 +19.5 23 56.38 +0.12 56.32 - > +6,0 к -0.2/^ 56,93 -07)1 ' +&<& 56.96-0.03 56.62 + 1,4 ^^05 56.55+033 f '83 73 -015 56.99 -6.5 56.75
+14,7 +0.26 55.00 55,17 +0.99 55.02 +28.1 55.33 +0.36 55,00 + 40.5 55.26 +0.96 59.91 + 46.7 55.36 +0.38 59.89 +31.7 55.38+0.05 55,20 +8.0 55,35(7 56,07 +1^0 +а. 5633 56.15 +19.7 25 5635 +0,19 56,31 +9.1 S -0.1 5639 -0,07 56.50 %-0,9 V2 56.9ir0.08 +51 5б.95\+0Л8 56;70 V"_ 56.62': -0.18 56,90 -83 56.67
+19,6 +0.90 59.81 55,10 +0.53 59.89 +32.6 55.29 +0.91 59,90 +91.7 55.19 +0,99 59,90 +39,5 55,26 +0.30 55.00 +29.0 55.22 +0,23 55.30 +6.3 +0, 55,23 55.93 19 * 55.29 >чая отметка ктная отметка 56.08 819.1 +а 56.28 56.10 +23.0 31 56.25 +0.17 56.20 +11.3 56.25 *0,02 56.3ЩЗ +0,9 у7.9 5529-0.05 5653 +2,5 56^35+0.12 56.59\i^, — 56.52 +0.09 56.85 .. +0.5 '^4.1^. 56,59^
0,25 56.35 Прое
56,10 +23,0 ' Черная отметка *°‘32 Овь ем земляныхрабал в пределлх ( со знаком + насыпь, со знаком - выемка/ +030 Линия границы насыпи и выемки +0.13 Насыпь 1 Выемка +0.06 ^0,03
+0,99 59.70 55,09 +0.51 59.76 55.20+0.99 59.78 55,19 +0.91 59.82 J9 6 55,16 +0,27 59.92 56.06+0,20 55.00 +6 55.1? 55.15 55.96 +6. 56.17 55.99 22 56.15 +0.09 56083, 59.19 0 ^56.20-0.02 56,90 56.25 +0,12 56 56 90 5650 ^^3...
55,16 59,99 — 29 55.10 | 1 59.81 | 36 55.05 й :<< 59.69 35 59.90 59.55 26 59,70 59.96 .92 +0.08 56.50
+23.1 +0.33 59.60 59.98+066 59.69 +39.6 55.18+0.50 59,70 +99,5 55.06+0.93 59.75 +39.0 55.08+026 59.79 +29.0 55.00 +0.23 59.92 +19.1 +о. 56,09 55.87 +8,5 55.95 56.93 + 7.6 55.95-0.09 56.05 +3.2 5600^0.05 56,20 \0.6 -0.8. 56.17^003 56.27 ’$+4.0 .$-02 56.25+0.18 56.30 56.32 +0.19 56,92 +6.8 J 56,92
-21,6 +0.39 59,55 59.90 +0,70 59,52 . +99.5 55.10 +0.57 59,58 +46.7 55.09 +031 59.65 +32,0 59.95+0.22 59,79 +23.2 59,90+0.22 59.81 +16.5 +о. 59.91 55,82 +2.6 +0. 55,80 55.923-^0.6 55.82 -0.13 ^8.09^ +0.2'^ -5.6 5535-0.08 56.12 55.92 58,28 У +6.2 '56.09 +0.17 56.18 +5.3 56.22 +0.25 56.23 + 11.0 56,39
+24.3 +0.92 59,51 59.85 +0.61 59,90 +29.2 59.90+0.93 59,97 +34.6 59,90 +0,35 59.58 +12.5 59,90 +0,31 59.68 +25.2' 59.86 +0.26 59.69 +17.8 +о. 59.81 55,80 +1.5 +t 56,62 01 55.66 +0.03 55.38 ^.0^ 55.78+0.06 56.03?' '^+3,0 -0.8 55.86+0.18 56.09 +9.5 5598 +038 5605 56.15 +031 56.09 +14.0 5526....^
-16.0 + 0.90 59,93 59.80+0.35 59.29 +9.0 59,80+0,36 59,97 +18.0 59,80+0.32 59.55 +2.5 59.80+0.35 59.55 +22,8 59.80+0.36 59.55 037+9, 69,76 55.56 +1.3 53,9i 55.65 +2,4 55.50+0.09 55.75 +1Л 55.62+0.20 55.85 +9.5 5578+0.30 55,80 +6.0 55.90+0.90 55.82 56.00 +0.38 55.95 +3.0 56.20 /
VL 59.90 + 13.6 59.92 +12.7 59.95 +11.8 59,98 + 11,8 59.95 +11.9 59.95 +9,9 55.93 +0.3 55,50 +1,3 55.53 +^.4 55,58 . +7,5 55,60 +10.8 55,60 +4,0 55.82 J +307
По кварталу Насыпь 44 283 347 331 376 329 242 .254 225 211 220 221 233 220 258 ‘Ш.’ 150 126 112 79 4520
Выемка — 7 10 1 9 — — — — — *4 ’ — — . й' 1. - — 9 26 3 6 76
РРис. 7. Картограмма земляных работ - ' * ' ..эйй^,. jj
В случае перелома продольного профиля проезжей части дальнейшее построение плана производят вновь исчисленными интервалами для данного уклона. На сопряжении двух уклонов по оси
гребня проектируется переходная горизонталь по середине между горизонталями разных уклонов. .
По данным вертикальной планировки в проектных горизонталях улиц и проездов, окаймляющих квартал, определяется высотное положение' углов квартала и устанавливаются отметки всех зданий и сооружений, располагаемых вдоль улиц и проездов.
Эти данные являются основанием для высотного решения
внутриквартальной территории. На рис. 4 представлен проект вертикальной планировки территории квартала в проектных го
ризонталях.
При высотном решении внутриквартальной территории следует стремиться к максимальному сохранению существующего рельефа, избегая -устройства больших выемок и насыпей. Возможность сохранения существующего рельефа или необходимость его изме- '
Рис. 5. План квартала в проектных горизонталях с сохранением естественного рельефа
нения устанавливается в результате предварительного высотного анализа
территории квартала, ис-
ходя из условий обеспечения водоотвода.
На рис. 5 представлен квартал с определенно выраженным рельефом, направление уклонов и их величины более или менее однообразны. Естественный рельеф обеспечивает условия водоотвода и он может быть в значительной мере сохранен. Для того чтобы горизонтали естественного рельефа могли бы стать проектными (красными), следует только обеспечить их выход на красную линию в точке, имеющей одноименную отметку. Так, например, горизонталь с отметкой 43,5 пересекает угол квартала, имеющего отметку 43,86. Так как отметка верхнего угла 42,15, то ясно, что точка на красной линии с отметкой 43,5 лежит ближе к нижнему углу. Точное положение этой точки определяется интерполяцией.
Если разность отметок угла и искомой точки составляет 43.86—43,5=0,36 м, то при 1 %-ном уклоне красной линии застройки расстояние искомой точки от угла составит =36 м-
Соединение искомой точки плавной линией с одноименной горизонталью (на чертеже показано пунктиром) составляет в данном случае красную горизонталь квартала, которая показывает,, что объем подсыпки здесь невелик.
27
производится на основе картограммы
Рис. 6. План квартала со значительным изменением естественного рельефа
•чие отметки, представляющие собой
В условиях плоского рельефа территории квартала, имеющего пониженные места (рис. 6), водоотвод крайне затруднителен, так . .как отметки отдельных участков ниже отметки улицы. В данном! -случае сохранить существующий -рельеф не представляется возможным; для обеспечения водоотвода необходима значительная] ^реконструкция существующего рельефа. Проектные горизонтали,’ указанные на рис. 6 пунктиром, построены на основе отметок; красных линий квартала методом интерполирования.
При проектировании вертикальной планировки территории ме-! тодом проектных горизонталей подсчет объема земляных работ] земляных работ (рис. 7, ом. стр. 26—27). Карто-| грамму составляют следующим образом: на план наносят сетку квад^ ратов со сторонами в 10, 20 м и более в зависимости от сложности рельефа и требуемой точности подсчета земляных работ. Во всех углах квадратов выписываются. черные и красные отметки, интерполируемые по; существующим и проект-: ным горизонталям; тут же выписываются рабо-; 1зницу красных и черных;
-отметок, причем насыпи отмечаются знаком плюс ( + ), выемки—; знаком минус (—). При наличии по углам квадрата отметок^ с плюсом и минусом определяют интерполяцией нулевые точки.' •Соединяющая их линия является линией нулевых работ, т. е. границей между насыпью и выемкой (на рис. 7 обозначена пункта-' ром).. Объем выемки и насыпи подсчитывают для каждого квадрата в отдельности путем умножения средней рабочей отметки на соответствующую часть площади квадрата или на всю ее площадь. Суммируя объемы выемки и насыпи по всем квадратам, получают общий объем выемок и насыпей, сопоставление которых представляет баланс земляных масс.
Подсчитанный объем земляных работ соответствует объему; естественно залегающего, грунта в, плотном теле. Для учета уве-.личения объема за счет его разрыхления при разработке, поЛу-: ченный по картограмме, объем земляных работ должен быть уве-.личен на коэффициент разрыхляемое™, который зависит от группы грунтов.
3) Вертикальная планировка улиц и проездов
Габаритные размеры улиц и проездов или расстояния между красными линиями застройки устанавливаются проектом красных линий в зависимости от их назначения, характера и интенсивности 28
движения по ним, а также от условий инсоляции (освещения солнцем).
Основными элементами улиц являются: проезжая часть для движения всех видов транспорта, тротуары и полосы зеленых насаждений. Проезжая часть улицы должна обеспечивать возможность движения всех видов транспорта в двух направлениях и должна иметь не меньше двух полос шириной 3—3,5 м.
Тротуары, предназначенные для движения пешеходов, как правило, располагаются с обеих сторон проезжей части; ширина их принимается кратной 75 см (ширина полосы для прохода одного человека) и должна составлять не менее 1,5 м.
Зеленые насаждения на улицах предназначены для разделения полое проезжей части разных направлений, для отделения путей пешеходного движения от проезжей части улицы, а также для целей оздоровления воздуха. Ширина полос,, отводимая под зеленые насаждения, принимается для устройства газона не менее 1,5 nt, для однорядной и двухрядной посадки деревьев соответственно 2 и 5 м.
Вертикальная планировка улиц и проездов определяется продольными и поперечными "профилями. Продольный профиль улиц составляется по данным геодезической съемки. Вертикальные масштабы продольного профиля обычно принимаются с искажением 1 : 10.
Продольные профили улиц, как правило, разрабатываются по оси проезжей части и в отдельных случаях по ее лоткам. Проектная линия на продольном профиле должна устанавливаться исходя из минимального объема земляных работ при уклоне, обеспечивающем нормальные условия для отвода поверхностных вод и движения всех видов транспорта. Однако следует иметь в виду, что удовлетворить в одинаковой степени оба указанных условия не всегда удается из-за их противоречивости: желание максимально сохранить существующий рельеф во многих случаях приводит к установлению неприемлемых уклонов и, наоборот, значительное уполаживание естественных склонов рельефа неизбежно связано с производством земляных работ большого объема. От искусства инженера зависит найти правильное решение.
Допустимые для улиц различного назначения продольные уклоны регламентируются указаниями СНиПа, согласно которым наибольший допустимый уклон для магистральных улиц не должен превышать 5%, а для улиц местного значения—8%. В рабочих поселках, располагаемых в условиях сложного рельефа, наибольший продольный уклон может быть принят до 10%.
Минимальный уклон по оси проезжей части улиц, при котором обеспечивается отвод воды по лоткам, составляет 0,3%. При меньших уклонах должно быть предусмотрено устройство закрытой водоотводящей сети. В этом случае лоткам проезжей части на ширине 1,5—2 м придается пилообразный профиль путем Установки дождеприемных колодцев в пониженных местах (на 16—18 см ниже верха борта) и устройством перелома профиля
29
лотка между колодцами, приняв отметку лотка на 8—10 см ниже верха борта (рис. 8).
Основное внимание должно быть уделено проектированию переломов продольного профиля, образующихся в местах разно1 именных уклонов. Резкие переходы от уклона одного направле
1*0,00 | Линия бордюра ।
1=0-005 i~O>OQ5 А [в0,005
U----20 ------J-e---------- ЦО ----------J
Рис; 8. Пилообразный профиль лотка проезжей части
ния к уклону другого направления неудобны для движения автомобильного транспорта, а в отдельных случаях могут привести и к несчастным случаям в результате ухудшения видимости.
Для обеспечения плавности и безопасности движения автомашин во всех случаях, когда алгебраическая разность уклонов превышает 1%, должно быть предусмотрено их сопряжение верти-
а)
Рис. 9. Поперечные профили улиц, расположенных на косогорах а—симметричный профиль; б—несимметричный профиль; /—подсыпка; 2—срезка
кальной кривой или прямой вставкой. Наименьшие радиусы вертикальных кривых для магистральных улиц должны приниматься-равными 1 000 м, а для улиц местного значения — 400 м.
По длине улицы через определенные промежутки, определяемые сложностью рельефа территории, составляются поперечные профили, изображающие высотное положение отдельных элементов улицы. Поперечные профили составляются в масштабах 1:200 (горизонтальный) и 1:100 (вертикальный).
30
Составление поперечных профилей производится на основе типового высотного поперечника, разработанного ранее для данной улицы и устанавливающего превышение всех элементов улицы относительно оси проезжей части, отметка которой условно принимается равной нулю. "
Поперечные профили улиц, расположенные на косогоре, могут быть симметричными '(вертикальные отметки красных линий застройки не отличаются между собой — рис. 9, а). При несимметричных профилях красные линии будут иметь разные вертикальные отметки (рис. 9,6); получающаяся при этом разница в вертикальных отметках устраняется путем устройства откосов или подпорных стен.
На основании продольных и поперечных профилей принимается тип дорожной одежды, уточняется устройство водоотводной сети, а также размещение подземных инженерных сетей.
4) Вертикальная планировка перекрестков и площадей
Рис. 10. Двухскатная форма перекрестка
Вертикальная планировка перекрестков зависит от форм поверхностей, примыкающих к ним улиц и от организации на них водоотвода. Плавность сопряжений проезжей части одной улицы с другой является основным условием высотного решения перекрестка.
При пересечении магистральной улицы улицей местного движения профиль последней подчиняется профилю магистральной улицы. При этом, если отвод <воды по магистральной улице осуществляется по лоткам проезжей части, примыкающая к ней улица должна резко изменить продольный профиль проезжей части для сопряжения с лотком проезжей части ;магистраль-ной улицы. В этом случае перекресток имеет двухскатную форму (рис. 10).
Следует, однако, иметь в виду, что указанная форма
перекрестка очень неудобна для движения автотранспорта, так как образующиеся при сопряжении проезжих частей обеих улиц седловины вызывают толчки и удары, вредно отражающиеся на автотранспорте. Такая поверхность перекрестка может быть применена лишь при .небольшом движении машин по улице, примыкающей к перекрестку.
При пересечении двух улиц, имеющих одинаковую ширину проезжей части и примерно равноценных по размерам движения
31
транспорта, форма поверхности перекрестка принимается в зависимости от направлений продольных уклонов пересекающихся, улиц. Сочетания продольных уклонов пересекающихся улиц могут быть самые разнообразные. Ниже приводятся наиболее характерные и часто встречающиеся в практике строительства сочетания направлений продольных уклонов и рекомендуемые для них высотные решения.
При продольных уклонах улиц, направленных в сторону от пересечения, применяется выпуклая поверхность перекрестка (рис. 11). Центр перекрестка является доминирующей точкой пересечения гребней проезжих частей всех четырех направлений.
Если обе улицы проходят через перекресток, сохраняя свои продольные уклоны, имеющие направление в одну сторону, т. е. два смежных проезда имеют продольный уклон к пересечению, а другие два — от пересечения, то перекресток проектируется в виде односкатной поверхности, (рис. 12).
Если одна улица проходит перекресток с уклоном, направленным в одну сторону, а другая улица имеет в центре перелом продольного профиля с направлением уклонов в сторону от перекрестка, то высотное решение перекрестка получает гребневидную форму (рис. 13). При этом гребень улицы, имеющий уклон, направленный в одну сторону, делится на перекрестке на три направления (см. горизонталь 125), а поперечный профиль всех направлений остается без изменений.
Во всех трех рассмотренных сочетаниях направлений продольных уклонов пересекающихся улиц отвод поверхностных вод с перекрестков полностью обеспечивается по лоткам проезжей части.
В случае же, когда одна из улиц проходит перекресток с уклоном, направленным в одну сторону, а вторая образует вогнутый продольный профиль, т. е. каждая из двух смежных улиц имеет уклон в сторону пересечения (рис. 14), то при сохранении очертания поперечного профиля первой улицы неизбежно образование седловин в местах примыкания к перекрестку поперечной улицы. Такое высотное решение перекрестка называется седловидным. Для отвода поверхностных вод с седловидного перекрестка необходимо предусмотреть в пониженных местах дождеприемные колодцы закрытой водоотводной сети.
Вертикальная планировка площадей должна обеспечить нормальные условия движения по ним транспорта и пешеходов, а также быстрый отвод поверхностных вод.
Размеры и формы площадей определяются проектом планировки и зависят от размеров и направлений транспортных потоков, и количества примыкающих к ним улиц.
Высотное решение площади должно быть согласовано с формой поверхности вливающихся в нее улиц и проездов. Площадь должна представлять собой ровную поверхность с уклонами, ие превышающими 2%. Минимально допустимый уклон поверхности.
32'
Рис. 11. Выпуклая поверхность перекрестка
3 Л. 3. Каплан
33
Рис. 13. Перекресток с гребневидной поверхностью
34
площади, исходя из условий обеспечения водоотвода, составляет 0,5%.
Площади небольших размеров, по своему очертанию приближающиеся к форме квадрата, рекомендуется проектировать одно-
Рис. 15. Односкатное решение площади
Рис. 16. Двухскатное решение площади
скатными (рис. 15). Поверхности площадей, имеющих вытянутую прямоугольную форму, целесообразно проектировать двухскатными (рис. 16).
2. ОТВОД ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
1) Системы водоотвода
При проектировании любого объекта строительства (промышленное предприятие или жилой поселок, стадион или парк культуры) должно быть предусмотрено проведение ряда мероприятий, обеспечивающих сбор всех видов сточных вод и их отвод за пределы площадки.
Различаются следующие виды сточных вод: поверхностные или дождевые воды, связанные с периодическим выпадением, атмосферных осадков, которые могут 'быть выведены за пределы благоустраиваемой площадки и сброшены в ближайший тальвег или водоем без предварительной очистки; хозяйственно-фекальные воды, которые в Целях их обезвреживания должны быть до сброса подвергнуты механической или биологической очистке; производственные воды, которые в зависимости от характера про
изводства могут содержать или не содержать вредных примесей; в первом случае производственные воды подлежат предварительной очистке и обезвреживанию, во втором — они являются условно чистыми водами (во взвешенном состоянии они могут содержать частицы органических веществ) и могут быть сброшены в водоем без предварительной обработки.
Сбор и отвод всех видов сточных вод осуществляется системой канализации, которая может быть общесплавной, когда все виды сточных вод отводятся единой сетью коллекторов на очистные сооружения, и раздельной, когда хозяйственно-фекальные воды и загрязненные производственные воды отводятся одной сетью коллекторов на очистные сооружения, а поверхностные воды и условно чистые производственные воды — другой канализационной сетью, часто называемой сетью водостоков, в ближайшие естественные водоемы.
В отдельных случаях находит применение полураздельная система канализации, которай состоит из двух самостоятельных канализационных сетей — хозяйственно-фекальной и водосточной, соединенных общими камерами, из которых наиболее загрязненные поверхностные воды направляются на очистные сооружения хозяйственно-фекальной канализации, а основная масса менее загрязненных дождевых и производственных вод сбрасывается непосредственно в водоем.
Общесплавная система канализации не получила широкого распространения, так как она связана со строительством коллекторов больших сечений и значительной протяженности, а также очистных сооружений высокой производительности.
Наибольшее применение получила полная раздельная система отвода сточных вод. Преимуществом этой системы является возможность отвода за пределы застроенной территории и очистки наиболее загрязненных хозяйственно-фекальных и промышленных вод с меньшими затратами по сравнению с общесплавной системой. Протяженность дождевой сети при этом значительно сокращается.
Обязательным условием благоустройства территории, застраиваемой промышленными предприятиями или жилыми гражданскими зданиями, является организация полного и быстрого отвода дождевых вод, а также производственных вод, не нуждающихся в предварительной очистке.
Выбор системы канализования промышленного предприятия или жилого поселка зависит от ряда факторов, главным образом естественного характера (рельефа территории, наличия водоема для приема сточных вод, расхода дождевых вод и др.), и производится на основе сравнения технико-экономических показателей стоимости строительства и эксплуатации той или иной канализационной системы.
В результате неправильной или недостаточно совершенной системы водоотвода может иметь место периодическое затопление отдельных участков территории, повышение уровня грунтовых
36
вод, застаивание дождевых вод в пониженных местах и их заболачивание и другие явления, вызывающие ухудшение условий эксплуатации и преждевременное разрушение зданий и подземных сооружений и приводящие к общему ухудшению санитарного состояния застроенной территории.
Различаются следующие системы дождевой канализации, отличающиеся между собой по своим конструктивным особенностям.
Открытая дождевая канализация состоит из (водоотводных лотков, канав и кюветов, укрепленных тем или иным образом, в зависимости от скорости пропускаемых по ним сточных вод. Открытая система водоотвода может иметь в своем составе и специальные устройства — быстротоки, перепады и др.
Открытая система водоотвода при минимальных затратах на ее сооружение требует ежегодных затрат на регулярную очистку и восстановление ее элементов.
Закрытая система водоотвода состоит из дождеприемных колодцев. принимающих воду с лотков проездов и окружающих площадей, водосточных веток-— трубопроводов малого сечения, отводящих воду в трубопроводы большего диаметра или в главный коллектор, откуда вода сбрасывается в ближайший водоем. Помимо указанных выше элементов в состав закрытой системы водоотвода входят смотровые колодцы, камеры различного сечения и специальные устройства.
Смешанная система водоотвода состоит из элементов открытой и закрытой сети, при этом в местах приемц воды из открытой сети в закрытую устраиваются специальные сооружения в виде оголовков, приемных колодцев и др.
На территории промышленных предприятий, как правило, устраивается только закрытая система водоотвода. В поселках же, в зависимости от количества населения и требований, предъявляемых к их благоустройству, применяется открытая или смешан7 ная системы водоотвода.
2) Проектирование дождевой канализации
Проектирование отвода поверхностных вод с ограниченной территории строительной площадки в настоящее время, как правило, производится в две стадии — расширенное проектное задание со сводным сметно-финансовым расчетом и рабочие чертежи с уточненной сметой.
В расширенном проектном задании на основе ранее разработанного генерального плана площадки и проекта вертикальной планировки, изучения климатической и гидрогеологической характеристики района строительства 'устанавливаются основные расчетные положения и производится размещение водосточной сети.
Основными графическими материалами проектного задания являются:
37
план строительной площадки ib (масштабе 1 :5 000 или 1 :2 000 с нанесенными границами водосборных бассейнов, запроектированной системы водоотвода и сечений коллекторов;
план трассы в масштабе 1 : 500 или 1 :200, на котором пока? заны трасса проектируемых водостоков, размещение дождеприемных и смотровых колодцев, длины, диаметры и уклоны труб;
продольные профили основных коллекторов, на которых наносятся сечения и глубцна заложения, отметки лотка и шелыги про-; ектируемых труб, а также геологические данные;
конструктивные чертежи отдельных узлов, камер и водовы-i пусков. v '
В рабочих чертежах должны быть приведены данные для раз-' би.вки трасс и сооружений в натуре, уточненные продольные про-; фили прокладки трубопроводов, а также детально разработанные' конструкции элементов водосточной сети, обеспечивающие возможность их изготовления на предприятиях строительной инду-i стрии.
Работы по проектированию дождевой канализации состоят в назначении трассы водоотводных сооружений (трубопроводов, лотков, канав и др.) и их размеров, а также в размещении на них5 колодцев, камер и устройств специального назначения, обеспечи-; вающих прием дождевых вод и нормальное функционирование всей системы водоотвода.
Сечения коллекторов и каналов водоотводной сети населенных мест, и промышленных предприятий устанавливаются на основе гидрологических и гидравлических расчетов, в результате которых определяются расчетные расходы дождевых вод, подлежащие1 отводу с застраиваемой территории. *
Расчетные расходы дождевых вод определяются путем изуче-i ния местных метеорологических условий, которые характеризуются показателями интенсивности 1 и продолжительности дождей той или иной повторяемости.
При проектировании дождевой сети повторяемость расчетного; дождя в зависимости от местных условий может быть принята один раз в 10, 5, 3, 1 или 0,33 года.
При расчете водоотводной сети расходы талых вод, не пре-, вышающие, как правило, расходы дождевых вод, не учитываются.
Необходимо иметь в виду, что проектирование водоотвода по расчетному расходу редкой повторяемости вызывает необходимость в строительстве трубопроводов большого сечения, что свя-i зано с большими затратами на их сооружение. Поэтому на, начальной Стадии 'проектирования необходимо проверить возможность регулирования расходов редко повторяющихся дождей путем задержания и временного накопления части дождевых вод в прудах или искусственно созданных бассейнах, что дает возможность уменьшить сечения трубопроводов, а, следовательно, и! объем капиталовложений.
1 Под интенсивностью дождя принято понимать высоту слоя выпавшего-! дождя в единицу времени, выраженную в мм/мин.
38
В отдельных случаях при расчетах сети водоотвода необходимо учитывать, помимо расчетного расхода дождевых вод, периодически спускаемые в сеть дождевой канализации условно чистые производственные воды. Это может иметь место при проектировании водоотвода с территории промышленного предприятия, технология производства которого связана с периодическим сбросом большого количества производственных под. Необходимость учета при расчетах сети указанных производственных вод устанавливается в каждом отдельном случае в зависимости от местных условий. При этом необходимо иметь в виду малую вероятность совпадения во времени сброса производственных' вод с расчетным расходом дождевых вод принятой повторяемости.
При проектировании дождевой канализации, прежде всего, должен быть решен вопрос о выборе места для спуска дождевых вод, которые могут быть сброшены в ближайший водоем или тальвег.
При этом необходимо иметь в виду, что выпуск дождевых вод не допускается в водоемы в границах пояса строгого режима зоны санитарной охраны источников водоснабжения, в небольшие непроточные пруды (размываемые овраги) без предварительного проведения мероприятий по их укреплению, а также в замкнутые лощины и низины, подверженные заболачиванию.
Нежелателен также спуск дождевых вод в реки и другие водоемы в местах, отведенных для массового купания населения.
Места выпуска дождевых вод должны быть согласованы с органами местных Советов, а в случае спуска дождевых вод в судоходные водоемы также с Министерством морского и речного флота.
Проектирование трассы дождевой сети. Границы промышленной площадки или населенного пункта редко совпадают с границами бассейна поверхностного стока и в большинстве случаев на застраиваемой территории могут быть выделены, в зависимости от рельефа, несколько водосборных бассейнов. Поэтому проектирование дождевой сети начинается с определения и уточнения границ бассейнов на основе топографической съемки и проекта вертикальной планировки территории строительства. Границы отдельных бассейнов, как правило, соответствуют линиям водоразделов. При плоском рельефе территории границы водосборных бассейнов определяются из условия наибольшего охвата территории самотечной сетью при максимально целесообразной глубине заложения главного коллектора.
В каждом бассейне трассу главного коллектора намечают по направлению основного тальвега, который, как правило, прокладывают по улицам населенного пункта или проездам площадки промышленного предприятия. Однако в случае несовпадения направления улиц или проездов .с направлением тальвега трасса главною коллектора в целом или отдельные его участки могут быть проложены в пределах кварталов.
39
При плоском рельефе местности главные коллекторы трассируются посредине бассейна.
После определения направления главных коллекторов в соответствии с рельефом местности намечают второстепенную водосточную сеть по всем улицам, входящих в состав бассейна. При этом должны быть выявлены участки улиц и проездов, где отвод поверхностных вод может быть обеспечен по лоткам проезжей части улиц и тротуаром, что дает возможность уменьшить общую протяженность сетей водоотвода.
Длина пробега дождевых вод по открытым лоткам от водораздела до первого дождеприемного колодца называется длиной свободного пробега по поверхности, которая обычно принимается в пределах 150—250 м.‘ Предельную длину свободного пробега следует устанавливать, исходя из допускаемой ширины потока в уличных лотках, которая при нормальном наполнении не должна превышать 0,8 м во время снеготаяния и обычных, часто повторяющихся дождях.
При определении длины свободного пробега необходимо также иметь в виду и удобства движения транспорта. При небольших размерах квартала дождевые воды могут быть пропущены по лоткам проезжей части и через перекресток, образуемый пересечением двух улиц. В этих условиях лотки проезжей части главной улицы будут попутно забирать и дождевые воды с боковых улиц и задача водоотвода решается вполне удовлетворительно.
Однако это простое решение весьма неудобно для транспорта, так как на пересечении улиц образуются седловины, вызывающие толчки и удары, вредно отражающиеся на автотранспорте, а также и на пассажирах, пользующихся легковыми автомашинами.
Поэтому указанный тип пересечения улиц, с пропуском лотков через проезжую часть перекрестка может быть допущен только на второстепенных улицах, при незначительной интенсивности движения транспорта.
При значительной интенсивности движения транспорта на пересечении двух улиц следует отказаться от пропуска дождевых вод по лоткам проезжей части и обеспечить прием дождевых вод в дождеприемные колодцы закрытой сети на подходе к перекрестку, не считаясь с тем, что длина свободного пробега будет при этом значительно уменьшена.
Трассу водоотводных линий следует назначать по возможности прямолинейной и параллельной красным линиям застройки. При этом следует избегать или доводить до минимума пересечения с другими подземными сетями.
Большое внимание должно быть уделено правильному размещению дождеприемных колодцев, так как от этого в значительной мере зависит эффективность отвода дождевых вод с поверхности застраиваемой территории. Общее число дождеприемных колодцев должно обеспечить быстрый прием воды с прилегающей территории. Однако следует иметь в виду, что лишние колодцы вы
40
зывают увеличение стоимости строительства и эксплуатации водоотводной сети.
Размещение дождеприемных колодцев производится в следующей последовательности: прежде всего, определяют положение «верховых» дождеприемных колодцев, которые размещаются в ни зовом конце участка свободного пробега, считая от водораздела.
После этого размещают дождеприемные колодцы на перекрестках улиц, затем в пониженных местах продольного профиля улиц и проездов, а также в пониженных местах прилегающих кварталов, и в последнюю очередь размещают дополнительные дождеприемные колодцы в промежутках между перекрестками улиц.
На перекрестках дождеприемные колодцы следует размещать вне полосы движения пешеходов, т. е. они не должны выступать за красную линию застройки.
Размещение дождеприемных колодцев на улице между перекрестками зависит от ее уклонов и площади стока с кварталов. В случае малоэтажной застройки имеет место большое количество дворовых выездов и' вода поступает равномерно со дворов по длине улицы. В этом случае дождеприемные колодцы устанавливают через определенные постоянные промежутки (50— 80 м) в зависимости от уклона улицы.
При многоэтажной периметральной застройке число выездов из квартала невелико, большое количество дождевых вод поступает в лотки проезжей части улиц сосредоточенно в нескольких местах, что создает большие неудобства для пешеходов. В таких случаях целесообразно устраивать дополнительные водоотливные ветки внутри квартала и на них устанавливать дождеприемные колодцы за линией застройки, что позволит значительно сократить общее число дождеприемных колодцев.
Дождеприемные колодцы могут иметь прямоугольную или круглую форму. .Колодцы прямоугольной формы должны иметь внутренние размеры 0,9 X 0,6 м, а колодцы круглой формы — внутренний диаметр, равный 0,8 м.
Помимо дождеприемных колодцев на водоотводной сети устраиваются смотровые колодцы, предназначенные для периодического осмотра состояния сети, очистки ее и ремонта.
Расстановка смотровых колодцев производится после выбора трассы водоотводной сети и размещения дождеприемных колодцев.
Установку смотровых колодцев следует предусматривать на присоединениях веток дождеприемных колодцев или боковых коллекторов, в местах изменения направления трассы сети и коллекторов, в местах изменения уклона и диаметра трубопроводов, а также на прямых участках сети через определенный интервал.
Глубину заложения трубопровода принимают в зависимости от глубины промерзания грунта в конкретных условиях данной строительной площадки.
Наименьшая глубина заложения лотка трубопроводов принимается при диаметре их до 500 мм на 0,3 м, а при больших диа
41
метрах на 0,5 м меньше наибольшей глубины промерзания грунта, но не меньше 0,7 м во избежание повреждения труб наземным транспортом.
Глубина заложения главных коллекторов должна приниматься не менее 2 м.
До проектирования продольного профиля водоотводной сети необходимо выяснить наличие И фактическое размещение по намеченной трассе других подземных сетей: водопровода, хозяйственно-фекальной канализации, газопроводов, тепловых сетей и др. Следует по возможности избегать пересечения водоотводной сети в одном уровне с другими подземными сетями. Рекомендуется глубину заложения водоотводной сети назначать несколько выше глубины заложения трубопроводов хозяйственно-фекальной Канализации.
Уклоны трубопроводов сети дождевой канализации должны приниматься не менее 0,004. Нормально уклон назначается в пределах 0,01—0,03.
При назначении уклона водоотводной сети следует следить за тем, чтобы, с одной стороны, не было неоправданно больших заглублений, а с другой — чтобы скорости в трубопроводах были наибольшими из возможных по местным условиям. Для каждого диаметра труб существуют предельные значения уклонов, уменьшение или превышение которых нежелательно, так как это резко отразится на скорости протекания сточных вод. Поэтому, если встречаются на профиле участки с уклоном выше предельных значений, устраивают перепады в колодцах. Высота перепада не должна быть более 1,5 м.
При проектировании смешанной системы водоотвода необходимо предусмотреть возможность использования в будущем открытых канав при переустройстве в закрытую систему водоот вода.
В условиях населенного пункта открытые канавы должны быть небольшими и, не затруднять переход пешеходов с одной стороны улицы на другую.
Открытые канавы могут также применяться для отвода дождевых вод от площадок промышленных предприятий. В случае размещения площадки в значительном удалении от водоема, куда намечен сброс дождевых вод, целесообразно устраивать выпускную канаву для соединения закрытой сети площадки с водоемом. Целесообразно также применять нагорные канавы для перехвата и отвода поверхностных вод, поступающих с территории, расположенной выше строительной площадки.
В местах пересечения канав и кюветов с тротуарами следует предусмотреть прокладку труб диаметром не менее 0,5 м или устройство переходных мостиков шириной не менее 1,5 м.
В местах пересечения канав и кюветов с въездами в квартал, а также на перекрестках должно быть предусмотрено устройство труб или мостиков. Длина трубы или ширина переездного мостика при въезде в квартал должна быть не менее 3,5 м.
42
3) Гидрологические и гидравлические расчеты сети дождевой » канализации
Гидрологические расчеты являются наиболее ответственной частью работ по проектированию дождевой канализации, так как на них базируется определение размеров водосточной сети, а следовательно, и затраты на ее сооружение.
Правильному решению задачи по отводу поверхностных вод с территории^площадки способствует изучение и обобщение наблюдений сетй гидрометеорологических станций по определению среднего годового количества осадков в данной ^местности и по установлению Продолжительности и интенсивности дождей.
Научно разработанная теория расчета дождевой канализации связана с именам^ двух крупнейших советских специалистов—.профессоров П. К Горбачева и Н. Н. Белова, которые путем метеорологических сопоставлений установили зависимость интенсивности расчетного дождя от его повторяемости и продолжительности. Разработанная ими теория расчета легла в основу метода определения расчетного расхода дождевых вод, предложенного Ленинградским институтом Академии коммунального, хозяйства имени К- Д. Панфилова, который .рекомендован действующими «Нормами и техническими условиями проектирования канализации населенных мест» (НиТУ 141-56) для общего пользования.
Гидравлический расчет сетей сводится к определению сечений трубопроводов на разных ее участках на основе ранее выполненных гидрологических расчетов по определению расчетного расхода дождевых .вод, .подлежащих отводу. Пропускная способность трубопроводов и скорость протекания в них сточных вод определяется по формулам, приведенным в курсах гидравлики.
На практике, оказывается, наиболее целесообразным производить гидравлические расчеты обратным путем: задавшись ориентировочным сечением трубопровода и его уклоном (в соответствии с местными условиями) проверяют возможность пропуска расчетного расхода по этому сечению и одновременно определяют фактическую скорость протекания сточных вод в .трубопроводе принятого сечения.
Для производства гидравлических расчетов составлены расчетные таблицы и графики, по которым следует производить гидравлические расчеты самотечных и напорных сетей канализации всех систем (рекомендация НиТУ 141-56).
4) Конструкция элементов сети дождевой канализации
Трубопроводы и коллекторы водоотводной сети выполняются, как правило, из бетонных, железобетонных, асбестоцементных и керамических труб.
Бетонные и железобетонные трубы, изготовляемые в соответствии с ГОСТ 6482-53, получили наиболее широкое применение в практике строительства водоотводной сети.
43
Согласно указанному ГОСТу, бетонные и железобетонные трубы в зависимости от формы их концов подразделяются на раструбные и гладкие. Трубы диаметром до 600 мм изготовляют главным образом бетонными без армирования, а трубы/ больших размеров армируются одиночной или двойной арматурой.
Диаметр бетонных и железобетонных труб, изготовляемых в соответствии с указанным ГОСТом, приведены в табл. 2.
На ряде построенных в последние годы заводов железобетонных изделий освоено производство железобетонных /груб диаметром 400—800 мм и длиной 3,5—5 м способом центрифугирования. Трубы, изготовленные указанным способом, облагают повышенной прочностью и водонепроницаемостью.
Таблица 2
Типы труб • Диаметр в » 3 Длина в м
Раструбные 150— 300 350- 600 700-1000 1 200-1 500 1 1,5 1,5 2
Гладкие 250- 600 700-1 000 1200-1500 1.5 2 2,5
Основным недостатком железобетонных труб является большая чувствительность к химическому составу грунтовых и сточных вод. Размещение железобетонных труб в агрессивной среде, даже при незначительном содержании в ней кислоты, действует разрушающим образом на бетон. Поэтому, если в грунтовых водах, где укладываются трубы, или в составе подлежащих отводу производственных сточных вод имеется даже небольшое содержание кислоты, следует принять меры к предотвращению вредного воздействия ее путем замены обычного портландцемента шлако-портландцементами или пуццолановыми цементами или же, при наличии ранее заготовленных труб, покрыть их наружную поверхность защитной изоляцией из битуминозных материалов.
Стыковые соединения отдельных звеньев бетонных и железобетонных труб осуществляются у нас главным образом впритык— примыканием плоско срезанных прямых торцов или в раструб.
Трубы с прямыми торцами (гладкие) весьма просты в изготовлении и потому они получили наибольшее применение. Соединение звеньев таких труб осуществляется жесткими бетонными (железобетонными) муфтами или гибкими муфтами из битумных материалов.
Недостатком этого типа стыкового соединения является затруднительность точного центрирования соединяемых труб относительно проектной оси трубопровода, в результате чего в гото-, 44
вом трубопроводе практически неизбежны смещения одних: звеньев\ относительно других, образующих выступы и впадины,. которые\приходится устранять вручную, зачастую в весьма стесненных условиях.
Лучший результаты дает применение труб с раструбами, которые обеспечивают надлежащее центрирование звеньев трубопровода и полную герметичность стыкового соединения. Однако устройство растоуба вызывает некоторые осложнения при их изготовлении, связанные с непрямолинейностью опалубки и дополнительным армированием концевого участка трубы.
Наиболее совершенным типом стыкового соединения, не получившего у нас (широкого применения, но почти повсеместно применяющимся в варубежной практике (Англия, США и в других странах), является соединение труб >в четверть.
Стыковое соединение в четверть, обладая всеми качествами раструбного стыка, в части хорошего центрирования элементов трубопровода и герметичности заделки, менее сложно в изготовлении.
За последнее время все более широкое применение получают асбестоцементные трубы. При небольшом весе они отличаются большой прочностью и герметичностью. Кроме того, асбестоцементные трубы кислотоупорны и не подвергаются разрушению в химически агрессивной среде.
Асбестоцементные трубы изготовляются диаметром от 50 до 600 мм звеньями длиной от 2,5 до 4 м. Звенья асбестоцементных труб соединяются при помощи гладких муфт с двумя уплотняющими резиновыми кольцами, которые поставляются заводами комплектно вместе с трубами. Длина муфт колеблется в пределах 150—200 мм. ’
Асбестоцементные трубы, поставляемые для сооружения безнапорных трубопроводов, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 1839-48. .
Керамические трубы (ГОСТ 286-54) изготовляются с внутренним диаметром от 125 до 600 мм и длиной в пределах от 800 до 1 200 мм. Эти трубы применяются главным образом для устройства водоотводных веток от дождеприемных колодцев до водосборных коллекторов.
Керамические трубы изготовляются с раструбами и их соединение осуществляется аналогично стыковым соединениям раструбных бетонных и железобетонных труб. Плотности заделки стыковых соединений этих труб способствует также наличие на наружной поверхности конца ствола и на ннутренней поверхности раструба нарезки из пяти канавок.
Основным достоинством керамических труб является их устойчивость в отношении агрессивных грунтовых и сточных вод. Недостатком их является большая хрупкость и незначительная сопротивляемость воздействию динамической нагрузки, в результате чего при заложении этих труб под проездами на небольших глубинах они часто повреждаются. Поэтому применение керамнче-
ских труб для сооружения трубопроводов, закладываемых /а глубине меньше 1,2 я, не рекомендуется.: /
В исключительных случаях при пересечении водосточной сети с другими подземными сооружениями, а также на ограниченном участке, при необходимости укладки трубопровода с /большими уклонами (при скорости движения сточных вод, превышающих 6 м1сек), разрешается применение чугунных труб (ГОСТ 5525-53).
Коллекторы большого сечения. Г(ри необходимости отвода значительных расходов дождевых и производетвенных вод появляется надобность в сооружении коллекторов больших размеров, которые выполняются из бетона, железобетона, кирпича или других материалов. Железобетонные коллекторы могут быть изготовлены из монолитного железобетона или могут быть составлены из сборных железобетонных элементов.
По форме поперечного сечения различаются коллекторы: круглые, прямоугольные, овоидальные, сводчатые и лотковые; кроме того, коллекторы большого сечения могут состоять из одного,' двух и большего числа «очков».
Круглые коллекторы большого сечения до недавнего времени устраивались из кирпича. Основным достоинством кирпичных коллекторов является их долговечность, так как кирпич хорошо сопротивляется механическому воздействию, а также воздействию щелочных и кислых вод.
Однако в связи с тем, что кладка кирпичных коллекторов не может быть должным образом механизирована и их сооружение связано с большими затратами ручного труда, в настоящее время кирпичные коллекторы применяются довольно редко.
Водоотводные коллекторы из монолитного железобетона могут быть выполнены любых размеров/ однако их сооружение- связано с большими расходами лесоматериалов на изготовление опалубки, значительными затратами рабочей силы и длительными сроками строительства.
В настоящее время коллекторы большого сечения выполняются, как правило, из отдельных железобетонных элементов, изготовленных на специализированных заводах и полигонах, оснащенных совершенным оборудованием, что обеспечило значительное сокращение затрат труда непосредственно на строительной площадке, а следовательно, и сроки строительства сооружения.
Следует иметь в виду, что сечения железобетонных коллекторов сборного типа также имеют некоторые ограничения, вызываемые производственными трудностями по изготовлению элементов больших размеров, а также необходимостью иметь для их транспортирования й монтажа подъемно-транспортные механизмы соответствующей грузоподъемности.
На ряде заводов строительной индустрии, в частности на заводе сборных железобетонных деталей Закметаллургстроя в г. Рустави, успешно освоено изготовление элементов круглых железобетонных. коллекторов диаметром до 2,5 я при длине звена 46 *
1—1,2\м. Вес этих отдельных элементов доходит до 6 т. Железобетонные трубы больших диаметров бетонируются в вертикальном положении с применением сборно-разборной металлической опалубюК и настенного вибрирования.
Для удобства центрирования звеньев труб при сборке коллекторов круглые железобетонные трубы диаметром более 0,6 м часто изготовляются с так называемым «приливом» (рис. 17), образующим а плоскости опирания горизонтальную площадку шириной 0,5 м и более в зависимости от размеров сечения элементов коллектора.
Кроме того\ центрирование круглых железобетонных труб значительно облегчается при устройстве в их торцах четвертей; при диаметре трубыдболее 1 м и толщине стенки 10 см и более имеется возможность армировать четверть и обеспечить ее прочность.
При больших колебаниях расходов сточных вод в сети дождевой канализации, связанных с пропуском постоянного небольшого ручья, расход которого периодически увеличивается, во время интенсивного снеготаяния или сильных дождей, применяются коллекторы овоидального профиля.
В качестве нормального профиля коллекторов овоидального очертания принято сечение с отношением ширины к высоте, равным 1 : 1,5 (600X900, 800X1 200 и др.).
Коллекторы овоидального профиля также могут быть выполнены как из кирпича, так и из железобетона (рис. 18). - 1
При проектировании водоотвода с территории промышленного предприятия при значительном удельном весе постоянного большого расхода производственных сточных вод находит в некоторых случаях применение лотковая форма коллектора.
Для изготовления коллектора лотковой формы (рис. 19) необходимо выполнить весьма сложную опалубку криволинейного
47
очертания и поэтому она не может быть рекомендована д/я широкого применения. 7
Более рациональной является конструкция коллектора лотковой формы, состоящего из железобетонного лотка, невскрытого железобетонной плитой. I
Дальнейшим развитием конструкции коллектора /этого типа является прямоугольная рамная конструкция, которая/можетбыть осуществлена бетонированием на месте или собрана /з отдельных рам-лотков, изготовленных на стороне. ]
Прямоугольные замкнутые блоки рамного типа весьма просты в изготовлении и могут применяться при проклад/е коллекторов в открытых траншеях. Они незаменимы при сооружении коллекторов закрытым способом (прбдавливанием). Г
Рис. 18. Коллекторы овоидального профиля Рис. 19. Коллек-
торы лотковой формы Применение замкнутых блоков прямо- а-криволинейного;
угольного типа также ограничено опреде- фйляТ”о-же“з°оГбетм1
ленными размерами коллекторов и лими- нааныПвИ™йл ишТТх’'
тируется весом элементов. Так, вес замкну-
того блока при размерах в, свету 1,7X1,9X2 м составляет около 8 т, что вызывает известные трудности при транспортировании и монтаже. Уменьшение веса блоков путем сокращения их длины приводит к значительному увеличению стыковых соединений, являющихся, как известно, слабым местом сооружения.
Поэтому конструкторы, работающие в этой области, решили -отказаться от конструкции замкнутых блоков и остановились на { более рациональной схеме сборного коллектора из плоских эле- ментов. На рис. 20 приведено конструктивное сечение сборного I коллектора этого типа*, состоящего из стеновых блоков 1, плит I перекрытия 2 и вставши 3, соединяющей понизу стеновые блоки в продольном и поперечном направлениях.
48
Д удобства монтажа коллекторов указанного типа крановым оборудованием, имеющимся в любой строительной органи-азмёры блоков приняты с таким расчетом, чтобы их вес ал 3 т. "
'коллектора производится в готовой траншее краном грузопод ностЫо 5 ранее уложенной на
зации,
не прев Монта
ж
7
т в следующей последовательности: по за-проектной отметке бетонной подготовке 4
Рис. 20. Прямоугольной коллектор из сборных железобетонных элементов
толщиной 15—20 см устанавливают стеновые блоки и связывают их поверху продольной арматурой 5 диаметром 16 мм, а внизу — при помощи железобетонных вставок.
Замоноличивание стеновых блоков с плитой-вставкой осуществляется сваркой петлевых выпусков арматуры и бетонированием стыкового соединения жестким бетоном, приготовленным на бы-стротвердеющем цементе.
После заполнения вертикальных и горизонтальных пазов раствором производится укладка плит перекрытия.
Работы по сооружению коллектора завершаются гидроизоляцией стыков — оклеиванием горизонтальных и вертикальных стыков между элементами коллектора двумя слоями гидроизола и двухкратной обмазкой битумом наружной поверхности коллектора.
В случае наличия на трассе коллектора кривых (поворотных) участков последние монтируются из стеновых блоков обычной конструкции, а в перекрытие укладывают клиновидные плиты,
1 Конструкция коллектора разработана канд. техн, наук В. С. Ушаковым и инж. В. Е. Хазановым.
|4— Л. 3. Каплан 49
которые могут быть изготовлены в обычных формах с установкой в них временных прокладок. •
Аналогичная конструкция может быть применена для сооружения двух- и многосекционных коллекторов. В дополнение к ра нее описанным конструктивным элементам в состав двух- и многосекционных сечений входит Т-образный элемент для образования промежуточной стенки.
Эта конструкция сборного железобетонного коллектора получила широкое применение за последние 2—3 года в Москве на работах по реконструкции коллекторов речек Ольховец, Синички, Нищенки, Кровянки, Таракановки (двухсекционный коллектор) и др.
Указанная конструкция коллектора позволяет довести механизацию.работ по его сооружению до 80—90%.
Проектным институтом Дормоспроект (Москва) разработай альбом типовых рабочих чертежей коллекторов указанной конструкции для различных габаритных сечений коллекторов и высот засыпки над ними.
Дождеприемный колодец состоит из камеры и чугунной или стальной решетки над ней. Из колодцев поверхностные воды отводятся в сеть дождевой канализации.
Дождеприемные колодцы могут иметь’в плане прямоугольную или круглую форму. Наиболее широкое применение получили дождеприемные колодцы прямоугольной формы.
Для укладки решетки над камерой колодца устанавливается и закрепляется чугунная рама, внутренние размеры (которой соответствуют (с небольшим зазором) размерам решетки.
Прямоугольные решетки ставятся своей длинной стороной вдоль лотка проезжей части, чем обеспечивается лучший перехват дождевых вод. Чтобы поток дождевых вод не мог пройти мимо решетки, последняя устанавливается на 2—3 см ниже отметки лотка проезжей части.
Такая решетка хорошо противостоит динамическим воздействиям, имеет сравнительно небольшой вес и удобна в эксплуатации.
Камеры дождеприемных колодцев, выполнявшиеся до последнего времени из кирпича, в настоящее время выполняются, как правило, из сборных бетонных и железобетонных блоков.
Практика строительства водоотводной сети показала, что на 1 им сети приходится около 30 смотровых и 60 дождеприемных колодцев, что подтверждает целесообразность перехода на индустриальный .способ их возведения из сборных элементов.
Типовой сборный железобетонный колодец, конструкция которого приведена на рис. 21, состоит из прямоугольной плиты 1 фундаментных блоков 2, образующих шестигранную камеру, где берет начало водосточная ветка, колец 3 и 4, а также плиты перекрытия 5, на которую устанавливается люк с решеткой.
После монтажа колодца и заделки ..в нем трубы водосточной ветки «а дне его устраивается наклонный лоток из тощего бетона
50
обеспечивающий смыв наносов, попадающих в колодец с проезжей чксти улицы. Применение наклонного лотка позволило от-казатьА от устройства в колодцах осадочной части, которая раньше широко применялась для сбора смываемых с улиц отбросов, что вызывало необходимость в периодической очистке дождеприемных 'колодцев.
Смотровые колодцы представляют собой камеры, предназначенные для периодического контроля за исправностью водоотвод-
ной сети, очистки и ее ремонта.
Рис. 21. Сборный дцждеприемный колодец а—фасад; б—разрез; в—план
В отличие от дождеприемных молодцев, закладываемых на определенной глубине (порядка 1,2 м), глубина заложения смотровых колодцев является переменной величиной и определяется глубиной заложения водоотводной сети.
Нижняя часть смотрового колодца является рабочей камерой и ее размеры принимаются в зависимости от сечения коллекторов, на которых они устанавливаются. Рабочая' камера колодца устанавливается на бетонное основание, где 'устраивается лотковая часть из монолитного или сборного бетона. Минимальная глубина лотка должна быть не меньше диаметра наибольшей трубы, присоединяемой к колодцу. Высоту рабочей части смотрового колод-11 а обычно принимают в пределах 1,5—2 м.
4*
51
Верхняя часть колодца, так называемая горловина, соединяет рабочую камеру колодца с поверхностью земли. Сечение горловины принимается не менее 0,7 м. В верхней части смотровых колодцев на уровне проезжей части, улицы устанавливаются круглые чугунные люки с крышками стандартных размеров.
Внутри колодца по его высоте устанавливаются в шахматном порядке чугунные или стальные скобы через 30—35 сМ.
Рис. 22. Сборный смотровой колодец для водостоков малого сечения а-—фасад; б—разрез
Смотровые колодцы, устраиваемые на трубопроводах диаметром до 500 мм включительно, должны иметь диаметр рабочей части не менее 1 000 мм, при диаметре трубопроводов более 500 мм внутренний диаметр рабочей части должен быть не менее 1 200 мм.
Смотровые колодцы могут быть построены из кирпича, бетона и железобетона. Наиболее рациональной является конструкция смотрового колодца, выполненная из отдельных сборных желёзо-т бетонных элементов.
На водоотводйой сети диаметром до 600 мм сборные элементу рабочей камеры, а также горловины выполняются в виде железо
52
Рнс. 23. Сборный смотровой колодец для водостоков большого сечения
бетонных колец равного диаметра (рис. 22). Рабочая камера ко-лодцаХсоставляется из двух колец 3 диаметром и высотой 1 м, которые» опираются на фундаментные блоки 2, в свою очередь установленных на опорную плиту 1.
В месте перехода от колец рабочей камеры к кольцам горловины 5, диаметр которых равен 0,7 м, ^укладывается плита 4 квадратной формы с отверстием. Для установки и закрепления люка с крышкой в верхней части колодца устанавливается фигурное кольцо 6.
Наличие в верхней части колец разной высоты вызвано необходимостью регулирования высоты горловины в зависимости от местных условий.
Конструкция смотровых колодцев, сооружаемых на водоотводной сети больших диаметров (0,7 м и более), несколько отличается от приведенной выше. Рабочая камера (рис. 23) состоит из двух стеновых блоков 1 уголкового типа, плитЫ-вставки основания 2 и плиты перекрытия 3.
Горловина колодца монтируется на плите перекрытия над предусмотренным в ней отверстием из колец 4, 5, 6 диаметром 0,8 м, имеющих разную высоту (в зависимости от местных условий). На горловину устанавливается плита 7. Над плитои закрепляется люк с крышкой.
Смотровые и дождеприемные колодцы, монтируемые из железобетонных колец, не лишены и недостатков, основным из них является значительный вес колец, вызывающий удорожание их транспортирования и монтажа.
В целях снижения стоимости работ по сооружению колодцев на одной из строек Министерства строительства РСФСР были сооружены смотровые колодцы из асбестоцементных труб *. При мелком заложении колодцы сооружались из труб диаметром
1 Инженеры М. Л. Ицковнч и Е. Е. Д у х и н, Смотровые колодцы из асбестоцементных труб, «Новая техника и передовой опыт в строительстве» № 2, 1957.
53
960 мм; при больших глубинах — из двух труб диаметром J06O и 672 мм, установленных одна на другую, с укладкой между ними железобетонного кольца. На верхнюю трубу также укладывается железобетонное кольцо, иа которое устанавливается люкус крышкой. Для спуска в колодец устанавливается металлическая лестница. /
Смотровые колодцы из асбестоцементных труб оказались значительно дешевле кирпичных и железобетонных колодцев.
ГЛАВА III
ЗАЩИТА ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ОТ РАЗМЫВА, ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
Застраиваемые территории, расположенные вблизи берегов рек и других водоемов, подвергаются в большей или меньшей степени воздействию протекающих по ним водяных масс. На различных участках реки, ее воздействие на прибрежные территории сказывается различно; в одних местах прибрежные территории подвергаются размыву, в других — наблюдается накопление на* носов.
Как известно, русла рек в плане образуют систему крутых изгибов, так называемых меандр, сопрягаемых прямолинейными вставками. Территории, расположенные у вогнутых берегов рек, как правило, 'подвергаются разрушению в результате системати? ческого'подмыва основания береговой линии; весьма характерный вид вогнутого участка реки приведен на рис. 24, где жирной ли1 имей обозначен участок, подвергающийся интенсивному подмыву.
Устойчивость берегов рек нарушается также в результате действия ледохода.
Величина размыва берегов зависит от массы воды’ и скорости ее течения. Наибольший размыв наблюдается в период резкого увеличения расхода воды в реке — в период весеннего половодья (в результате интенсивного таяния снегов). Так, например, на Кубани у г. Краснодара размыв прибрежной части территории после прохождения весеннего паводка, доходит в отдельные годы до 1 м и более.
Повышение уровня воды в реке до отметок, превышающих отметки прибрежной территории, приводит к затоплению этой территории. Повышение уровня воды в реках происходит не только в результате весеннего таяния снегов. Нередко, особенно в горных районах, имеет место резкое повышение уровня воды в реке и при выпадении дождей большой интенсивности.
В отдельных случаях затопление прибрежных территорий может быть результатом скопления в русле большого количества льда ^так называемые' заторы) в период весеннего или осеннего ледохода. Заторы льда обычно образуются в местах, где плывущие льдины задерживаются тем или иным естественным или ис-
55
Рис. 24. Вогнутый участок берега р. Волги, подвергающийся размыву
56
кусственным препятствием — на крутых поворотах реки, в местах сужения русла, у мостов и др.
В горных районах, в период интенсивного снеготаяния или выпадения дождей большой продолжительности образуются селевые паводки, обладающие часто большой разрушительной силой, которые также вызывают затопление прибрежной территории после выхода реки из ущелья.
Наблюдается затопление территорий в местах -систематического отложения наносов рек. При большом содержании твердых частиц в составе стока с бассейна реки последние постепенно откладываются в местах, где скорости течения уменьшаются; постепенное наращивание наносов приводит к подъему русла реки и затоплению прибрежной территории. Указанное явление наблюдается в низовьях рек Аму-Дарьи, Терека и частично Кубани.
На крупнейшей реке Китая — Хунхе, в результате тысячелетнего отложения наносов, производилось постепенное обвалование берегов (с целью защиты от затопления), в результате чего она в настоящее время на протяжении 700 км возвышается на 3— 10 м над окружающей местностью. Естественно, что прорывы защитных дамб приводят ' к затоплению прибрежных территорий.
Наблюдается также периодическое повышение уровня воды в устьях рек, впадающих в моря, что вызывается действием ветров, дующих со стороны моря.
Нагоны воды в реки иногда приводят к такому значительному повышению их уровня, что реки выходят из берегов и затопляют прибрежные территории. Ярким примером воздействия нагона воды с моря являются наводнения катастрофического характера, имевшие место в Ленинграде. Затопление прибрежных территорий имеет также место при морских приливах (Калининградская обл.).
Повышение уровня воды в реках в результате весеннего снеготаяния, интенсивно выпадающих дрЖдей, заторов льда, а также нагонов воды с моря носит временный характер и может продолжаться от нескольких часов до нескольких недель. Поэтому и затопления прибрежных территорий, йызываемые указанными выше повышениями уровней воды в реках, также являются временными.
Необходимо иметь в виду, что даже кратковременное затопление прибрежной территории, на которой размещено промышленное предприятие или населенный пункт, может привести к нежелательным результатам: нарушению нормальной деятельности предприятия, перерыву в движении сухопутного транспорта, затоплению подвальных и первых этажей зданий, а в отдельных случаях — и к гибели людей.
Затопление прибрежных территорий может быть постоянным в случае устройства на реке подпорных гидротехнических сооружений, вызывающих значительное повышение уровня воды в реке. Создаваемый плотиной подпор распространяется иногда на боль-
57
щие расстояние вверх по реке и по притокам, что приводит к возникновению-водохранилищ большой емкости. Территории, на которых в будущем должны быть созданы водохранилища, принят© называть зоной затопления.
Совершенно ясно, что постоянное затопление прибрежной тер-| ритории полностью исключает возможность ееfиспользования для; целей строительства. Однако до сооружения на реке подпорного^ гидротехнического, сооружения (при обоснованности использова- i ния прибрежной территории для целей строительства или при. экономической целесообразности сохранения на этой территорииj существующих промышленных предприятий или населенных пунк-’ тов) могут быть приняты меры, предотвращающие затопление] этой территории, что достигается осуществлением ряда защитных: мероприятий.
Следует также иметь в виду, что значительное повышение уровня воды в реке, помимо поверхностного затопления, может привести к подтоплению прилегающей прибрежной территории, т. е. к повышению уровня грунтовых вод.
При создании крупных' водохранилищ, помимо затопления и подтопления прибрежной территории, возможны разрушения берегов под воздействием волн, так называемая переработка бере-1 гов, величина которой зависит главным образом от протяженности водохранилища (длины разгона волны) и скорости ветра.. Характер переработки берегов зависит также от амплитуды колебания уровня воды водохранилища, от геологического строения и механических свойств пород, слагающих береговую территорию, и от ряда других факторов.
Предварительное определение ширины зоны переработки берега имеет весьма важное значение для решения вопроса размен щения зданий и сооружений в прибрежной полосе, для разработки мероприятий по защите существующих на этой тер^ ритории зданий и сооружений или переноса их на новые площадки.
Проектирование мероприятий по защите прибрежных территорий от размыва, временного -или постоянного затопления должно производиться на основе данных тщательного изучения режима реки в’ районе намеченной к застройке территории. Недостаточное; изучение или недоучет гидрологических факторов может привести: к недостаточной эффективности запроектированных защитных мероприятий или к преждевременному разрушению защитных со-] оружений. 1
Из большого круга вопросов инженерной гидрологии для про! ектирования мероприятий по защите прибрежных территорий не] обходимо подробно изучить режим уровней, направление и ско( рость течения, волновой режим, зимний режим реки, а также направление и скорость ветра.
Для Изучения волнового режима реки необходимо также иметь данные о ветре, который вызывает волнение на водной поверх] ности, нагон и сгон воды.. - . . . .. ... ... ]
S8
1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА РАЗМЫВ И ЗАТОПЛЕНИЕ ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ
1)' Режим уровней
Режим уровней воды в реке зависит главным образом от ее расхода. Расход реки непостоянен и изменяется в зависимости от ряда физико-географических факторов (осадков, температуры, испарения и др.), а также в результате регулирования стока.
Существенное влияние на ход изменения уровней воды в реке также оказывают естественные и искусственные переформирования русла, загромождение русда реки ледяными массами, действие ветра и др.
Исходными данными для изучения режима уровней воды в реке являются материалы регулярных наблюдений на водомерных постах, расположенных выше и ниже застраиваемой территории.
Рис. 25. График колебаний уровней воды в реке
Данные наблюдений на водомерных постах оформляются в виде графиков колебаний горизонта воды, выражающих зависимость: уровень воды в реке является функцией'времени.
Образец такого графика представлен на рис. 25, где на оси абсцисс отложено время, на оси ординат — абсолютное или относительное превышение для каждого дня.
Для проектирования защитных мероприятий необходимо выявить максимально возможный уровень воды в водоеме, для чего необходимо иметь данные многолетних наблюдений. Чем больше этих наблюдений, тем точнее можно установить максимальный горизонт воды, возможный в этом районе, который кладется в основу расчета защитных сооружений. Существующая сеть водомерных постов дает возможность пользоваться материалами наблюдений за 60—70 лет.
Данные наблюдений ряда лет сводятся в один график с применением соответствующих условных обозначений. В верхней части графика обычно наносятся данные за те же годы о1 периодах ледостава и ледохода.
По данным графика за тот или иной год могут быть получены характеристики уровенного режима реки за этот год. Основными
59
характерными горизонтами воды в реке являются: горизонты половодья, весеннего и осеннего ледоходов, меженный и зимний горизонты.
Меженным горизонтом или просто меженью называется низкий уровень воды в реке, наблюдаемый в середине — конце лета и начале осени, когда прекращается питание поверхностными водами и река питается почти исключительно подземным стоком. Зимним горизонтом называется горизонт реки, покрытой льдом.
Для каждого характерного горизонта по данным графика можно установить отметки самого высокого, среднего и самого низкого уровней воды. Данные о характерных' горизонтах для
удобства пользования часто сводятся в таблицу.
Для проектирования мероприятий по защите прибрежной территории от размыва и затопления, помимо характерных уровней реки, важно знать их частоту — повто ряемость и ' продолжительность стояния уровней за рассматриваемы!) период года. Для этого строятся графики повторяемости и продолжительности стояния уров-
О 25 50 75 Ю0%
Рис. 26. График повторяемости и продолжительности стояния уровней 1—кривая продолжительности; 2—кривая повторяемости
ней. для построения гра^ фика повторяемости предварительно определяют годовые амплитуды колебаний горизонта воды, т. е. разность между отметкой наивысшего и отметкой наинизшего за год горизонта (годовые амплитуды на реках Советского Союза колеблются в больших пределах и доходят на отдельных участках Волги до 14—16 м).
Построение графика производится в следующей последовательности: амплитуду колебаний горизонтов воды за какой-либо период делят на небольшие интервалы (через 10—20—50 см) Н подсчитывают число дней стояния уровней, отвечающих каждому интервалу за весь рассматриваемый период. Затем откладывая в масштабе на графике (рис. 26) по оси ординат величины уров ней для каждого интервала, а по оси абцисс — подсчитанные числа дней стояния уровней и, соединяя полученные на график точки, получают кривую повторяемости уровней.
Кривая продолжительности (обеспеченности) стояния уровней показывает число дней, в течение которые уровни не опускались ниже той или иной отметки. Кривую продолжительности получаю-^ из кривой повторяемости, последовательно суммируя, начинай с наивысших уровней, числа дней, отвечающих последовательна взятым интервалам кривой Повторяемости.
60
При разработке мероприятий по защите от затопления прибрежной территории весьма важно знать обеспеченность горизонтов — вероятность появления тех или иных горизонтов в период половодья.
Характерными по горизонту воды годами для целей проектирования защитных мероприятий принято считать показатели, приведенные в табл. 3.
Таблица 3
Обеспеченность в % ♦ Характеристика года Повторяемость паводка
0,1 1 2 5 10 50 С катастрофически высоким горизонтом С очень высоким горизонтом С высоким горизонтом То же С средневысоким горизонтом С меженным горизонтом Один раз: в 1 000 лет . 100 . ь 50 „ 20 , „ 10 . . 2 года
2) Направление и скорость течения
Изучение направления и скорости течения реки имеет большое значение для определения устойчивости береговой линии. Скорость течения воды в реке и направления течений зависят от изменения горизонта воды, уклона реки, ее формы в плане, распределения глубин и ряда других факторов.
Характерным для большинства рек является наличие большого числа крутых поворотов, так называемых излучин. В меженный период на изогнутых участках реки наблюдается течение, направленное в поверхностных слоях в сторону вогнутого берега, а в нижних слоях — в сторону выпуклого берега. При этом наиболь-шие скорости наблюдаются в верхних слоях у вогнутого берега, они постепенно уменьшаются в придонных слоях в направлении от вогнутого к выпуклому берегу. Последнее объясняется некоторым сгущением струй у вогнутого берега и расхождением их у выпуклого берега. Направление сходящихся у вогнутого берега струй называют, сбойным или прижимным течением, так как такое течение вызывает раскат и прижим судов к вогнутому берегу. Берега, подвергающиеся воздействию прижимного течения, называют прижимными берегами.
В меженный период на режим скоростей и направление течения оказывает сильное влияние рельеф дна — скорость течения на перекатах в этот период значительно выше, чем на плесовых1 участках. Так, на р. Волге меженные скорости на перекатах колеблются в пределах 1—1,5 м/сек, а на плесовых участках скорости течения не превышают 0,4—0,5 м/сек.
1 Плесовые участки рек характеризуются большими глубинами и малыми Уклонами, а перекаты характеризуются малыми глубинами и большими уклонами.
61
С подъемом воды в период половодья распределение скоростей и направление течения резко изменяются. В начале уменьшается, степень влияния рельефа дна и увеличивается влияние плановой формы меженного русла; поверхностный уклон на перекатах и на плесах выравнивается, следовательно, выравниваются и скорости течения. С затоплением поймы реки влияние изгибов меженного русла уменьшается, так как вода, заполнившая пойму, идет по линии наибольших уклонов и спрямляет путь.
В этот период в речной долине различаются два потока — верхний и -нижний, Верхний поток подчиняется плановой форме речной долины, а нижний — проходит по меженному руслу.
Скорости течения воды на больших реках в этот период измеряются величинами 2—2,5 м/сек. Особенно большие скорости течения наблюдаются в проранах, т. е. в узких протоках, прорезающих острова, косы затонов, где скорости течения нередко превышают 3 м/сек, что приводит к катастрофически быстрой разработке в глубину и в ширину ранее существовавшего прорана.
Для измерения скоростей течения применяются поплавки и вертушки. Методика измерения скоростей течения поплавками, вертушками и другими приборами излагается в специальных руководствах по гидрометрии. 1
3) Волновой режим
Изучение волнового режима рек и водоемов необходимо для обоснования принятого типа одежды берегоукрепительных соору-жений, а также для определения проектного уровня береговых территорий и сооружений, обеспечивающих защиту этих территорий от затопления.
Основной причиной образования волн является ветер Ч Много-, летними наблюдениями установлено, что первые признаки волн, на поверхности водоема появляются при скорости ветра, превьь шающей 1 м/сек.
Основными параметрами волн являются:
высота h — расстояние по вертикали между самой высокой точкой возвышения волны, называемой гребнем, и самой низкой точкой углубления, называемой впадиной;
длина L — расстояние по горизонтали от гребня одной волны до гребня следующей; ,
период Т — время, необходимое для прохождения волной пространства, равного ее длине;
скорость с—расстояние, проходимое гребнем волны или ее впадиной в единицу времени.
Очертание волн характеризуется кривой, состоящей из периодически повторяющихся заостренных гребней и пологих впадин.
Характер и размеры волн зависят от скорости и продолжительности действия ветра, от размеров акватории водоема и от
1 На укрепление откосов берегов узких каналов также оказывает разрушительное действие судовая волна, хотя и в меньшей степени, чем ветровая
длины разгона болны, а также от глубины воды в водоеме. Наиболее полно изучено влияние глубины воды в водоеме на характер и размер волны.
При подходе воды к вертикальной стенке, построенной на большой глубине, волна отражается и, складываясь с прямой волной, преобразовывается в интерферированную волну, имеющую высоту колебания, равную двойной высоте прямой ролны.
Совершенно 'иной характер имет волна при подходе к береговой территории, где глубина воды резко снижается. В силу сопротивления трения по дну форма волны сильно меняется, впадины ее как бы задерживаются дном, а гребень все больше набегающий вперед, обрушивается, и волна оказывается разбитой. В результате этого вся масса воды с большой скоростью устремляется к берегу, сильно ударяясь о всякое препятствие, встречающееся на пути ее движения.
Размеры волн определяются специальными измерениями в натуре или определяются по эмпирическим формулам. На незаре-гулированных реках наблюдаются волны высотой 1—4,2 лив редких случаях они достигают больших размеров. На водохранилищах, созданных в результате подпора реки гидротехническими сооружениями, возможно образование волн большей высоты, которые в зависимости от длины разгона, колеблются от 2 до 3 м.
4) Зимний режим рек
Зимним периодом для рек считается отрезок времени с момента появления на них «сала» осенью и до момента полного очищения от льда весной. В этот период происходят процессы замерзания рек, ледостава и вскрытия.
В период осеннего ледохода на отдельных участках реки наблюдаются высокие подъемы уровня воды, вызываемые заторами, г. е. большими скоплениями льда в русле реки. Этот период осеннего ледохода особенно опасен для деревянных конструкций, которые подвергаются истирающему действию острых кромок льдин.
Режим ледостава характеризуется колебанием уровней воды, толщиной ледового покрова и цаЛичием донного льда. Во время ледостава уровень воды в реке может подняться на 2—3 м, что объясняется увеличением гидравлического сопротивления при движении воды в русле, покрытом льдом. Толщина ледяного йокрова колеблется от 0,3—0,6 м, в южных районах и до 7 м и более в северных районах.
В период ледостава на большей части рек Союза образуется донный лед, что объясняется наличием выше по течению реки незамерзающих участков, называемых полыньями. Наличие донного
---------, ..
1 tlo исследованиям проф. П. К. Божича, основанным на большом числе натурных наблюдений, переформирование основных элементов волны при переходе от больших глубин- к- мелководью носит более сложный характер'; • - . • •
68
льда у берегов рек весьма осложняет производство работ по укреплению подводных откосов берегов. '
Вскрытие реки сопровождается прибылью воды, развитйеь закраин, подвижкой льда и ледоходом. Продолжительность ве сенних ледоходов, как правило, значительно меньше осенних. Пр! длительности, например, осенних ледоходов на р. Волге у г. Горького в среднем 20 суток, весенние ледоходы в этом районе завершаются в среднем в течение 5 суток.
Горизонты и'характер весеннего ледохода имеют исключитель-ное значение для выбора типа и конструкции берегоукрепительных сооружений.. Находящиеся <в зоне ледохода сооружения испытывают особенно сильное воздействие от ледяного покрова в период подвижек льда, когда ледяные поля получают первичное движение. До начала вскрытия реки наблюдается несколько подвижек, происходящих при разных горизонтах. Наиболее опасны — первые подвижки льда.
Воздействие ледохода на речные берега не одинаково. Весьма часто один из берегов подвергается интенсивному нажиму льда, в то время как противоположный берег этого воздействия не испытывает. Весьма важно установить высоту опасной зоны ледохода для принятия мер против его разрушительного воздействия на берегоукрепительные сооружения.
5) Влияние ветра
Данные о температуре воздуха и об осадках необходимы для решения вопросов организации любых строительных работ.
Особенно важным для проектирования защитных мероприятий для прибрежных территорий является ветровой режим. В зависимости от силы ветра (начинаются (волнения на водоемах, нагон и сгон воды.
Метеорологические станции и посты Гидрометеорологической службы Союза ведут систематическое наблюдение за ветровым режимом в районе их расположения. Для оценки силы ветра пользуются характеристиками, приведенными в табл. 4.
Таблица 4
Скорость ветра в м!$ек Название ветра Бальность ветра
0-0,5 Штиль 0
0,5-3 Легкий 1-2
3- 5 Слабый 3
5- 7 Умеренный 4
7-15 Свежий, сильный и креп-
кий 5-7
15-20 Буря, шторм 8-9
Свыше 20 Ураган 10-12
Материалы метеорологических станций по наблюдениям за скоростью и направлением ветра подвергаются обработке, в ре-
зультате которой строятся розы скоростей и розы повторяемости ветров (рис. 27), дающие в наглядной форме сведения о преобладающих в разные сезоны или месяцы скоростях и направлениях
ветра в данном пункте.
Как показывают наблюдения, наибольшей повторяемостью обладают ветры от легких до умеренных, определяемые скоростью до 7 м/сек-, сильные и крепкие ветры со скоростью до 15 м/сек бывают редко, а штормовые и ураганные ветры, скорость которых измеряется в пределах от 15 до 30 м/сек, имеют повторяемость менее 1%.
2 БЕРЕГОУКРЕПИТЕЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
1) Типы берегоукрепительных сооружений
Рис. 27. Роза скоростей и повторяв-мостн ветров /—1—7 м!сек\ 2—8—15 м!сек\ 5—16—20 м(сёк; 4—более 20 м[сек
’ Защита прибрежной территории от размыва осуществляется берегоукрепительными сооружениями, которые могут быть выпол-
нены в виде укрепительных одежд того или иного типа, уложенных чна соответствующим образом спланированный откос берега или в виде стенок набережных.
Берегоукрепительное сооружение любого типа должно быть устойчивым, прочным и, что не менее важно, простым в исполнении. Для берегоукрепительных сооружений желательно применять
местные строительные материалы, что может значительно снизить затраты на их возведение.
Откосное берегоукрепление может быть выполнено быстрее и со значительно меньшими затратами, чем сооружение стенок набережных. Однако берегоукрепительные сооружения этого типа не всегда могут быть применены. Необходимо иметь в виду, что если берег реки, подлежащий укреплению, достаточно высок и сложен слабыми горными породами, то для обеспечения устойчивости откоса потребуется’выделить полосу территории значительной ширины (так, например, при .высоте берега 15 м над уровнем воды и среднем уклоне откоса 1 :3, потерянная полоса территории со-ставит 45 ж). Отказ от использования такой значительной полосы, береговой территории при ограниченных размерах строительной площадки не всегда возможен.
Откосное укрепление берега также не. может быть применено в случае необходимости использования береговой полосы для причала судов и организации погрузочно-разгрузочных работ.
При благоустройстве береговой полосы в пределах населенного пункта могут применяться как откосные берегоукрепитель-
р — Л. 3. Каплан
65
ныё сооружения, так и набережные стенки в зависимости от архитектурно-планировочного решения береговой полосы.
При проведении берегоукрепительных работ в зоне зеленых насаждений находят применение комбинированные двухъярусные берегоукрепительные сооружения, состоящие из низкой, затопляемой паводковыми водами подпорной стенки и откоса, закрепленного дерновым покровом и кустарниковой растительностью. Набережные указанного типа, помимо своего основного назначения, как берегоукрепительные сооружения, могут быть также использованы для организации отдыха населения.
В комплекс городских набережных, помимо берегоукрепительных сооружений, входят специальные устройства в виде сходов — причалов, лестниц и др. Стенки городских набережных покрывают на уровне тротуаров карнизным камнем и ограждают решетками или парапетами.
2) Укрепление откосов
При проектировании берегоукрепительных сооружений откос ного типа должны быть решены два основных вопроса: выбор поперечного профиля и типа крепления откоса.
Основными параметрами откоса являются высота, определяе мая разностью отметок бровки берега и дна реки, заложение — длина горизонтальной проекции линии откоса и уклон, выражаю щий отношение высоты откоса к его заложению.
В практике берегоукрепительных работ наибольшее примене ние имеют одиночные откосы (заложение откоса равно его вы соте), полуторные, двойные и тройные, т. е. откосы с углами на клона, равными соответственно 45°, 34°, 27° и 18°.
Выбор угла наклона откоса производится на основе изучени! физико-механических свойств грунтов, слагающих береговую территорию.
Как известно, свободная поверхность сыпучих и связных грун тов (но не скальных) представляет собой плоскость, наклоненную к горизонту под тем или иным углом в зависимости от род грунта. Этот угол называют углом естественного откоса.
Угол естественного откоса для каждого грунта устанавли вается лабораторным путем. С достаточной для практически целей точностью для неответственных сооружений углы естествен ного откоса для различных грунтов можно принимать по данны» табл. 5.
Для того чтобы откос укрепленного берега был устойчивым угол его наклона не должен быть больше угла естественного оу коса. Однако в определенных условиях при большой высоте ба рега и значительных нагрузках, приходящихся на прибрежну! полосу, выбор угла наклона откоса берега равным углу еста ственного откоса не гарантирует устойчивость береговой террШ тории и поэтому он должен приниматься несколько меньшим.
Правильность принятого уклона откоса, обеспечивающей устойчивость береговой полосы, должна быть проверена рас«я 66
Т а б л.ица^>
Род грунта Грунты
естественной влажности очень влажные и мокрые насыщенные' ВОДОЙ
Ил 40 25 15 .
Слабый глинистый грунт Глинистый грунт, суглинок средней 40 27 20
плотности Плотно слежавшийся глинистый грунт 40 30 25
и суглинок плотный . Песок: 45 30 25
мелкий с примесью ила 40 25 20
плотно слежавшийся . 45 30 25
средней крупности, разрыхленный . 37 33 25
крупный, плотно слежавшийся . . 45 33 27.
Гравелистый грунт 37 33 30
Галька средней крупности 40 35 30
том. Расчетные схемы предполагают скольжение грунтового массива откоса по круглоцилиндрической поверхности. Методика проведения проверки устойчивости откоса приводится в литературе по гидротехническим сооружениям.
Различаются три зоны берегового откоса, которые подвергаются- разрушительному воздействию различных факторов:
подводная зона — часть откоса, находящаяся постоянно ниже меженного горизонта водоема и подвергающаяся воздействию волнения и течения воды;
затопляемая зона — часть откоса, находящаяся в пределах горизонтов межени и высоких вод. Помимо воздействия волнения и течения воды затопляемая зона подвергается воздействию ледяного покрова и ледохода, а также атмосферных осадков. После спада высокой воды грунтовая вода, вытекая из откоса, увлекает с собой частицы грунта и тем способствует разрушению берега;
незатопляемая зона — часть откоса, находящаяся выше горизонта высоких вод, подвергающаяся воздействию атмосферных осадков и частично волнению воды.
Отдельным участкам откоса в зависимости от состава и состояния грунтов, слагающих откос, и факторов, влияющих на их устойчивость, придают разные уклоны. Так, например, уклон подводной зоны откоса принимается наиболее Пологим, порядка 1:3—1:4. Более крутые откосы принимаются для плотных суг линков и крупнозернистых песков; более пологие—для мелкозернистых песков.
Участок откоса, находящийся в затопляемой зоне, принимается не круче 1 :2, а крутизна откоса в незатопляемой зоне обычно принимается 1:1,5.
Для повышения устойчивости высоких откосов на них устраивают небольшие площадки-бермы через каждые 6—8 м по
5*
67
высоте (в зависимости от характеристики грунтов и их состояния) .
В соответствии с . различными условиями работы разных зон откоса для них применяются разные типы укрепления.
Укрепление подводной зоны откосов. Для укрепления подводной зоны откосов весьма широко применяются хворостяные одежды в виде тюфяков толщиной 40—45 см, пригру-женных 12—15-сл слоем камня. Тюфяк состоит из нескольких слоев разостланного хвороста, стянутых сетками из прутяных канатов толщиной 12—14 см. Преимуществами хворостяных тюфяков являются достаточная прочность и гибкость, позволяющие укреплению следовать за местными деформациями поверхности откоса: так в случае подмыва грунта на нижних участках откоса хворостяные тюфяки опускаются и тем самым приостанавливают размыв.
Тюфячное укрепление откоса составляется из Нескольких тюфяков, уложенных перпендикулярно течению реки. При скоростях течения, не превосходящих 1,25 м1сек. тюфяки укладывают впритык друг к другу, а при больших скоростях тюфяки укладываются внахлестку с перекрытием последующим тюфяком ранее уложенного не менее чем на 2 м.
Береговую кромку тюфяка укладывают на уровне низкого меженного горизонта воды в реке, чем обеспечивается предохранение- хвороста от гниения, неизбежного при расположении этой кромки на отметках переменного уровня воды.
Во избежание сползания тюфяка при размыве подошвы откоса (что может привести к разрушению подводного укрепления) тюфяки укладывают значительно ниже подошвы откоса (по дну водоема), за пределы максимально возможного размыва прибрежной части русла* после выполнения берегоукрепительных работ. Минимальная величина, на которую тюфяк должен быть уложен по дну водоема ниже подошвы откоса, принимается равной 5 м.
Тюфячное укрепление укладывается на откос без предварительной его планировки. Поэтому, при наличии в пределах укрепляемого откоса отдельных промоин, их следует заполнять каменной наброской.
Работы по устройству укрепления откосов хворостяными тюфяками производятся в следующей последовательности: вязку тюфяков производят на берегу на специально устраиваемых наклонных стапелях. Готовые тюфяки при помощи катков спускают на воду, откуда буксируют к месту укладки катерами. После выверки положения тюфяк постепенно загружают камнем, в результате чего он погружается под воду и ложится на откос.
В зимних условиях работы по устройству тюфячного крепления производятся непосредственно около укрепляемого участка береговой полосы со льда. Предварительно в месте укладки первого тюфяка вскрывают прорубь по ширине тюфяка (с некоторым запасом). Тюфяк вяжут обычным способом на стапеле, собранном на льду и установленном перпендикулярно берегу. При
помощи лебедок, устанавливаемых на берегу, стаскивают готовый тюфяк со стапеля, оставляя на нем конец длиной 1—2 м.
К концу тюфяка подвязывают канаты, расстилают хворост и выполняют другие операции по вязке нового отрезка тюфяка, образуя, таким образом, непрерывную ленту, которая постепенно спускается на воду и доводится до берега. После закрепления береговой кромки тюфяка его загружают камнем и затапливают. При вскрытии новой майны вниз по течению повторяют все указанные операции по вязке следующей ленты тюфяка, которая после загрузки камнем также ложится на дно реки и подводную часть откоса, образуя следующую полосу крепления и т. д.
Следует иметь в виду, что заготовка большого количества хвороста и камня, необходимого для устройства тюфячного крепления, транспортирование этих (материалов к месту их использования, вязка тюфяков и работы, связанные с их пригрузкой и затоплением, весьма трудоемки и производятся главным образом с применением ручного труда, при отсутствии возможности значительной механизации этих работ. Указанные обстоятельства приводят к удлинению сроков выполнения берегоукрепительных работ и повышению их стоимости.
Другим недостатком этого типа крепления подводной зоны откосов является отсутствие возможности (при его применении) использования береговой полосы реки для хозяйственных нужд (выгрузке леса, дров и др.), а также для купания населения.
Укрепление хворостяными тюфяками неприменимо в случае наличия крутых откосов (круче чем 1:1,5). В указанных условиях подводную зону откосов лучше всего крепить наброской из рваного камня. Каменная наброска свободно деформируется при осадках, не разрушается при применении достаточно крупных камней и слабо истирается донными наносами.
В США на р. Миссисипи с успехом применяются для укрепления подводной части откосов асфальтобетонные тюфяки, армированные тонкими стальными канатами и проволочными сетками. Изготовление тюфяков производится на стальной палубе баржи в следующей последовательности (рис. 28): по уложенной на палубе заранее заготовленной проволочной сетке укладывается горячая асфальтовая масса, которая подвергается уплотнению при помощи специальных легких катков. После этого готовая часть тюфяка быстро охлаждается водой из реки до температуры 60°, что обеспечивает его прочность, достаточную для погружения в воду. Затем при помощи лебедок, установленных на берегу, готовая часть тюфяка сдвигается с баржи, арматурная сетка наращивается и производится изготовление второй секции, примыкающей к первой и скрепленной с ней горячим асфальтобетоном. Далее баржа отводится в русло реки на соответствующее расстояние и освобождается площадка для изготовления следующей секции.
В результате многократного повторения указанных операций получается непрерывная асфальтобетонная лента, которая пс
69
мере отвода баржи от берега, опускается в воду и укладывается на подводный откос и участок дна реки, подлежащий укреплению.
Наибольшая длина асфальтобетонных тюфяков, примененных на р. Миссисипи, доходила до 65 м при ширине около 10 м и толщине 5 см. В ряде случаев они опускались в воду на глубину 40—45 м.
Применявшаяся на этих работах асфальтовая смесь имела следующий состав: речной песок — 66%, лёссовый заполнитель — 22%, битум —12%.
Рис. 28. Схема устройства асфальтобетонного крепления подводной части откосов (США)
При температуре 37,7° образцы указанной смеси имели прочность на разрыв 7 кг]см2.
Образцы толщиной 5 см, изготовленные из асфальтовой массы указанного состава, были испытаны на иЗгиб (при радиусе изгиба 1,2 м) при температуре 60 и 40° и показали хорошие результаты-растрескивания асфальтобетона не наблюдалось.
Для укрепления размываемых подводных участков береговой полосы иногда применяют брусчатые шпунтовые ряды. При значительной глубине реки у берега для обеспечения устойчивости шпунтового ряда его верхние концы приходится крепить к анкерным сваям, которые должны быть забиты за пределами призмы обрушения. В связи с тем, что верхняя часть шпунтовой стенки, находящаяся в зоне-переменного уровня воды, подвергается гниению, срок службы этого типа крепления невелик и определяется в речных условиях (при отсутствии, морских вредителей древесины) сроком в 8—10 лет, после чего шпунт подлежит замене.
70
Укрепление затопляемой зоны откосов. Для укрепления затопляемой зоны откосов наибольшее распространение получили каменные одежды (в виде одиночной и двойной мостовой или каменной наброски) и покрытия из бетона и железобетона. Последние могут быть выполнены из монолитного железобетона или из железобетонных плит, изготовленных на стороне. Имеются также примеры успешного применения для этой цели асфальтобетонных покрытий.
Укрепление из камня. Каменная мостовая является вполне надежным и. хорошо оправдавшим себя в эксплуатации типом крепления откосов рек и водоемов. При хорошем качестве исполнения каменные мостовые обладают высокой прочностью и устойчивостью под воздействием мощных ледоходов и сильных течений. Каменная мостовая проста в исполнении и легко ремонтируется.
Мощение откосов камнем при относительно небольших скоростях течения производится на подстилающем слое мха, крупнозернистого песка или гравия; при значительных скоростях течения мощение камнем производится на слое щебня.
Для мощения откосов применяется главным образом бутовый камень гранитных пород, обладающий достаточной сопротивляемостью против 'выветривания и размыва. Находят также применение морозостойкие некристаллические известняки, кремнистые и железистые песчаники. Морозостойкость камня должна быть проверена многократным' замораживанием и оттаиванием. Применяется камень колотый, рваный или плитняк размером от 20 до 30 см и более.
Одиночная мостовая делается толщиной 0,2—0,3 м при подстилающем слое 0,15—0,2 м. Более надежным креплением является двухрядная мостовая. Верхний ее слой устраивают из камней толщиной 0,3 м, уложенных тычком, нижний слой — из камней толщиной 0,2—0,25 м. Подготовка из щебня или гравия принимается равной 0,1—0,2 м.
Необходимо отметить, что двухрядная мостовая, вследствие, недостаточного трения одного ряда камня по другому, плохо сопротивляется' сдвигу под воздействием ледохода. Поэтому в тяжелых ледовых условиях чаще применяют одиночные мостовые, выполненные из крупных камней, размером до 50 см и весом до 100 кг и более.
Прочность мостовой в значительной мере зависит от состава и способа укладки подстилающего слоя. При устройстве подстилающего слоя в 2—3 слоя в виде обратного фйльтра крепление откоса гарантировано от выноса из-под него частиц грунта, вызываемого волновым воздействием.
Состав трехслойной подстилающей подготовки обычно принимается из слоя крупнозернистого песка с диаметром частиц 1— 2 мм, слоя гравия с размерами частиц до 20 лии и верхнего слоя из крупного гравия или щебня с размерами частиц до 50 мм.
71
a
Если береговой откос сложен из песков, то подготовку под мощение делают в два слоя: верхний слой — из щебня или гальки нижний — из крупнозернистого песка, карьерной мелочи или. гальки. Если берег сложен суглинистыми грунтами, то достаточно одного слоя подготовки из щебня или гальки.
Мощение производят по заранее спланированному откосу параллельными рядами снизу вверх. Камни прижимают друг к другу, скалывая молотком мешающие выступы, и погружают их плотно в подстилающий слой. Необходимо добиваться наибольшей плотности крепления, для чего производят расклинцовку швов (мелкие щели заполняют каменной мелочью и трамбовкой осаживают замощенную часть откоса).
В месте перехода от подводной части крепления к надводной не должно оставаться незащищенных мест. Здесь должен быть устроен надежный упор для надводного крепления, предохраняющий его от сползания. Сопряжение подводного и надводного крепления осуществляется призмой из каменной наброски; бровка призмы шириной по верху 1,5—2 м принимается несколько выше отметки среднемеженного уровня воды в водоеме.
В случае .если подводная часть откоса имеет пологое очертание и не подвергается размыву, в связи с чем отпадает необходимость ;в ее укреплении, то применяют в качестве упора надводного крепления шпунтовые стенки или каменные-призмы.
При необходимости сброса по откосу поверхностных вод для предохранения берегового укрепления от разрушения устраивают в определенных местах лотки. Дно и откосы лотков покрывают; бетоном или асфальтобетоном.
Для защиты затопляемой зоны откоса находит применение и, укрепление в виде каменной наброски, которая устраивается на подготовке из щебня или гравия, так же как и при устройстве мостовой, с той лишь разницей, что наброска осуществляется без : подбора’ камня и без трамбования. <
Каменная наброска применима при откосах не круче двойных! и осуществляется по меньшей мере в два ряда камней. Крупность: камней первого внешнего ряда должна обеспечить устойчивость; камня под воздействием течения и волнения; второй ряд делается из камней в 2—3 раза мельче камней первого ряда. Каменная на- ' броска также требует устройства предварительной подготовки из | слоя разнозернистого гравия или щебня толщиной 10—15 см. I Общая толщина каменной наброски принимается от 40 до 60 см. Во избежание размыва мелких частиц из тела откоса, особенно на насыпных участках, отсыпку производят слоями разной круп-1 ности: сначала укладывают слой мелкой щебенки или гравия, за-, тем 1—2 слоя более крупного камня и, наконец, укладывают слой камня расчетного диаметра в соответствии со скоростью течения воды.
Основное достоинство этого типа укрепления — простота изготовления.
72
За последние годы довольно широкое применение получили для укрепления затопляемой зоны откосов железобетонные, бетонные и армобетонные одежды. Применение указанных типов одежд особенно уместно при отсутствии на месте камня соответствующих размеров и качества, необходимого для устройства мостовой. Одежды, бетонируемые на месте, выполняются в виде монолитных плит толщиной от 10 до 20 см, уложенных на подготовке из гравия, щебня или крупнозернистого песка. Одежды из монолитного бетона могут применяться для укрепления откосов с уклоном 1 : 1,25 и более пологих. При бетонировании более крутых откосов свежеуложенный бетон оплывает и требует установки опалубки.
Монолитное бетонное укрепление делится продольными и поперечными швами на квадраты с размерами 10X10 м. Швы заполняются битумно-песчаной смесью и предотвращают появление в покрытии трещин от температурных напряжений.
Применяемые для укрепления откосов бетонные плиты со слабым армированием (армобетонные плиты) имеют размеры в плаве 1 X 1 м или 2 Х2 м. Толщина их колеблется от 10 до 25 см. При укладке этих плит на подготовке из слоя гравия толщиной 15 см этот тип укрепления откосов остается вполне устойчивым под воздействием волны 2Д=1—1,5 м. Основным достоинством этого типа укрепления является значительное сокращение сроков производства берегоукрепительных работ. Более подробные данные о сборных железобетонных плитах для укрепления откосор приведены на стр. 107—109.
Асфальтобетонные одежды откосов. В практике строительства гидротехнических сооружений в нашей стране имело место применение асфальтобетона для укрепления надводной зоны откосов (асфальтобетонное укрепление применялось и для укрепления подводной зоны откосов только до заполнения канала водой). В частности, на строительстве Волго-Донского судоходного канала имени Ленина значительные площади откосов были укреплены покрытием из пористого асфальтобетона ’.
Асфальтобетонное покрытие было выполнено из слоя крупнопористого асфальтобетона толщиной 10 см, уложенного на подготовке из слоя каменной крошки и слоя песка толщиной 10 см каждый (если откос сложен глинистыми грунтами с числом пластич ности более 20, то подготовка может быть принята из одного слоя каменной крошки).
Примененная асфальтобетонная смесь имела-следующий состав:
щебень известковый........... 92,8—94%
минеральный порошок .... 7,2— 6% битум марки БН-2 или БН-3 (Краснодарского завода)' . . 5 %
1 Г. А. Саркисянц и др., Крепление откосов земляных гидротехнических сооружений асфальтобетоном, «Строительство» № 3, 1953,
73
Температура асфальтобетонной смеси перед укладкой равнялась 130—160°.
Асфальтобетон доставляли к месту укладки самосвалами и выгружали на металлические листы, предварительно смазанные нефтью с водой. Отсюда смесь опускалась на откос по деревянным лоткам, обитым кровельным железом. Укладка и разравнивание смеси производилось вручную, а уплотнение — электровибраторами И-7 (утяжеленными до 60—70 кг) в три —четыре прохода по одному месту.
Стоимость асфальтобетонного крепления оказалась в 1,6 раза меньше стоимости каменной мостовой. Объем потребных материалов для укрепления откосов уменьшился в 2,4 раза, а трудоемкость работ сократилась в 3,5 раза.
Укрепление незатопляемой зоны откосов. Укрепление незатопляемой зоны откосов, т. е. участков, расположенных выше расчетного уровня высоких вод, осуществляется сплошной одерновкой, одерновкой в клетку, посевом трав.
Выбор типа укрепления зависит от характеристики грунтов, слагающих этот участок откоса, а также от его высоты. Так, при глинистых и суглинистых грунтах, которые слабо подвергаются разрушению под воздействием атмосферных осадков, применяется укрепление главным образом при помощи посева трав и одер-новки в клетку (при значительной высоте откоса). При мелких и пылеватых супесях применяют одерновку в клетку, а при высоте откоса более 6 М устраивается сплошная одерновка; при пылеватых и мелкозернистых песках, которые легче выветриваются и’ разрушаются под воздействием атмосферных осадков, независимо от высоты откоса применяется сплошная одерновка.
Перед посевом трав на поверхность откоса укладывают слой растительного грунта толщиной 8—12 см, который укрепляют лентами дерна шириной 15 см, располагаемыми на расстоянии 1 м одна от другой в двух взаимно-перпендикулярных направлениях. Посев трав производят весной или осенью; сорта их выбирают по климатическим условиям района строительства. Расход семян трав колеблется от 8 до 20 кг на 1 га посева.
При одерновке .в клетку ленточные дернины укладывают вдоль бровки и по откосу под углом в 45° к ней, образуя в пересечениях квадраты, засыпаемые затем растительной землей заподлицо с лентой. Расстояние между лентами принимается от 1 до 1,5 м. Сплошную одерновку плашмя ведут от подошвы откоса к бровке горизонтальными рядами. Для лучшей приживаемости дернин при песчаных грунтах под ними рассыпают 5-см слой растительного грунта. Дернины укрепляются на откосе кольями-спицами длиной 25—30 см сечением 2x2 см.
Участок незатопляемой зоны, подвергающийся воздействию наката волны, укрепляется одиночным мощением, глинобетоном или асфальтобетоном.
В качестве примера можно привести конструкцию укрепления берега на одном из участков р. Волги, где правый^ берег реки, воз-
74
вышаюшийся над среднемеженным горизонтом реки более чем на 25 м, подвергался систематическому размыву в подошве основания и в зоне переменного уровня, в результате чего происходило периодическое обрушение верхней части откоса. В связи с освоением прилегающей к берегу территории под застройку был разработан проект берегоукрепительных работ, который к настоящему времени уже осуществлен в натуре.
Естественный и проектный профиль береговой линии, .а также режим уровней р. Волги в месте проведения берегоукрепительных работ показаны на рис. 29. Амплитуда колебаний уровней минимального зимнего и наивысшего весеннего горизонтов составляла 11,7 м. Береговой откос разделен на три участка, которым (снизу вверх) были даны следующие уклоны: 1:3, 1 :2 и 1:1,5. В местах
Рис. 29. Конструкция укрепления берега р. Волги
/—хворостяной тюфяк, загруженный камнем; 2—каменная сопрягающая призма на двух-слойном обратном фильтре; 5—бетонные плнты на двухслойном обратном фильтре; 4—асфальтобетон толщиной. 8 см; 5—одерновка в клетку с засыпкой растительным грунтом и засевом трав
перелома профиля откоса для обеспечения надлежащих условий эксплуатации берегоукрепительных сооружений устроены бермы шириной 3,5 и 1,5 уи.
Для перехвата поверхностных вод, протекающих к откосу на береговой территории, устроена нагорная канава, а для отвода атмосферных осадков, выпадающих непосредственно на откос берега в пределах берм, предусмотрены канавы, которые отводят воду вдоль откоса, а затем сбрасывают их по бетонным лоткам в реку. 4
Проектирование откосного берегоукрепления, как правило, производится в две стадии — расширенное проектное задание и рабочие чертежи.
В проектном задании на основе данных натурного обследования, топографической и геодезической съемок прибрежной территории, изучения геотехнических свойств грунтов, слагающих береговую полосу, и материалов, освещающих гидрологическую и гидрогеологическую характеристику района берегоукрепительных работ, должны быть приняты обоснованные решения о границах’ участка береговой полосы, подлежащего укреплению, о величине заложения откосов укрепляемого берега, обеспечивающих его
75
устойчивость, о необходимости устройства берм по высоте откоса а также решения о выборе типа крепления отдельных зон откоса (подводной, затопляемой, незатопляемой) и прилегающего к от косу участка дна водоема.
Помимо указанных основных решений, должны быть прорабо-таны мероприятия по упорядочению отвода поверхностных вод с прилегающей территории и с поверхности самого откоса, а также предложения по организации работ в части срезки и планировки откоса, подачи и укладки материалов в укрепляемое покрытие откоса и др.
В рабочих чертежах детально разрабатывается конструкция крепления берегового откоса. В случае устройства крепления откоса армобетонными плитами устанавливаются размеры плит, их армирование, марка бетона, устройство и заполнение продольных и поперечных швов, устройство подготовки под бетонные плитц и др., а также составляются спецификации необходимых материалов.
9) Набережные стенки
Строительство стенок набережных в прибрежной зоне строительных площадок промышленных предприятий, помимо основного назначения-—защиты территории от размыва, связано также с созданием причальных сооружений для организации погрузки и выгрузки сырья и готовой продукции.
В пределах населенных мест стенки набережных, помимо указанных выше целей, могут устраиваться и в целях благоустройства прибрежной территории (для обслуживания нужд водного спорта и др.).
Набережные стенки должны также обеспечить защиту прибрежной территории от затопления паводковыми водами, в связи с чем отметка карниза стенок принимается на 0,5 м выше расчетного уровня высоких вод. За расчетный уровень обычно принимается горизонт максимального паводка повторяемостью в 30— 40 лет. В особых случаях, в зависимости от возможного ущерба в результате затопления прибрежной территории паводковыми водами, за расчетный уровейь могут быть приняты паводки более редкой повторяемости.
В условиях населенных мест стенки набережных располагаются по линиям регулирования рек и водоемов. Под линией регулирования подразумевается линия пересечения меженного горизонта воды с поверхностью стенки набережных. Линии регулирования определяют проектную ширину реки и должны быть согласованы с красными линиями застройки прибрежной территории.
Набережные стенки возводят из камня, бетона и железобетона. В районах богатых лесом, в частности на севере СССР, широко применяются -деревянные набережные стенки.
Бетонные и железобетонные набережные стенки могут бйть возведены из монолитного бетона, а также из сборных элементов, заранее изготовленных на предприятиях строительной индустрии.
76
По конструктивному решению различают следующие основные типы утенок набережных: гравитационные, устойчивость которых обеспечивается собственным весом стенки, и свайные, устойчивость которых обеспечивается заделкой свай в грунтовом, массиве. \
Выбору конструкции стенок набережных производится на основе тщательного изучения геологических условий строительства, для чего по результатам бурения составляются продольные геологические профили по линии регулирования набережной и несколько поперечных геологических разрезов в наиболее характерных сечениях.
Следует иметь в виду, что геологические напластования горных пород редко бывают постоянными даже на сравнительно коротких участках.. Пестрота геологических напластований и значительные изменения мощности слоев и их положения зачастую заставляют менять конструкции набережных стенок через каждые 50—100 м.
При близком залегании от дна реки скальных грунтов стенки набережных возводят на естественном основании. При этом глубина заложения подошвы стенки определяется глубиной залегания достаточно прочных неразмываемых пород и в большинстве случаев не превышает 40—50 см ниже дна реки.
Во всех остальных случаях стенки набережных возводятся на предварительно устраиваемой постели из каменной наброски или на свайном основании. Устройством каменной наброски обеспечивается выравнивание дна реки и распределение давления от набережной стенки на большую площадь основания.
Деревянные набережные устраиваются в виде ряжей сплошной или сквозной рубки, заполненных камнем, или в виде свайных эстакад. Учитывая ограниченное применение деревянных набережных из-за небольших сроков службы, конструктивные решения их в настоящей работе не рассматриваются.
Проектирование стенок набережных обычно является составной частью более широкого комплекса мероприятий по благоустройству прибрежной территории и в случае применения типовых и повторных конструктивных решений производится в две стадии.
В проектном задании, в соответствии с проектом планировки прибрежной территории, устанавливаются границы береговой полосы, подлежащей укреплению сооружением подпорных стен, а также (в увязке с красными линиями застройки) линии регулирования водоема. В зависимости от высоты берега, гидрологической, геологической и гидрогеологической характеристик береговой полосы, характера ее использования и других факторов, на основе сравнения вариантов устанавливаются поперечный профиль и тип конструктивного решения подпорных стен, а также обосновывается их высотное положение; устанавливаются места размещения и основные размеры сходов-лестниц, пристаней, причалов и других элементов, обеспечивающих доступ населения к воде и использование водоема для хозяйственных, транспорт
77
них,- спортивных и других целей; разрабатываются соображения поорганизации работ.
Рабочие чертежи1 должны содержать детально проработанные конструктивные решения всех элементов, входящих ь состав проектируемой набережной, обеспечивающие возможность их осуществления^ составляются спецификации элементов и деталей, подлежащих изготовлению за пределами строительной площадки, а также разбивочные чертежи, необходимые для переноса проекта в натуру.
а) Гравитационные стенки набережных
Набережные из каменной кладки представляют собой массивные стенки, сложенные из рваного камня на цементном растворе. Высота их невелика и редко превышает 2—2,5 м. Поперечным профилям указанного типа со стороны берега придают ступенчатую форму, чем обеспечивается ее устойчивость под давлением обратной засыпки грунта.
Набережные стенки из рваного камня имеют ограниченное применение, главным образом из-за большой трудоемкости работ по их возведению.
Наибольшее применение в строительной практике получили бетонные и железобетонные стенки набережных.
При заложении стенок набережных небольшой высоты порядка 2—3 м на скальном основании они могут быть с одинаковым успехом выполнены как из бетона, так и из железобетона. Однако при проектировании более высоких стенок целесообразность применения того или иного материала должна быть проверена технико-экономическими сравнениями вариантов конструктивных решений. При этом следует иметь в виду, что, несмотря на простоту изготовления бетонных стенок набережных, во многих случаях оказывается более рациональным (в целях уменьшения объема кладки) применение стенок из слабоар'мированного бетона или железобетона.
Из многообразия типов стенок набережных, располагаемых на естественном основании, наиболее широкое распространение получили железобетонные стенки уголкового типа (рис. 30).
Конструктивной особенностью стенок указанного типа является использование веса грунта, расположенного над опорной горизонтальной плитой в качестве фактора, способствующего увеличению устойчивости стенки.
Стенки этого типа сооружаются под защитой временных перемычек с применением водоотлива.
Для удаления грунтовых вод, попадающих за стенку в результате инфильтрации поверхностных, а также паводковых вод в теле вертикальной стенки через каждые 2,5—3 м устраиваются выпускные отверстия размером 10X10 см, которые закрываются со сто-
1 На стадии рабочих чертежей при двухстадийном проектировании во всех случаях прорабатывается значительная часть вопросов ранее разрабатывавшихся на стадии технического проекта.
78
еки металлическими решетками. Во избежание выноса \в реку через указанные отверстия за стенкой по всей ее
роны j грунта длине устраивается ленточный дренаж в виде обратного фильтра, состоящего из слоя крупного гравия или щебня размером 25 -70 мм, среднего слоя из слоя из крупнозернистого Для предотвращения температурных деформаций набережные проектируют^ ций, отделяема друга темпера дочными шва рые представл: узкую щель, щую всю стенки включая основание.
Темпер атурноЧ)садочг ные швы устраиваются, как правило, не реже, чем через 25 м. В случае наличия неоднородных грунтов в основании стенки обязательно устройство швов в местах Изменения структуры грунта основания. Таким образом, отдельные секции стенки могут ное протяжение.
гравия размером 5—25 мм и верхнего песка с зернами диаметром 0,5—1,5 мм.
стенки виде сек-.ix друг от Ьтурно-оса-ини, кото-Дют собой прорезаю-конетрукцию сверху \ донизу,
2.20
TV т У t
-fl.fi
-5.80
7
J»
5.80
Рис. 30. Железобетонная стенка набережной уголкового типа
иметь p аз-
Рис. 31. Набережная стенка из бетонных массивов таврового сечения
При сооружении стенок набережных в условиях глубокой воды, когда устройство перемычек и организация водоотлива является весьма затруднительным и дорогостоящим мероприятием, применяют конструкции стенок из отдельных бетонных массивов сплошного сечения, укладываемых без раствора. Бетонные массивы изготовляются на берегу и укладываются в стенку под водой кра-
79
нами с помощью водолазов. Вес отдельных массивов принимается в соответствии с грузоподъемностью имеющегося на строительстве кранового оборудования.
Вместо бетонных массивов сплошного сечения могу/ применяться и пустотелые массивы, чем значительно облегчается вес стенки и может быть достигнута экономия бетона до 50%.
Находят применение конструкции стенок из массивов таврового (рис. 31) или двутаврового сечения. Массивы низшего и среднего рядов имеют форму тавра, обращенного в сторону моря, ширина их полок в 3 раза больше ширины ребра. Массивы верхнего ряда имеют двутавровую форму. Задняя полжа предназначена для поддержания' засыпанного за стенку грунта. Чтобы мас-
сивы не скользил^ один по другому, они соединяются между собой при помощи зуба. Для увеличения общей жесткости конструкций надводное строение поверх массивов устраивают в виде железобетонной плиты.
' В тех же условиях находят применение конструкции набережных из железобетонных тонкостенных ящиков, так называемых массивов-гигантов. Набережная указанного типа состоит из закрытых снизу прямоуголь1 ных железобетонных ящиков, которые делятся поперечными стенками на отдельные отсеки
Рис. 32. Набережная стенка из массивов-гигантов
(рис. 32).
Длина железобетонных ящиков в зависимости от характеристики грунта основания принимается от 15 до 25 м. Поперечные стенки устраиваются через 2,5—3 м. Толщина наружных стенок и днища обычно принимается не более 30 см, толщина перегородок— 20 см. Для обеспечения большей устойчивости ящика уст-
раивается уширение плиты днища путем выпуска утолщенных консолей.
Особое внимание должно быть уделено устройству стыка в месте примыкания двух соседних секций. Стыки должны предохранять грунт засыпки от вымывания через шов и, кроме того, должны обеспечивать возможность неравномерной осадки каждой секции в отдельности. Конструкция стыка состоит из гребня и паза, устраиваемых в стенках примыкающих секций, причем паз должен быть значительно шире гребня во избежание повреждения последнего при установке.
Работы по сооружению стенки указанного типа производятся в следующей последовательности: заготовленные на берегу железобетонные ящики спускают по 'наклонному стапелю на воду, буксируют на плаву к месту сооружения набережной и после вы-
80
веркихих проектного положения погружают на дно реки путем за-грузкихотсеков водой, а затем все отсеки заполняют камнем или пескомДЗатопление ящиков производится после предварительной планировки дна или устройства постели из каменной наброски, которые выполняются водолазами.
Достоинством этой конструкции является возможность возве
дения стенки набережной в во многих (Случаях является ного решения.
Значительный интерес представляет \ конструкция сборной предварительно напряженной железобетонной стенки контрфорсного типа (рис. 33), разработанной ленинградским ^отделением проектного института Фун-даментпроект. Конструкция стенки разработана для глубины водоемов 6 и 10 м и состоит из трех сборных железобетонных элементов: контрфорса 1, плиты 2, за-
исключительно короткие сроки, что решающим при выборе конструктив-
кладываемой между контрфорсами, и шпор 3, увеличивающих способность сооружения сопротивляться сдвигающим усилиям и фиксирующих расстояние между контрфорсами.
Некоторые указания по расчету гра-витационных’стенок. При расчете стенок набережных учитывается воздействие следующих сил и нагрузок:
основные силы и нагрузки — собственный вес стенок и действующих на них постоянных устройств; давление грунта; силы трения
Рис. 33. Сборная железобетонная стенка контрфорсного типа а—разрез по В—Г; б—разрез по Д—Б
и сцепления в основании стенки;
дополнительные силы и нагрузки (действующие случайно и кратковременно)—давление воды при повышении ее нормального уровня, силы, действующие в процессе строительства соору-
жения, и др.;
особые силы и нагрузки (действующие в исключительных случаях) — сейсмические силы, давление воды и льда в катастрофических случаях и др.
J—Л. 3. Каплан 81
В соответствии с указаниями СНиПа расчет гравитационных стенок набережных состоит из следующих основных поверок: устойчивости набережной на опрокидывание вокруг переднего ребра;
устойчивости на сдвиг по поверхности основания — в случае размещения стенок набережных* на скальном оснований;
устойчивости на сдвиг вместе с частью основания —в случае размещения на нескальном основании.
Устойчивость стенки на опрокидывание вокруг переднего ребра определяется коэффициентом устойчивости
Ь' _ -Мул
— мо ’
где Л1уд—сумма моментов всех сил, ’ удерживающих стенку от • опрокидывания;
Л40 — сумма моментов сил, опрокидывающий стенку вокруг переднего ребра.
Полученный при поверке коэффициент устойчивости стенки на опрокидывание не должен быть меньше величин, приведенных в табл. 6.
Таблица 6
Нагрузки, действующие на сооружение Класс сооружения
I II Ш
Основные 1,7 1.8 1,4
Дополнительные 1,6 1,5 1.4
Особые 1,5 1,4 —
Примечание. Класс капитальности постоянных гидротехнических сооружений должен приниматься в соответствии с указаниями СНиПа в зависимости от значения сооружения.
Устойчивость стенки на сдвиг по ее подошве определяется коэффициентом устойчивости
где Q—вес стенки в т;
/— коэффициент трения материала стенки по каменной постели, принимаемый для бетона по камню — 0,6, для бетона по бетону — 0,5;
Н—сумма горизонтальных сил, действующих на стенку в т.
Устойчивость стенки на сдвиг вместе с частью основания из каменной наброски определяется коэффициентом устойчивости
w f(Q + Qn) + Ер
Ас>----------и
где Q и Н—значения, приведенные выше;
Qn—вес каменной призмы постели в т, определяемый по формуле
Qn = B^K,
82
(где В — ширима стенки по низу в м; t— толщина постели в м; \ тк — объемный вес каменной постели в т/м8);
Ер отпор грунта впереди постели;
/-X коэффициент трения по грунту.
ПолучЦшые при проверке коэффициенты „устойчивости на сдвиг не должны быть меньше величин, приведенных в табл. 7.
Таблица?
Нагрузки, действующие на сооружение Класс сооружения
1 11 III IV
Основные .... 1.4 1.3 1.2 1,15
Основные и дополнительные 1,3 1,2 1,15 1.1
Основные, дополнительные и особые . 1.2 1,15 1.1 —
Условия устойчивости на сдвйг являются решающими для стенок набережных при действии бокового давления грунта. Если устойчивость стенок на сдвиг обеспечена, то отпадает необходимость в поверке устойчивости на опрокидывание вокруг переднего ребра.
б) Набережные стенки на свайном основании
При необходимости укрепления береговой полосы, сложенной слабыми грунтами, стенки набережных возводят на свайном основании. Основание из свай, принимая на себя нагрузку от выше расположенной стенки набережной и действующих на нее сил, передает ее нижележащим слоям грунта.
В практике строительства применяются деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, трубобетонные и составные 'комбинированные сваи. Строительство стенок набережных осуществляется главным образом с применением деревянных и железобетонных свай. . .
Погружение в грунт готовых свай достигается методами забивки, завинчивания, подмыва, вибропогружения и комбинированным способом. Для погружения деревянных и железобетонных свай наибольшее применение получил способ забивки, при котором используется ударная сила молота той или иной конструкции и способ вибропогружения с использованием мощных вибраторов, обеспечивающих плавное погружение сваи *. '
Деревянные сваи изготовляются из леса хвойных пород длиной до 8,5 м со средним диаметром в. верхнем отрубе 22—24 см. Для строительства гидротехнических сооружений иногда применяются деревянные сваи длиной 15 м и более.
Железобетонные сваи изготовляются преимущественно квадратной (со скошенными углами в виде фасок) и реже прямоугольной формы. Сечения железобетонных свай принимаются 25X25;
1 Основные вопросы, связанные с устройством свайных оснований и сооружений, изложены в работе автора «Свайные работы», Госстройнздат, 1956.
6* 83
30x30; 35x 35; 40X40; 45x45 см. Длина железобетонные свай колеблется в значительных пределах — от 5 до 20 м и более и ограничивается лишь мощностью оборудования для их транспортирования и погружения, так как вес железобетонных свай доходи"! до Юти более.
Длина и сечения железобетонных забивных свай должны при* ниматься в соответствии с действующими нормативными материалами:
1) технические условия на забивные железобетонные сван квадратного сечения длиною от 5 до 25 м (ТУ 243-57);
2) типовые проекты серии ОФ-02-01.
Предварительно напряжен ные железобетонные забивные сваи квадратного сечения длиной от 12 до 25 м.
Выпуск 1. Сваи из упрочненной низколегированной стали марки 25ГС.
Выпуск 2. Сваи с арматурой периодического профиля из упрочненной стали марки Ст. 5.
Нагрузка от сооружения передается на свайное основание специальной конструкцией из дерева, бетона или железобетона, названной ростверком, которая скрепляет головы свай и обеспечивает распределение нагрузки между всеми сваями основания.
Деревянные свайные рост верки относятся к числу гибких ростверков, так как в деревянные ростверки головь) свай не могут быть заделаны жестко.
Бетонные и железобетонные ростверки относятся к числу жестких ростверков, обеспечивающих равномерное распределение на грузки между отдельными сваями основания.
Набережные стенки могут быть возведены на низком или высоком свайном ростверке.
При низком ростверке сваи полностью погружены в грунт, при этом подошва стенки набережной обычно закладывается на выше уровня дна реки. При низком свайном ростверке целесообразно применять деревянные сваи, так как, находясь постоянно под водой, они хорошо сохраняются.
В районах, бедных лесом, могут быть применены внедрен-. ные в последнее время в практику строительства клееные сваи-
84
которые изготовляются из отрезков досок длиной 2 м и бо-лееЛ
На рис. 34 представлен поперечный разрез слабоармирован-ной бетонной набережной стенки на низком свайном ростверке.
Деревянные сваи погружены в грунт вертикально. Расстояние между осями параллельных свай равно трем диаметрам сваи. В такой стенке сваи работают на сжатие под действием собственного весаХстенки и на изгиб — под действием давления обратной засыпки и нагрузки от устройств, расположенных в пределах призмы обрушения.
Забивка свай основания производится с подмостей, устраиваемых со стороны берегового откоса или плавучим копром.
Бетонирование плиты ростверка и участка стенки ниже меженного горизонта производится под защитой перемычки, состоящей из деревянного брусчатого шпунта, водонепроницаемость которого усиливается отсыпкой за ним глинистого грунта. Головы свай заделываются в бетонную плиту ростверка не менее чем на 0,5 м.
В теле стенки предусмотрены отверстия для выпуска воды из пазухи стенки через каждые 2,5—3 м, а также устраивается дренаж.
Применение низкого свайного ростверка сопряжено с предварительным выполнением ряда вспомогательных работ по устройству перемычек для ограждения котлована от доступа воды и организации водоотлива для осушения котлована, осуществление которых значительно сказывается на стоимости сооружения стен-нок набережных.
При выполнении стенки набережной на высоком свайном ростверке несущие сваи погружаются в грунт лишь частично и свободная их часть возвышается над дном реки или моря.
Применение высокого свайного ростверка дает возможность значительно уменьшить вес стенки набережной, а следовательно, и нагрузку, приходящуюся на свайное основание, что в свою очередь приводит к уменьшению числа свай в основании стенки.
Однако в высоких свайных ростверках сваи подвергаются продольному изгибу, что вызывает некоторые осложнения в их работе.
Высокий свайный ростверк может быть запроектирован ниже или выше меженнего горизонта воды в водоеме.
В первом случае могут быть применены деревянные сваи, так как в условиях постоянной влажности длительный срок их службы вполне обеспечен. В случае же расположения свайного ростверка выше меженного горизонта в условиях переменной влажности применение деревянных свай исключается. В этих случаях следует применять железобетонные сваи.
Набережные стенки на высоком свайном ростверке применяют с передней и задней шпунтовой стенкой.
Выбор типа высокого свайного ростверка определяется местными естественными условиями и технико-экономическим сравне
85
нием вариантов.-В частности, высокий свайный ростверк с передним шпунтом рекомендуется применять в условиях севера, где стенки набережных подвергаются интенсивному воздействию ледохода (передний шпунт я'вляется надежной защитой ввайного основания от истирания льдом).
На рис. 35 представлена слабоармированная бетонная набережная стенка на высоком свайном ростверке с нередким шпунтовым рядом. Свайное основание набережной состоит из двух групп свай — сжатых, наклоненных в сторону берега* и растянутых, наклоненных в сторону водоема.
. Линия ,
Рис. 35. Набережная стенка на высоком свайном ростверке с передним шпунтовым рядом 1—деревянный шпунт; 2—деревянные сван
Конструкция набережной стенки на высоком свайном ростверке с задним шпунтовым рядом представлена на' рис. 36. Отсыпанная за шпунтовой стенкой каменная призма облегчает ее работу и, кроме того, будучи прикрыта двухслойным обратным фильтром, не допускает выноса грунта обратной засыпки сквозь неплотности в швах шпунтовой стенки.
Устройство высокого свайного ростверка ниже горизонта воды (затопленный ростверк) сопряжено с большими трудностями, вы
86
зываемыми необходимостью применения водонепроницаемой опалубки для укладки бетона в плиту ростверка. Типовым проектом, разработанным ленинградским отделением проектного института Фундамёнтпроект, успешно решена задача устройства затопленного ростверка из сборных железобетонных конструкций (рис. 37). Основными элементами являются железобетонные ящики 1, в днище которых оставлены отверстия для погружения свай 2; после
Рис. 36. Набережная стенка на высоком свайном ростверке с задним шпунтовым рядом
погружения свай ящики заполняются монолитным бетоном, образуя жесткие плиты ростверка. Построенные таким образом затопленные ростверки перекрываются сборными предварительно напряженными железобетонными балками 3, которые вместе с плитами 4 образуют верхнее строение набережной.-
87
В последние годы сборные железобетонные стенки набережных получили также применение и в городском строительстве.
На рис. 38 приведена конструкция сборной железобетонной стенки набережной, осуществленной в Москве во время реконструкции набережных Саввинской, Новодевичьей и Лужников-ской, общей протяженностью около 5 км.
Стенки набережных1 выполнены из сборных железобетонных элементов уголкового профиля на высоком свайном ростверке с железобетонными сваями длиной 8—10 м.
Рис. 37. Сборная конструкция стенки набережной с затопленным ростверком
а—разрез; б—план (асфальт, засыпка и плиты не показаны); в—поперечное сечение ростверка
Сборная набережная стенка состоит из двух элементов: верхнего блока — собственно стенки и нижнего — фартука, предназначенного для предотвращения выноса частиц грунта из-под ростверка, а также для поддержания облицовки стенки.
Верхний блок является основной несущей частью сооружения, воспринимающей давление грунта и временной нагрузки в пределах призмы обрушения. Толщина стенки поверху принята 15 CMj
1 3. Ф. Фрейд ин а. Сборные железобетонные стенки набережных в Лужниках, «Бюллетень строительной техники» № 11, 1956.
88
понизу — 35 см. Блок стенки армируется двумя сетками из арматурной проволоки диаметром 12—14 мм, соединенных стяжками. Марка бетона для обоих блоков принята 200. Сопряжение вертикальной стенки с плитой ростверка решено в виде петлевого стыка, осуществляемого выпусками арматуры d=20—26 мм в вертикальной стенке и плите ростверка. Для обеспечения связи
Рнс. 38. Сборная железобетонная стенка набережной в Лужниках (Москва)
/—сборная вертикальная стенка; 2—сборный фартук; 3—- монолитная плита ростверка; 4—деревянный шпунт; 5—железобетонные сваи
между выпусками вдоль стыка укладывались горизонтально стержни арматуры. Замоноличивание стыка достигалось заполнением его бетоном марки 300 с обязательным вибрированием.
Другой тип сборной железобетонной стенки городской набережной представлен на рис. 39.
Расход материалов на отдельные элементы этой стенки приведен в табл. 8.
89
Таблица
Позиция
Наименование элемента
Объем в м*
Вес в т
1
2
3
4
5
Плита.....................
Наклонная балка...........
То же, стойка.............
Карнизная плита ..........
Парапет ..................
0,875 1,13
0,34
0,7
0,8
2.19
2,82 0.85
1,75
2
Рис. 39. Сборная железобетонная стенка набережной /—железобетонная плита; 2—железобетонная наклонная балка; 3—железобетонная стойка; 4—железобетонная карнизная плита; 5—бетонный парапет
в) Набережные стенки больверкового типа
Свайные набережные больверкового типа представляют собоЦ тонкие стенки, состоящие из одного сплошного ряда шпунтовым свай. Стенки указанного типа применяются как для защиты при*-брежной территории от размыва и затопления, так и для органик зации причального фронта.
В зависимости от высоты стенки над уровнем дна водоема м давления обратной засыпки грунта больверковые стенки строятсм свободно стоящими илй заанкеренными. Свободно стоящая стенка работает как балка с консолью, заделанная в грунт основания нагруженная давлением грунта обратной засыпки. При этом суве личением свободной высоты стенки изгибающий момент в месте заделки сильно возрастает, в связи с чем возникает необходимости в анкерном закреплении свободного конца стенки. Анкерные уст ройства значительно разгружают стенку от действия распора.
Набережные стенки больверкового типа, не -уступая по своеВ долговечности другим типам набережных стенок, легче в испоЛ нении и значительно дешевле. Они могут быть выполнены из де> рева, железобетона или из стали.
90
Выбор типа больверковых стенок и материала для их устройства зависит от назначения сооружения, приходящихся на них нагрузок, природных условий и' ряда других факторов.
В условиях севера, при коротком летнем периоде, когда в дереве, находящемся в условиях переменной влажности, гниение не успевает развиться, находят применение деревянные шпунтовые стенки. В средней полосе и на юге нашей страны деревянные шпунтовые стенки имёют весьма ограниченное применение (главным образом для сооружений кратковременного назначения).
Деревянные шпунтовые стенки не применимы в грунтах, содержащих твердые включения (камни, обрезки дерева и др.),препятствующие погружению шпунта. В' этих условиях успешно могут быть применены железобетонные шпунтовые сваи, острие ко
рне. 40. Соединения деревянного шпунта
Рис. 41. Свободно стоящая деревянная шпунтовая стенка
торых в соответствующих случаях снабжается металлическими башмаками. Однако следует ийеть в виду, что в условиях агрессивного воздействия морской воды, а также в суровых климатических условиях при переменном замораживании и оттаивании, в теле железобетонных шпунтовых свай образуются трещины, в которые проникает вода, что приводит к коррозии арматуры и бетона свай.
Стальные шпунтовые сваи лучше сопротивляются агрессивному воздействию морской воды и легко могут быть погружены в любые грунты, за исключением скальных. Большая длина стальных шпунтовых свай (12—25 м) позволяет сооружать стенки набережных различной высоты и конфигурации.’
Для предохранения стальных шпунтовых свай от коррозии их поверхность покрывают асфальтовыми красками или каменноугольной смолой. Опытные наблюдения показали, что эти краски достаточно устойчивы против механических повреждений.
Деревянные шпунтовые стенки в зависимости от глубины погружения и нагрузки -устраиваются из досок толщиной 5—10 см и брусьев сечением 10—24 см. В среднем толщина деревянного шпунта должна приниматься равной 0,02 от его длины. Доски в шпунтовых рядах соединяются треугольным гребнем (рис. 40, а)
91
или в полдерева (рис. 40,6); брусья также сплачиваются в шпунт (рис. 40,в).
На рис. 41 показана- незаанкеренная деревянная шпунтовая стенка в суглинистых грунтах, зажатая в надводной части парными схватками. Последние могут быть выполнены из пластин или брусьев. Схватки скрепляются со стенкой болтами сечением 25 мм, устанавливаемыми через 1 м. Наверху стенки устанавливается шапочный брус круглого или квадратного сечения, предохраняющий шпунтины от разрушения.
Такая конструкция шпунтовой стенки может применяться при высоте ее над дном водоема не более 2—2,5 м и небольших временных нагрузок на призме обрушения порядка 0,5—1 т/м2. В случае большей высоты стенки и при более значительных временных
нагрузках следует преду-
Рис. 42. Сечения железобетонных шпунтовых свай
Железобетонные шпунтовые стенки
см»атривать закрепление их анкерными тягами, которые могут быть выполнены из деревянных брусьев или металлических стержней, прикрепленных к анкерному упору, удерживающему верх стенки от смещения, вызываемого действием распора грунта. Анкерный упор в виде козловых свай или специальных плит располагается на некотором расстоянии оз стенки за пределами призмы обрушения.
устраиваются из железо-
бетонных свай квадратной или прямоугольной формы, снабженных'гребнями и пазами трапецеидального очертания (рис. 42,а). В отдельных случаях применялись шпунтовые сваи, снабженные с обеих сторон пазами (рис. 42, 6), которые после погружения заполнялись цементным раствором. Для обеспечения заданного на-
правления шпунтовых свай указанного типа в нижней их части устраивался гребень на протяжении 1,5—2 м.
Шпунтовые сваи ’обычно армируются продольными стержнями диаметром 16—28 мм; более толстые стержни располагают в углах сечения. В качестве поперечной арматуры применяются хомуту из 5—8-мм проволоки. Расстояние между хомутами не должно превышать 10 диаметров продольных стержней или наименьшей стороны сечения свай. У головы и острия свай шаг хомутов уменьшается до 5—7 см.
Так как верхняя часть сваи при забивке испытывает местные напряжения от ударов молота, ее дополнительно армируют укладкой горизонтальных сеток из стержней диаметром 6 мм.
92
Продольная арматура делается без отгибов и доводится в головной части свай до нижней горизонтальной сетки; внизу она отгибается к середине и сваривается в пучок, образуя острие сваи. Длина острия составляет 1,5 толщины сваи.
Поверх железобетонной шпунтовой стенки устраивается шапочный брус, который бетонируется вместе с предварительно ого-
ленными выпусками арматуры свай. Анкерные тяги, выполняемые, как правило, из круглой стали, одним концом заделываются в железобетонный шапочный брус, а другим — в железобетонные анкерные плиты.
„ Стальные шпунтовые стенки имеют ряд существенных преимуществ перед стенками, выполненными из деревянного пли железобетонного шпунта.
Основными достоинствами стального шпунта являются надежность и плотность замковых соединений, обеспечивающих водонепроницаемость шпунтовой стенки, небольшой вес, легкость и быстрота забивки в тяжелые грунты, дли-
Рис. 43. Профили стального
шпунта
й—плоского типа; б—корытного типа; в—зетового типа
тельный срок службы и .др.
Отечественные металлурги-
ческие заводы прокатывают в
настоящее время стальной шпунт трех профилей в соответствии с ГОСТ 4781-55 (рис. 43), техническая характеристика которых приведена в табл. 9.
Таблица 9
Гнп шпунта Условное обозначение профиля Площадь поперечного сечення в см2 Вес 1 пог. м в кг Момент инерции в см* Момент сопротивлений в см*
Плоский .... ШП-1 82 64 332 73
ШП-2 39 30 80 28
Корытный .... ШК-1 64 50 730 114
ШК-2 74 58 2 243 260
Зетовый .... ЩД-3 73 61 7 600 630
ЩД-5 119 93 20100 1 256
Свободно стоящие набережные стенки из стального шпунта применяются весьма редко — при небольшой их высоте под дном реки (в условиях мелководья).
93
Рис. 44, Стальные шпунтовые стенки
а—стенка с однорядной анкеровкой; б—стенка с двухрядной анкеровкой; /—стальной шпунт Ларсен V; 2—железобетонная шапочная балка; 3—анкерная тяга rf=65 мм; 4—анкерная стенка; 5—стальной шпунт Ларсен IV; 6—анкер таврового сечения № 14; 7—анкер двутаврового сечення № 26
94
Учитывая большую длину стальных шпунтовых свай, они применяются главным образом для сооружения набережных стенок большой высоты, при больших глубинах водоема, которые анкеруются должным образом в грунтовом массиве. Обычно применяют анкерные тяги из круглой стали, а при большой величине анкерного усилия — из прокатного профиля.
На рис. 44, а приведена утенка больверкового типа из стального шпунта, незначительно возвышающаяся над уровнем воды и заанкеренная тягами из круглой стали, расположенными в одном ряду. Анкерные тяги из круглой стали обычно принимаются диаметром, равным 40—60 мм.
При большой длине шпунта и значительных нагрузках на него применяют анкеровку из двух рядов тяг по высоте стенки, как это показано на рис. 44,6. Нижний анкер из двух швеллеров № 26
Рис. 45. Набережная стейка больверкового типа конструкции проф. Г. Я- Дуброва
воспринимает основную нагрузку от распора грунта, а верхний — поддерживает надводную часть стенки, находящейся под воздействием временной нагрузки, расположенной в пределах призмы обрушения. Анкерные упоры выполнены в виде железобетонных плит. Расстояния между анкерными тягами принимаются обычно равными 2—3 м, в редких случаях — до 4 м. В настоящее время разработаны типовые чертежи анкерных плит.
Особое внимание должно быть уделено конструктивному решению крепления анкерных тяг к шпунтовой стенке. Учитывая недостаточную прочность замковых соединений, избегают непосредственное крепление тяг к отдельным щпунтинам. Наиболее широкое применение получило крепление анкерных тяг при помощи анкерных поясов вдоль стенки, которые распределяют давление на всю стенку.
Стальные шпунтовые стенки поверху закрепляются железобетонными оголовками, которые увеличивают сопротивление в замках взаимному сдвигу шпунтин.
95
Находят применение набережные стенки больверкового типа, собираемые из отдельных элементов. Одна из таких конструкций, предложенная проф. Г. Я. Дубровым, приведена на рис. 45. Стальная шпунтовая стенка 1 в своей нижней части закрепляется в бетонных массивах 2, а в верхней части — анкерными тягами 3; поверху шпунтовая стенка скрепляется шапочным брусом 4.
3. ЗАЩИТА ПРИБРЕЖНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ОТ ЗАТОПЛЕНИЯ И ПОДТОПЛЕНИЯ
При необходимости освоения для целей строительства прибрежных территорий, подвергающихся кратковременному, но частому затоплению паводковыми водами рек, а также в случае намечающегося постоянного затопления осваиваемой территории (в результате воздействия сооружаемого подпорного гидротехнического сооружения) должно быть предусмотрено проведение ряда инженерных мероприятий, обеспечивающих защиту этой территории и создание необходимых условий для осуществления на ней строительства и нормального функционирования построенных на этой территории объектов.
При попадании в зону влияния сооружаемого подпорного гидротехнического сооружения действующих предприятий или населенных мест выявляется необходимость переноса или переустройства промышленных предприятий, транспортных сооружений (железнодорожных линий, автомобильных дорог и мостов, линий связи и электропередачи и др.), подземного хозяйства, а также переселения населения с затопляемых территорий на новые места с предоставлением им средств на строительство новых жилищ и на освоение новых земель.
Во многих случаях вместо выноса указанных объектов из зоны затопления оказывается целесообразным оставить их на месте, предусмотрев выполнение мероприятий по инженерной защите территории.
Решение вопроса о целесообразности выноса объекта из зоны затопления или проведения мероприятий по его защите в каждом отдельном случае производится на основе сопоставления стоимости мероприятий по защите с затратами, связанными с затоплением (в случае отказа от защиты). При определении затрат, связанных с инженерной защитой того или иного объекта, помимо единовременных затрат на проведение защитных мероприятий, должны быть выявлены и учтены расходы, связанные с эксплуатацией защитных сооружений.
1) Методы инженерной защиты территорий от затопления
Основными методами инженерной защиты прибрежных территорий от затопления являются:
а) регулирование стока реки при помощи устройства водохранилищ, которые задерживают часть паводкового стока и пропу-
96
екают в реку расходы такой величины-, которые не могут вызвать затопление территорий, расположенных ниже водохранилища;
б) устройство водоотводных каналов или разгружающих русел, благодаря которым расходы Воды, а следовательно, и уровни воды, в основном русле снижаются;
в) увеличение пропускной способности основного русла реки путем его расчистки, углубления и спрямления;
г) ограждения затопляемой территории земляными дамбами (обвалование) или береговыми стенками;
д) повышение отметок территории до уровня, превышающего максимально возможный подъем воды в реке, путем сплошной подсыпки или намыва территории;
Регулирование стока реки при помощи водохранилищ специально для целей защиты территорий от затопления паводковыми водами применяется весьма редко в силу большой сложности и высокой стоимости осуществления указанных мероприятий. Создание водохранилищ для регулирования стока оправдывается только в случае комплексного, их использования для нужд народного хозяйства (для получения дешевой электроэнергии, водоснабжения, орошения земель засушливых районов, рыборазведения и др.). !
Устройство водоотводных каналов и разгрузочных русел по гем же соображениям имеет ограниченное применение и может быть оправдано только в отдельных случаях: для защиты от затопления паводковыми водами* крупных населенных мест с ценной застройкой или группы особо важных промышленных предприятий.
Практически при решении вопроса инженерной защиты от затопления паводковыми водами ограниченных по площади территорий, а также для защиты всех территорий, попадающих в зону воздействия подпорных гидротехнических сооружений, приходится делать выбор между методом сплошной подсыпки и методом обвалования территорий.
Повышение, территории до незатопляемых отметок путем сплошной подсыпки или намыва имеет определенные достоинства в силу простоты исполнения, большой надежности и отсутствия дополнительных затрат, связанных с эксплуатацией подсыпанной территории. Однако следует иметь в виду, что подсыпка или намыв больших площадей при значительных глубинах затопления связана с большими затратами на перемещение и укладку земляных масс, что во многих случаях вынуждает отказаться от использования указанного метода.
Например, в одном из городов Восточной Сибири из-за отсутствия территорий, благоприятных для застройки, выявилась необходимость освоить часть пойменной территории площадью 800 га для создания нового жилого района. Для защиты указанной территории от затопления паводками редкой повторяемости понадобилось намыть около 22 млн. jn3 грунта. Стоимость мероприятий по инженерной защите составила около 200 млн. руб.;
7—Л. 3. Каплан гг.
стоимость же работ по обвалованию с учетом затрат на дрениро ванне территории и других сопутствующих мероприятий оказа лась в 3 раза меньше.
В случае необходимости защиты от затопления действующих промышленных предприятий и существующих населенных мест применение метода сплошной подсыпки исключается и единственно оправданным методом инженерной защиты является обвало' вание.
2) Обваливание территорий
Ограждение затопляемых территорий земляными дамбами при меняется народами всего мира с незапамятных времен. В Кита® на реках Хуанхе, Янцзы и др. существуют водозащитные земля ные дамбы, построенные 4 000 лет тому назад. В Голландии околов 2000 лет назад уже строились морские водозащитные дамбы, прй помощи которых население страны отвоевывало у моря значи тельные территории.
В нашей стране водозащитные земляные дамбы широко при менялись в прошлом и применяются .в настоящее время для за щиты от затопления территорий, прилегающих к таким горнЫШ рекам, как Кура, Араке, Терек и в нижнем течении Аму-Дарьи Волги и других рек.
За последние годы проведены большие работы по обвалова нию территорий ряда городов и крупных промышленных пред, приятии, оказавшихся в зоне влияния водохранилищ Куйбышев ской, Сталинградской и Каховской гидроэлектростанций. Мас штабы выполненных работ достаточно хорошо иллюстрируются следующим примером: протяжение земляных дамб, построенные для защиты г. Казани, превышает 22 км. Стоимость всего кой плекса мероприятий, запроектированных для инженерной защита этого города от затопления ю подтопления, составляет окоЛШ 250 млн. руб.
Водозащитные дамбы представляют собой земляные плотины удерживающие определенный напор воды, имеющие поперечный сечения в виде трапеции или близкой к ней геометрической фи гуре.
Водозащитные дамбы могут быть выполнены из однородного материала (например, из песка, супеси, суглинка — рис. 46, а* или из нескольких разных грунтов, которые располагаются в тел® дамбы в определенном порядке (рис. 46,6). Для уменьшении фильтрации воды через тело дамбы, устроенной из сильно прон® цаемого материала (среднезернистого и крупнозернистого песка в ней устраивается внутренняя водонепроницаемая преграда-ядро, выполняемое из глины или жирного суглинка (рис. 46, её
По способу осуществления различают дамбы насыпные, во водимое путем сухой отсыпки грунта с последующим его уплоу нением, и намывные, выполняемые способом гидромеханизации В отдельных случаях применяются и комбинированные типв дамб — полунамывные, при которых разработка и транспортир® 98
вание грунта осуществляется так же, как и в насыпных дамбах, а укладка грунта в тело дамбы — при помощи воды.
По . условиям, работы и конструктивному решению различают береговые (или речные) и озерные (или водохранилищные) дамбы.
Особенностью береговых дамб,' сооружаемых для защиты территорий от затопления паводковыми водами, является то, что они находятся под действием напора воды в короткий период павоДка (несколько недель в течение года). Кроме того, далеко не каж-
дый год вода в реке поднимается и до половины высоты дамбы. Остальное время года они практически «не работают». Небольшая продолжительность работы речных дамб в течение года, а также то обстоятельство,, что паводковая вода, содержащая много взвешенных частиц грунта, способствует заилению напорного откоса, дает возможность принять для речных дамб поперечные сечения облегченного профиля.
В отличие от речных дамб водохранилищные дамбы, . сооружаемые в верхнем бьефе подпорных гидротехнических сооружений, находятся под действием напора воды большую часть года, благодаря чему заиление напорного откоса практически не имеет места. Водохранилищные
дамбы находятся также под действием волн. Все эти факторы усложняют работу дамб, в связи с чем они должны иметь большие поперечные сечения, чем береговые дамбы.
В отдельных случаях находят применение кольцевые дамбы, устраиваемые для предотвращения возможности затопления паводковыми водами небольших населенных пунктов или промышленных предприятий, расположенных на сравнительно высоких отметках, но все же затопляемых паводками средней и редкой повторяемости. Кольцевые дамбы окружают защищаемый объект со всех сторон, образуя в плане замкнутое кольцо.
В состав комплекса мероприятий по инженерной защите территорий методом обвалования, помимо земляных дамб, входят дренажные сооружения, открытая или закрытая сеть дождевой канализации, насосные станции и некоторые другие сооружения.
7*
99
Дренажные сооружения должны обеспечить понижение уровня подземных вод на обвалованной территории и поддержание их на таком уровне, который гарантировал бы от подтопления подвалы жилых и промышленных зданий.
Дело в том, что дамбы, ограждающие территорию от' поверхностного затопления, практически не могут воспрепятствовать проникновению на обвалованную территорию подземных вод, фильтрирующихся со стороны водоема. Подземные воды могут поступать через тело и основание дамбы.
Подземные воды могут поступать на обвалованную территорию и со стороны водораздела. Если до создания водохранилища и образования подпора уровень подземных вод находился в допустимых пределах, то в результате подпора со стороны реки может произойти повышение уровня подземных вод и заболачивание территории, что приводит к ухудшению санитарного состояния района:
Для понижения уровня подземных вод на обвалованной территории устраивается дренаж того или иного типа. Для защиты от подземных вод, фильтрующихся со стороны водохранилища, устраивают дренажный коллектор в непосредственной близости от дамбы, называемый береговым. Подземные воды, поступающие со стороны коренного берега, Перехватываются при помощи головной дрены. При наличии на обвалованной территории естественных углублений рельефа (озер, староречий и т. д.) они также могут быть использованы для дренирования прилегающей территории: путем откачки уровень воды в этих водоемах понижается до таких отметок, при которых происходит осушение территории.
Выбор схемы дренирования территории производится на основе детального изучения местных гидрологических и гидрогеологических условий.
... Системы дренажей и их конструктивные решения излагаются в следующей главе.
Открытая или закрытая сеть дождевой канализации должна обеспечить сбор и отвод поверхностных вод с обвалованной территории. В случае защиты территории строительства от кратковременного затопления паводковыми водами поверхностные воды могут быть временно задержаны в местных понижениях рельефа — в оврагах и балках или в специально оборудованных накоп-ных бассейнах, откуда они сбрасываются в реку после понижения в ней уровня воды. Для сброса поверхностных вод в теле дамб устраиваются выпуски из труб соответствующего диаметра, оборудованных со стороны обвалованной территории решеткой, а с другой стороны — обратным клапаном, препятствующим поступлению воды из реки на обвалованную территорию.
Водохранилищные дамбы, находящиеся под напором большую часть года, должны быть оборудованы насосными станциями длй перекачки поступающих к дамбам поверхностных и дренажных вод за пределы обвалованной территории. В связи с тем, что по
100
ступление воды к насосной станции колеблется во времени (в зависимости от частоты и интенсивности выпадения дождей) для создания равномерного режима в работе насосных станций н уменьшения их мощности устраиваются регулирующие емкости в виде бассейнов. Мощность насосных станций устанавливается, исходя из расчетного расхода дождевых вод и объема регулирующей емкости, что обеспечивает такой режим откачки, при котором исключается возможность затопления окружающей территории.
’Уменьшение мощности насосных станций может быть также достигнуто уменьшением поверхностного стока на обвалованную территорию путем перехвата части стока на повышенных отметках при помощи нагорных канав и отвода их в водохранилище или в другой водоприемник самотеком.
Схема обвалования территории городского1 района для защиты его от затопления после наполнения водохранилища строящейся ГЭС приведена на рис. 47.
Для пропуска автомобильных, железнодорожных и трамвайных путей за пределы обвалованной территории и для других хозяйственных нужд в речных дамбах устраиваются проемы минимально необходимых размеров, оборудованных предохранительными затворами. Последние устанавливаются на период прохождения паводка и других повышений уровня воды в реке (ледовые заторы и зажоры, ветровые нагоны и др.). Затворы должны быть вполне надежны, водонепроницаемы и удобны в эксплуатации.
Наиболее широкое применение получили простые по конструкции шандорн'ые затворы, состоящие из ряда горизонтальных балок, закладываемых в пазы стенок проема.
3) Выбор трассы дамб и их основных размеров
Выбор трассы дамб обвалования является наиболее ответственным этапом в проектировании мероприятий инженерной защиты территории строительства.
Как известно, часть прибрежной территории обычно составляет пойма реки — территория незначительно возвышающаяся над урезом воды в водоеме и подвергающаяся затоплению даже при небольших подъемах воды. Весьма важно в первую очередь-решить вопрос о целесообразности принятия мер для защиты поимённой территории. В случае ограниченности территории, пригодной для строительства и необходимости использования пойменной территории, трасса дамбы может быть проложена вдоль береговой линии на' некотором расстоянии от нее.
Удаление дамб от береговой линии реки имеет целью обезопасить йх от разрушения в случае размыва кромки берега.
Одновременно следует иметь в виду, что расположение дамбы на пойменной территории вызывает уменьшение живого сечения реки за счет исключения части, пойменной территории, оказавшейся под защитой, что связано с образованием подпора на обвалованном участке реки. Величина подпора должна быть учтена
101
—-----— Водосборные каналы
Рис. 47. Схема обвалования жилого района города
при определении отметки гребня дамбы и, таким образом, влияет на объем подлежащих выполнению работ, а следовательно, и на стоимость защитных мероприятий. .
Дамбы обвалования, расположенные в пределах пойменной территории, будут находиться под значительным напором, что вызывает необходимость усиленного крепления верхового откоса, который помимо напора воды будет испытывать воздействие ледохода, а также проведения работ по дренированию обвалованной части пойменной территории и поддержанию подземных вод на определенном уровне.
Защита пойменной территории с целью ее использования для хозяйственных нужд по обслуживанию объекта, расположенного в прибрежной зоне, связана с большими затратами на возведение и эксплуатацию защитных сооружений. Поэтому целесообразность защиты пойменной территории в каждом отдельном случае должна быть тщательно проверена путем технико-экономического сравнения вариантов защиты территории.
В случае отказа от защиты пойменной территории целесообразно протрассировать дамбу по линии наивысших отметок надпойменных террас, чем достигается уменьшение ее высоты и облегчение условий ее работы, так как напор паводковых вод при этом значительно уменьшается.
Начало и конец дамбы должны примыкать к возвышенным местам, имеющим отметки, превышающие максимальные паводковые горизонты воды в реке, что должно гарантировать дамбы от обхода их водой с флангов.
Для обеспечения лучшей обтекаемости не следует допускать крутых изгибов дамб в плане, опасных из-за образования водяных мешков. Изменения трассы дамб в плане следует осуществлять в виде плавных кривых с радиусом закругления не менее 200 м.
После установления трассы дамбы переходят к. проектированию продольного и поперечного профилей, для чего необходимо определить отметку гребня дамбы, т. е. ее высоту над окружающей местностью в любой точке, ширину поверху и заложение откосов дамбы.
Ширина дамбы поверху принимается в зависимости от намечаемого использования ее гребня. При устройстве на дамбе авто-, мобильной дороги ширина ее принимается в соответствии с «Техническими условиями на проектирование автомобильных доро1», но не менее 5,5 м; при отсутствии на дамбе автогужевого движения ширина ее гребня должна приниматься не менее 3 м, исходя из условия пропуска по дамбе транспорта. Однако, следует иметь в виду, что при ширине гребня дамбы, равной 3 м, возможно только одностороннее движение транспорта. Для обеспечения нормальных условий подвоза материалов для ремонта, дамб в аварийных случаях желательно обеспечить возможность разъезда встречных автомашин, в связи с чем ширина гребня дамб должна приниматься не менее 4.5 м.
103
Ширина гребня дамб должна также удовлетворять специальным требованиям.
Заложение верхового и низового откосов назначаются в зависимости от геотехнических и фильтрационных свойств грунтов, из которых отсыпается дамба. При одних и тех же грунтах верховой откос делается более пологим, что низовой.
Коэффициенты заложения откосов определяют по формуле т == ctg а,
где а—угол наклона откоса к горизонту;
т—величина, принимаемая для верхового откоса в пределах 2,5—3,5, а для низового откоса 1,5—2,5.
При целесообразности изменения коэффициентов откосов по высоте дамбы не следует делать резких переломов. Рекомендуется изменять их не более, чем на величину 0,5 (например, 1:2, 1 :2,5, 1:3 и т. д.).
Для снижения стоимости и трудоемкости сооружения дамб в последние годы получили применение поперечные профили дамб
Рис. 48. Поперечный профиль дамбы с волноломной подсыпкой
I—сплошная одерновка; 2—посадки ивняка; 3—волноломная подсыпка;
—высота наката волны
с так называемыми волноломными подсыпками (рис. 48), в которых каменное крепление верхового откоса заменено отсыпкой из местных грунтов пологого профиля с уклоном порядка 1:20. Иногда для гашения энергии волны на волноломной подсыпке производится посадка ивняка.
Отсутствие достаточного- опыта эксплуатации дамб указанного профиля позволяет рекомендовать их лишь для малоответственных сооружений.
Предварительно принятые, согласно вышеуказанных рекомендаций, коэффициенты заложения откосов подлежат проверке на устойчивость от оползания и на фильтрацию воды через тело дамбы.
При высоте дамб более 10 м рекомендуется устройство на откосах горизонтальных площадок — берм шириной не менее 1,5 м, которые способствуют устойчивости откосов и, кроме того, могут быть использованы для проведения ремонтных работ.
Наиболее важным вопросом проектирования поперечного профиля дамбы является определение отметки ее гребня. Важность этого вопроса определяется тем, что выбранная отметка верха' дамбы должна гарантировать от перелива воды через ее гребень,
104
так. как это может привести к ее разрушению. Поэтому гребень дамбы должен возвышаться над максимальным паводковым горизонтом воды в реке или в водохранилище на величину (с некоторым запасом), учитывающую все факторы, вызывающие дополнительное повышение максимального горизонта и оказывающие воздействие на тело дамбы.
В условиях водохранилища при значительных размерах акватории и продолжительном действии ветра одного направления на поверхности воды появляются волны, размеры которых зависят от скорости и длительности непрерывного действия ветра, длины разгона волны, а также от глубины воды в водоеме. При подходе волны к наклонной плоскости, в частности к дамбе, волна деформируется и разрушается и вслед за тем вкатывается на откос (рис. 49).
Рис. 49. Схема наката волны на откос дамбы
Высота вкатывания волны на откос, во избежание заплескивания воды через гребень дамбы, должна быть учтена при определении ее высоты.
Действие ветра на поверхности водоемов, помимо волнения, вызывает также нагон воды.
Исходя из изложенного, отметка гребня дамбы Н может быть определена следующей формулой
Н — + hB +
где — отметка максимального расчетного уровня воды в водоеме с обеспеченностью в %;
Дйн— подъем уровня воды под влиянием ветрового нагона; hB— высота наката волн на откос дамбы;
8—величина запаса.
Вероятность превышения расчетного горизонта принимается в зависимости от капитальности сооружений, которые должны быть защищены от затопления. По степени ответственности земляные дамбы могут быть отнесены к I и II классу, как особо или просто ответственные.сооружения, разрушение которых может повлечь за собой катастрофические последствия для защищаемых объектов или нанести им значительный материальный ущерб.
Вероятность превышения расчетного горизонта для дамб обвалования для защиты крупных промышленных предприятий и
105
населенных мест принимается обычно равным 1% (один ра> в 100 лет) с поверкой на расчетный горизонт обеспеченностью 0,1 % (один раз в 1000 лет)..
Для определения высоты вскатывания волны на откос предло жен ряд эмпирических формул, выведенных разнымй авторами (Н. Н. Джунковским, Б. А. Пышкиным, А. Г. Сидоровым М. И. Луппгинским и П. А. Шапкиным) на основе результатов лабораторных опытов.
Наиболее широкое применение получила формула проф Н. Н Джунковского, имеющая следующий вид:
ftB = 3,2K(2/t)tga,
где —коэффициент, зависящий от шероховатости откосной стенки (для гладких поверхностей К=1, а для каменной , наброски из крупного рваного камня К=0,8);
2й—высота волны в м;
a—угол, образуемый откосом дамбы с горизонтом.
Величину 2й — высоту волны — желательно получить на основе Данных натурных наблюдений на данном или аналогичном водоемах.
.При отсутствии данных наблюдений в аналогичных условиях высоту волн определяют по одной из эмпирических формул. Существует большое количество эмпирических формул (Стивенсона. Андреянова, Браславского, Лобзовского и др.), каждая из них имеет свои преимущества м область применения.
Наиболее употребительной формулой для определения высоты волны в условиях водохранилищ является формула В. Г. Андреянова:
2й = 0,0208 W5/iDV3 м,
где W—расчетная скорость ветра в м/сек\
D— разгон волны в км.
Необходимо отметить, что эта формула дает более или менеа достоверные результаты при длине разгона волны до 30 км и скорости ветра до 15 м/сек. При больших значениях разгона ветра и большей скорости ветра формула Андреянова дает завышенное значение высоты волны.
Величина подъёма уровня воды под влиянием ветрового нагона Айн зависит от1 площади водного зеркала, глубины водоема,, скорости и продолжительности действия ветра и устанавливается! по натурным наблюдениям. В условиях водохранилищ Дйи редко превышает 0,5 м.
Величина запаса над высотой вскатывания волны а приник мается для дамб I класса — 1 м, для дамб II класса — 5 м. !
Для определения отметки гребня дамб при их расположений в пределах цоймы реки, стесняющих ее ширину, должна быть учте на величина подпора, которая определяется гидравлическим рас четом, исходя из условия равенства расходов до и после стесне 106
ний русла. В некоторых случаях, когда живое сечение реки значительно стеснено дамбами, величина подпора может достигать 0,5 м я более.
4) Укрепление откосов и гребня дамб
ДЛя защиты тела дамбы от размыва под действием волн, ледохода, атмосферных осадков и т. д. должно быть предусмотрено укрепление поверхностей откосов и гребня.
Наибольшему разрушительному воздействию указанных факторов подвергается верховой откос. Конструкция крепления верхового откоса принимается в зависимости, от степени ответственности (капитальности) сооружения, возможной высоты волны, повторяемости сильных ветров, зоны расположения крепления и др. Необходимо также учитывать глубину воды в водоеме перед дамбами, так как при малых глубинах волны частично гасятся при подходе к откосу дамбы.
В зависимости от приведенных выше факторов .применяют крепление верховых откосов дамб одиночной мостовой вприкоЛ из камня толщиной 0,25—0,35 м или двойной мостовой толщиной 0,4—0,5 jh.
Устройство каменного крепления откосов изложено на стр. 71.
В последние годы для крепления откосов дамб, находящихся под значительным волновым воздействием, все большее применение получают бетонные и железобетонные плиты сборного типа и из монолитного бетона. Размеры монолитных плит в плане принимаются возможно большими (8X8 или 10X10 -м). Толщина плит в зависимости от оказываемого на них давления принимается по расчету от 0,25 до 0,5 м.
На рис. 50 приведена конструкция укрепления откоса дамбы армобетонными плитами. Поверхность откоса разделена на карты различных размеров, исходя из конфигурации участка откоса. Разрезка откоса на карты-плиты осуществляется установкой досок, пропитанных битумом. Плиты толщиной 0,35 м армированы в нейтральной зоне стрежнями диаметром 19 мм, расположенными в двух взаимно-перпендикулярных направлениях, образуя секции размерами 0,5x0,5 м. Бетон плит укладывается на слой щебня, втрамбованного в грунт. Для выпуск# воды, попадающей под бетонное укрепление откоса, под швами плит укладывается ленточный фильтр (на рис. 50 показан пунктиром), состоящий из слоя щебня и песчано-гравийной смеси общей толщиной 40 .см.
Для укрепления откосов дамб находят применение и сборные железобетонные плиты.
При осуществлении мероприятий по инженерной защите марганцевых месторождений и населенных мест от затопления (в результате создания водохранилища Каховской ГЭС) трестом Ни- ч копольстрой было применено в больших масштабах крепление откосов дамб обвалования сборными железобетонными плитами. Размеры плит в плане были приняты 2X2 м, а толщина плит
107
15 и 25 см. Плиты укладывались на подготовке в виде трехслой-вого фильтра, состоящего из слоя песка толщиной 15 см, слоя мелкого щебня (крупностью до 40 мм) толщиной 20 см и слоя крупного щебня (крупностью до .100 мм).
Плиты армировались в верхней и нижней частях сварными сетками из стержней диаметром 12 и 6 мм. Расход арматурной
Рис. 50. Конструкция укрепления откоса дамбы армобетонными плитами ив монолитного бетона
стали иа 1 jw3 бетона составил 52 кг. Для изготовления плит применялся гидротехнический бетон марки 150. Вес одной плиты составил 2 500 кг.
По данным строительной организации применение сборных железобетонных плит дало возможность снизить расход каменных материалов почти в 4 раза по сравнению с предусмотренным
108
В Проекте каменный креплением и уменьшить трудоемкость работ В 10—11 раз при одинаковой примерно стоимости.
По данным проектных институтов Гидропроект и Гидроэнерго-Проект крепление откосов сборными железобетонными плитами дает снижение расхода бетона по сравнению с монолитными плитами на 20%, а при применении предварительно напряженных плит расход бетона уменьшается до 50%, а арматуры на 65%.
На указанных объектах было уложено около 60 тыс. м3 таких рлит.
Учитывая высокую стоимость указанных типов покрытий откосов, составляющей 130—140 руб. на 1 м2, в последнее время проводятся работы по снижению их стоимости путем применения покрытий большей гибкости, уложенных на откос без фильтровой подготовки *. Предложенный Ф. Ф. Молеро новый тип бесшовного покрытия, названный им мембранным, состоит из равнопрочно за-моноличенных струнобетонных плит размерами в плане 6x6 м й толщиной 5 см. У подножья крепления устраивается «зуб» или обратный фильтр, предотвращающий вымывание частиц грунта из-под покрытия. На опытном участке, построенном в 1956 г. на Каховской ГЭС, половина крепления была уложена непосредственно на грунт без подготовки, вторая половина — на втрамбованный в грунт 5-см слой щебня.
По мнению автора, предложения этот тип покрытия обладает рядом технических и экономических преимуществ.
Проводимые в настоящее время наблюдения за поведением покрытий указанной конструкции под воздействием волн, ледохода и температурных изменений явятся основанием для определения ее эффективности и целесообразности широкого применения.
Расчет бетонных и железобетонных плит крепления откосов производится исходя из того, что волновое воздействие на укрепленный откос сказывается двояким образом: во-первых, динамическим давлением на крепление от разрушения волны при ее набегании на откос и, во-вторых, взвешивающим давлением воды на крепление со стороны насыпи при сбегании воды с откоса. Так как максимум наружного давления и противодавления (взвешивающего давления) пр времени не совпадают, то крепление оказывается под воздействием переменного по величине и направлению давления — пульсирующего давления, которое то прижимает крепление к земляному откосу, то отрывает его от откоса.
При расчете плит больших размеров на динамическое давление плита рассматривается лежащей на упругом основании, и расчет производится по методу, изложенному в книге Торбунова-Посадова «Расчет конструкций на упругом основании». При проверке прочности плиты на противодавление плита рассматривается как простая балка на двух опорах.
При наличии тяжелых ледовых условий производится также проверка сечения плит на давление ледяного покрова.
1 Ф. Ф. Молеро, Новые принципы крепления откосов, «Гидротехническое Строительство* № 4, 1957.
109
При определении зоны откоса, подлежащей креплению, необходимо иметь в виду, что, помимо заплескивания волны на откос, которое вызывает необходимость крепления откоса выше горизонта воды в водохранилище, имеет место воздействие волны на подводную част^ откоса. На основе проведения натурных наблюдений Н. Н. Джунковский рекомендует принимать зону воздействия волны ниже горизонта воды, равной двойной высоте волны (некоторые авторы рекомендуют принимать эту зону, равной высоте волны, т. е. 2h). В условиях срабатываемого водохранилища зона воздействия, волны на подводную часть откоса принимается
Рис. 51. Схема определения длины участка откоса, подлежащего укреплению
от горизонта сработки. Таким образом общая высота участка откоса, находящегося под'воздействием волны (рис. 51) составит:
кв 4" к-ср + 4А0, а длина участка откоса L, подлежащая укреплению, будет
j hB -|- ЛСр + 4/?р Sin а ’
где Ав—высота наката волны;
Лср— величина сработки уровня воды водохранилища.
Подводная часть откоса, находящаяся ниже зоны воздействия волны, может быть оставлена без крепления. В этом случае в нижней части крепления устраивается упорная каменная призма, уложенная на берме шириной 1—1,5 м.
Низовой откос дамбы рекомендуется крепить посевом трав по слою растительной земли толщиной 10—12 см.
Гребень дамбы должен быть укреплен булыжной мостовой для обеспечения стока воды покрытие должно иметь 2—3%-Ный поперечный уклон в обе стороны от оси дамбы.
5) Проверка сечения дамб
Земляные дамбы в зависимости от геотехнических свойств грунтов, из которых они отсыпаны, в большей или меньшей мере водопроницаемы. Поэтому под действием напора в теле дамбы со~ ПО '
Мается поток воды, фильтрующийся от верхового к низовому от-Ж>су. Свободная поверхность этого фильтрационного потока навещается поверхностью насыщения или депрессионной поверхностью (рис. 52).
Ниже депрессионной поверхности грунт в теле дамб насыщен ' водой и взвешивается ею; выше, за пределами небольшой зоны капиллярного поднятия воды, грунт имеет естественную влаж-йость.
В зоне насыщения водой грунт подвержен воздействию фильтрационных сил, стремящихся сдвинуть частицы грунта в направлении к низовому откосу; мельчайшие частицы грунта могут быть ври этом вынесены из тела дамбы, в результате чего откос может (Оползти или обрушиться.
Для уменьшения водонасыщенной зоны (снижения кривой депрессии), повышения устойчивости откосов, а также для отвода
Рис. 52. Схема фильтрации воды через тело дамбы
I—кривая депрессий; 1—зона капиллярного поднятия в^ды
Под, фильтрующихся через тело дамбы, устраивается дренаж, располагаемый у подошвы низового откоса или в теле дамбы.
Дренаж устраивается в виде призмы из крупнозернистых материалов (камня, щебня, гравия), обладающих ничтожным сопротивлением фильтрации, из дренажных тюфяков или из труб, прикрытых фильтрующейся засыпкой. Наиболее широкое применение получили дренажи в виде призмы или банкета, выполненные по типу двухслойного или трехслойного обратного фильтра.
Следует иметь в виду, что вода фильтрует не только через Тело дамбы, но и через ее основание (в случае расположения Дамб на проницаемых грунтах). Для удлинения пути фильтрации й снижения фильтрационного расхода в основании дамбы девается «зуб», заглубленный до водоупора или менее водопроницаемых грунтов, а в отдельных случаях — понур из фашинных тюфяков.
Для той же цели, а также во избежание неравномерных осадок предусматривается тщательная подготовка основания дамбы дерн, растительный слой, переувлажненные грунты, слои торфа должны быть удалены).
Сущность фильтрационных расчетов состоит в построении краевой депрессии, определении скорости фильтрации и расхода фильтрационного потока.
Ш
• Точный расчет поперечного профиля дамбы на фильтрацию Производится гидромеханическим и гидравлическим методами, предложенными разными авторами и подробно изложенными в соответствующей литературе. Достаточно точным и сравнительно 'простым . способом расчета поперечного профиля дамб на фильтрацию является метод построения сеток движения фильтрационного потока на приборе ЭГДА (метод электрогидродинамических аналогий, предложенный и разработанный акад. Н. Н. Павловским). Этот способ заключается в изображении области фильтрации в виде электролитической ванны, контур которой точно соблюдает в принятом масштабе условия движения фильтрационного потока. Верховой и низовой откосы дамб выполняются на модели в виде электропроводящих шин, -а остальные границы контура—из неэлектропроводного материала. Пропуская элек-
Рис. 53. Схема обрушения откоса дамбы
I—положение откоса до обрушения; 7/—кривая депрессии; 7—оползший грунт
трический ток через ванну и определяя положение точек с некоторыми наперед заданными потенциалами, получают картину распределения потенциала в области фильтрации, что позволяет построить сетку движения фильтрационного потока.
Метод ЭГДА получил широкое применение. Сравнительно простая установка позволяет быстро получить довольно точные результаты при небольшой стоимости опыта.
Для предварительных расчетов и при малой высоте дамб рекомендуется применять приближенный метод • прямой депрессии, принимая, что линия депрессии в теле дамбы близка к прямой, наклоненной под некоторым углом к горизонту. В зависимости от рода грунтов, слагающих тело дамбы, и способа их укладки величина этого наклона может приниматься в пределах 15—18°.
Для песчаных сильно проницаемых грунтов величина наклона может достигать 20—35°, в глинистых грунтах она уменьшается
Техническими условиями и нормами проектирования земляных плотин предусматривается обязательная проверка устойчивости откосов по методу Терцаги-Крея. По этому методу предполагается, что в грунте плотины (дамбы) и ее основания может образоваться круглоцилиндрическая поверхность обрушения. Под •действием веса грунта откоса произойдет его оползание и выпучивание основания (рис. 53). Оползание будет иметь место, если момент веса грунта в пределах, отсекаемых круговой поверхно-112
«'Тью, относительно некоторого центра вращения будет больше момента сил трения и сцепления по поверхности скольжения.
Расчету подвергается, как правило, низовой (сухой) откос дамбы, который в результате фильтрации воды через тело дамбы Находится в более тяжелых условиях. Поверка устойчивости верхового откоса производится только в случае возможного резкого спада воды в водохранилище; все расчеты на устойчивость откосов относят к участку дамбы длиной в 1 пог. м.
Методика расчета устойчивости откосов дамб приведена в литературе по гидротехническим сооружениям1 .
6) Переработка берегов водохранилищ
Прибрежные территории водохранилищ подвергаются переработке и переформированию, которые в основном сводятся к подмыву берегового склона и уполаживанию откоса, в результате чего образуется береговая отмель.
Процессы переработки берегов водохранилищ являются весьма сложными, зависящими от многочисленных природных факторов. Основным фактором, обусловливающим переработку берегов, является воздействие на них волн. Действие волны на берег, вызывающее подмыв и разрушение его, зависит главным образом от силы удара волны, определяемой высотой и скоростью ее передвижения, т. е. расходом волновой энергии. Размеры и форма переформирования берегов водохранилища, помимо силы удара волны, зависят также от амплитуды колебания, уровня воды в водохранилище и от характеристики горных пород, слагающих береговой склон.. •
Для решения вопроса о возможности размещения в прибрежной полосе водохранилищ новых промышленных предприятий или объектов жилищного строительства необходимо заранее определить ширину береговой полосы, которая в результате долгосрочного волнового воздействия будет подвергнута переработке и не подлежит в связи с этим застройке капитальными сооружениями.
При определении воздействия вновь создаваемых водохранилищ на территории действующих предприятий и существующих Населенных мест прогнозом переработки береговой полосы уста-, навливаются объемы работ по выносу строений из зоны переработки, а следовательно, и возможный ущерб, наносимый указанным объектом. В ряде случаев вынос строений из зоны переработки заменяется мероприятиями по их защите от разрушения.
В настоящее время еще нет вполне обоснованной методики определения ширины береговой полосы, подлежащей переформированию. Наибольшее применение получил графо-аналитический метод Научно-исследовательского института геологии Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова
1 Гришин М. М., Гидротехнические сооружения, Госстройиздат, 1954.
— Л. 3. Каплан ИЗ
(автор метода — канд. техн, наук Г. С. Золотарев), учитывающий инженерно-геологические условия и физико-технические свойства грунтов, слагающих береговые склоны.
По этому методу прогноз переработки рассчитывается и графически выполняется на геологических профилях береговых склонов (рис. 54), на которые нанесены нормальный подпорный горизонт, горизонт сработки водохранилища, а также верхний и нижний по откосу пределы размывающего действия волнения.
В качестве верхнего предела принята отметка (НПГ), увеличенная на высоту наката волн по формуле Н. Н- Джунковского: нижний предел, т. е. глубина, на которую распространяется размывающее действие волны, принимается равной половине высоты волны.
Рис. 54. Определение зоны переработки береговой полосы
При значительной сработке горизонта воды в водохранилище необходимо учитывать уменьшение высоты волны с уменьшением глубины водохранилища.
Примерные расчетные величины углов прибрежной отмели и зоны наката волн приведены в табл. 10. Данные таблицы рекомендованы НИИ Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова для построения профилей прогноза переработки берегов применительно к условиям водохранилища Куйбышевской ГЭС.
Установившейся проектной практикой расчет прогноза переработки берегов производится для 10-летнего периода эксплуатации'водохранилища и для конечной стадии практической значимости порядка 50—100 лет.
Для установления зоны выноса зданий и сооружений по условиям переработки берегов принимается 10-летний период эксплуатации водохранилища.
В ряде случаев при высокой стоимости выноса зданий и сооружений из зоны переработки целесообразно предусматривать мероприятия по их защите путем укрепления берегов тем или иным способом. Целесообразность защиты или выноса в каждом отдельном случае должна быть проверена технико-экономическим сравнением вариантов.
114
Таблица 10
Характеристика грунтов, в которых вырабатывается отмель Углы отмели в град. Углы зоны наката в град.
за 10 лет конечная стадия практической значимости за 10 лет конечная стадия практической значимости
Лески тонко- и мелкозернистые, а также супеси и мелкие суглинки илистые ..... 1,5 1 5 3
Суглинки бурые, известковые тяжелые и средние, пылеватые средней плотности . . 3 1,5-2 6 4
Едины черные и темно-серые, слоистые, плотные . . . 4 2 10 6
(Пленники мелкие с крупнозернистым песком, щебенка скальных и полускальных пород . . 10—12 8-10 18-20 16-18
Стадии проектирования обвалования территории и содержание проектных работ
Мероприятия по инженерной защите от затопления в большинстве случаев разрабатываются для сравнительно крупных по рлоща^и и протяженности территории, на которых размещаются мли намечаются к размещению группы промышленных предприятий и населенных мест для их обслуживания. Проектирование защитных мероприятий, как правило, производится в две стадии.
В проектном задании обосновывается выбор расчетной повторяемости паводков, на которые должны быть рассчитаны защит-«ые сооружения, производится выбор способа защиты незастроенной территории — обвалованием или подсыпкой (для застроенной территории, как известно, обвалование является основным методом защиты).
При защите обвалованием на основе сравнения вариантов устанавливаются трассы дамб и выявляется необходимость проведения других мероприятий: по предотвращению повышения уровня грунтовых вод, упорядочению отвода поверхностных вод, ®о выносу цз зоны затопления или переустройству и приспособлению для эксплуатации в новых условиях промышленных предприятий, транспортных коммуникаций, жилых зданий и других сооружений.
При необходимости перекачки поверхностных и дренажных >од за пределы обвалованной территории определяется ориентировочная мощность насосных станций и потребного для них оборудования; намечаются условия осуществления строительства и о схематически принятым конструктивным решениям определяются основные объемы работ и ориентировочная стоимость строительства.
115
Основными графическими материалами проектного задания являются планы местности в масштабе 1:5 000—1 :10 000, на которых схематически нанесены намечаемые сооружения (дамбы, дренажные и водоотводящие сети, насосные станции и др.) по разным вариантам трасс обвалования.
В рабочих чертежах должны быть приведены данные для разбивки в натуре трасс дамб, дренажной и водосточной сети, разбивочные чертежи насосных станций и других сооружений, уточненные продольные профили дамб и трубопроводов, а также детали конструктивных решений; по уточненным объемам работ также уточняется сметная стоимость строительства.
ГЛАВА IV
ОСУШЕНИЕ ПОДТАПЛИВАЕМЫХ ТЕРРИТОРИЙ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
При решении вопроса о возможности освоения той или иной И5р ритор и и для возведения на ней зданий и сооружений большое Иачение имеет глубина залегания подземных вод в пределах «юительной площадки, а также их режим, т. е. изменение уровня расхода во времени под воздействием тех или иных факторов.
При этом наибольшее значение представляет не абсолютное Изложение уровня подземных вод относительно дневной поверх-рсти, а их положение по отношению к подземной части намечае-РЫх к возведению .сооружений. В зависимости от того, располагается ли уровень подземных вод выше или ниже основания со-И^ужений, принято считать территории подтопляемыми или не-щдтопляемыми. Так, при одной и той же глубине залегания под-щМных вод на территории строительной площадки, при размещении на ней сооружений с различным заглублением оснований пи подземных частей, последние могут подтопляться на различную высоту или вовсе не подвергаться подтоплению.
Здания и сооружения могут находиться под постоянным или Иеменным воздействием подземных вод. При заложении осно-Ш«ий сооружений ниже уровня подземных вод имеет место по-щоянное подтопление. При их заложении в зоне сезонных или щдовых колебаний уровня подземных; вод подтопление носит ^ременный характер.
При залегании подземных вод в непосредственной близости дневной поверхности и в особенности при их выклинивании, иго наблюдается главным образом в местных понижениях релье-*а, происходит заболачивание территории.
Осуществление строительства на заболоченных и подтопляе ых территориях представляет значительные трудности, так как но связано с предварительным проведением мероприятий по осу-щению этих территорий, с выполнением ряда дополнительных ра-рт по креплению котлованов, организации водоотлива и др. Кроме pro, следует иметь в виду, что подземные воды, насыщая Ирунты, понижают их несущую способность и устойчивость, связи с чем уменьшается допускаемая нагрузка на, грунты основания.
117
Пддъем уровня подземных вод на ранее застроенных территориях также приводит к нежелательным последствиям — затоплению подвальных помещений и подземных сооружений, что затрудняет их эксплуатацию и во многих случаях наносит значительный материальный ущерб.
Размещение всего строительства на неподтопляемых территориях затруднено, так как в намеченном к застройке районе не всегда могут быть найдены соответствующие площадки. Необходимость удовлетворения нужд промышленных предприятий в воде, а также целесообразность обеспечения предприятий дешевым водным транспортом во многих случаях вынуждают располагать их вблизи рек и других водоемов, зачастую нА пойменных (наиболее увлажненных) территориях.
В результате этого на многих строительных площадках является неизбежным проведение в том или ином объеме мероприятий по осушению территории и принятие мер, обеспечивающих их защиту от подтопления в будущем.
Правильный выбор схемы .осушения может быть произведен только на основе тщательного изучения режима подземных вод в районе строительства и всех факторов, влияющих на изменение их уровня.
1. ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ЗАБОЛАЧИВАНИЕ, ПОДТОПЛЕНИЕ ТЕРРИТОРИЙ И ПРОГНОЗ ЗОНЫ ПОДТОПЛЕНИЯ
Заболачивание и подтопление территорий имеет место в результате неблагоприятного воздействия естественных и искусственных факторов. *
1) Естественные факторы подтопления
Основную роль в подтоплении территории играют гидрогеологические условия, которые характеризуются мощностью и водопроницаемостью водоиосиой толщи,' глубиной заложения водоупора и естественного уровня подземных вод.
Не менее важное значение имеет вид водного питания территории, т. е. водные источники, вызывающие подъем уровня подземных вод в районе строительной площадки.
Различают следующие виды водного питания: атмосферное, грунтовое и намывное.
Атмосферное питание подземных вод чаще всего наблюдается при близком залегании к дневной поверхности водоупорных и слабо водопроницаемых пород; в этих условиях дождевые и талые воды, инфильтруя в грунт, образуют верховодку, которая весьма часто является причиной подтопления территории.
Рельеф площадки, определяющий условия стока дождевых и талых вод, в определенной мере влияет на инфильтрацию атмосферных осадков в грунт.
118
При большом уклоне территории и отсутствии местных прни-№ний создаются благоприятные условия для поверхностного М>ка и тогда инфильтрация атмосферных осадков будет незна-вгельной; в случае же плоского рельефа, наличии впадин и по-Ийкений значительная часть выпавших, осадков задерживается и, ЙЙсайиваясь в грунт, вызывает повышение уровня верховодки.
Грунтовое питание, обусловленное притоком подземных вод р стороны возвышенных участков, может быть напорным или рзнапориым.
Питание грунта напорной водой имеет место в случаях, когда ядоносный слой сверху прикрыт водоупорными породами и когда иельеф местности имеет более или менее крутой наклон в опре-Ийленном направлении, чаще всего в направлении реки или дру-ир-о водоема. В указанных условиях при вскрытии водоносного виризонта грунтовые воды быстро поднимаются вверх и затапли-Йют котлован до уровня, соответствующего напору водоносного йризонта.
Наличие напорного грунтового питания может быть установ-ено в процессе 'бурения скважин: значительный подъем уровня ВРДы над забоем скважины в течение короткого периода, не превышающего одних суток, является убедительным доказательством Вйпорного режима грунтовых вод.
Весьма часто наблюдается подтопление территории строитель-®ва безнапорными грунтовыми водами. При близком расположе-йи уровня грунтовых вод от дневной поверхности и водоносном И^ризонте, прикрыты слабопроницаемыми породами, имеет место Влажнение части грунта за счет насыщения его грунтовой водой, В'.также в результате капиллярного поднятия грунтовых вод.
Подтопление территории грунтовыми водами может иметь вето в результате влияния климатических особенностей района, Вторые предопределяют сезонные и годовые колебания уровня бунтовых вод. В зависимости от хода колебаний грунтовых вод Яйдтопление территории может иметь место несколько раз в год пи один раз в несколько лет.
Недостаточный учет климатических особенностей района при-ЫДйт к тому, что здание, заложенное в зимний период при от-Иргствии грунтовых вод, весной (в результате подъема уровня унтовых вод и отсутствия гидроизоляции) оказывается подпиленным.
Подтопление и заболачивание территорий в результате на-Ывного питания подземных вод наблюдается при расположении роительных площадок в прибрежной зоне водоемов. Повышение-g/'овня подземных вод и подтопление этих территорий может быть «звано сезонными колебаниями уровня воды в водоемах при на-рчии хорошей гидравлической связи подземных вод с водоемом, Ярд-орая обусловливается проницаемостью горных пород, слагающих прибрежную территорию. В зависимости от степени прони-цемости этих пород и удаленности площадки от водоема наблю-ВИется большее или меньшее отставание во времени уровня под-
119
1
Г7
земных вод от колебаний уровня воды в водоеме. Если прибрежная территория сложена гравийно-галечниковой толщей, то повышение уровня подземных вод будет весьма близко следовать за подъемом уровня воды в реке. Бывают однако и такие случаи, когда к моменту окончания паводка на реке повышение уровня, подземных вод в прибрежной полосе только начинается.
J
2) Искусственные факторы подтопления j
Факторами искусственного подтопления территорий являются; ухудшение естественных условий стока дождевых и талых вод^ нарушение нормальных условий работы временных и постоянных; сетей водопровода, канализации и других водоотводящих соору-: жений. а также строительство подпорных гидротехнических сооружений. i
Нарушение естественных условий стока дождевых и талых вод часто имеет место на строительных площадках в результате удаления растительного покрова (зачастую без особой надобности)/ беспорядочного устройства различного рода кот'лованов, без над-; лежащего их ограждения, устройства временных подъездных путей (не оборудованных водовыпусками), несвоевременного выпол-, нения работ по вертикальной планировке и других, факторов, что: приводит к скоплению и застаиванию поверхностных вод в искусственно созданных понижениях. Нарушения условий поверхностного стока наблюдаются также в результате расположения; зданий и сооружений без учета рельефа территорий. Так, напри-, мер, при расположении здания длинной стороной нормально к направлению уклона местности оно становится преградой для поверхностного стока и способствует застою воды на прилегающей' территории.
Скопление и застой поверхностных вод на территориях, сложенных слабопроиицаемыми грунтами (супеси, суглинки, лесс), неизбежно приводит к подтоплению этих территорий.
Причиной значительного повышения уровня подземных вод во. многих случаях является неудовлетворительное содержание сетей водопровода и канализации. ,
Обследования ряда городов показали, что потери в сетях водопровода и канализации составляют в среднем 10—12%, а в отдельных случаях доходят до 20%. Нередки случаи, когда указан-: ные потери измеряются тысячами кубических метров жидкости-в сутки, что способствует повышению уровня подземных вод и за-. топлению подвальных помещений. ;
При наличии в населенном пункте водопровода и отсутствии' канализации, при неумеренном потреблении воды для произвол-J ственных и хозяйственных нужд, происходит неорганизованный сброс отработанных вод (вблизи мест потребления) в поглощающие колодцы и бессточные канавы. В результате при слабой во-, доотдаче грунтов, слагающих территорию, неизбежно ее подтопление. ‘ ' i
120
При расположении канализационной сети выше уровня подземных вод в результате утечки из трубопроводов также происходит обводнение Территории. В случае же расположения канализации нцже уровня подземных вод создаются условия для снижения их уровня; дренирующий эффект канализации увеличивается при засыпке траншей качественными дренирующими грунтами.
Неорганизованный отвод с территории строительной площадки вод с промывочных устройств, например гравиемоек, также приводит к повышению уровня подземных вод.
Важнейшим фактором искусственного подтопления прибрежных территорий рек и водоемов является строительство на них подпорных гидротехнических сооружений и создание в связи с этим крупных водохранилищ. Как правило, подпорный горизонт водохранилища значительно превышает горизонт воды в реке, существовавший до строительства подпорного сооружения. Поэтому при наличии гидравлической связи между подземными водами и горизонтом воды в водохранилище происходит подпор и повышение уровня подземных вод на прибрежной территории и. как следствие, ее подтопление.
Устройство судоходных, оросительных и других каналов в результате фильтрации воды из них также может вызвать повышение уровня подземных вод и подтопление прилегающих территорий.
Наряду с мероприятиями по защите прибрежных территорий от /затопления мероприятия по их защите от подтопления должны разрабатываться и осуществляться до строительства подпорных гидротехнических сооружений, так как последующее проведение защитных мероприятий может нанести значительный ущерб существующим сооружениям и связано с осуществлением работ в более сложных условиях.
3) Прогноз зоны подтопления
При высоком стоянии уровня подземных вод на осваиваемой территории размеры зоны подтопления, т. е. участки территории с уровнем подземных вод, превышающем в данных условиях допустимые пределы, определяются на основе детальных гидрогеологических изысканий с учетом сезонных и годичных колебаний уровня подземных вод. ’ * ।
В случае благоприятных гидрогеологических условий строительной площадки и глубокого залегания подземных вод (при возможности воздействия на эту территорию естественных и искусственных факторов заболачивания и подтопления) представляется необходимым для проектирования мероприятий по защите площадки от подтопления предварительно установить вероятные границы зоны подтопления.
Наибольшее практическое значение имеет определение размеров зоны подтопления в результате строительства подпорных гидротехнических сооружений, создания в связи с этим крупных во-
121
дохранилищ. на реках, которые, как правило, приводят к повышению уровня подземных вод на прибрежных территориях. Подтопление в этом Случае является более или менее постоянным (так называемое «стационарное» подтопление), распространяется на территорий значительных размеров и наносит во многих случаях значительный материальный ущерб народному /хозяйству
Методика расчета подпора уровня подземных вод под воздействием подпорных гидротехнических сооружений достаточно подробно разработана отечественными учеными Н. Н. Павловскйм, Г. Н. Каменским, С. Ф. Аверьяновым и др.
Прогноз подпора уровня подземных вод состоит в построении по данным гидрогеологических исследований кривых депрессии грунтового потока для характерных участков территории, подлежащей защите, и в построении нат1х основе карты гидроизогипс» которая дает наглядную картину состояния уровней зеркала грунтовых вод в любой точке.
Выделение характерных участков на территории, подлежащей защите, производится в результате выявления их гидрогеологи* ческих и гидрологических особенностей: так, прибрежная терри-то^ця может быть сложена из однородных водопроницаемых грунтов или может состоять из горизонтальных или наклонных напластований разной водопроницаемости. Водоупор, подстилающий водопроницаемые отложения, может иметь горизонтальное или наклонное положение. Подземные воды защищаемой терри- тории могут оказаться под воздействием подпора с одной или с двух сторон; наличие на защищаемой территории или вблизи нее оврагов также может повлиять на очертание кривой депрессии грунтового потока.
Для расчета подпора подземных вод на участках, характерных различными гидрологическими и гидрогеологическими особенностями, применяются соответствующие расчетные формулы Н. Н. Павловского, Г. Н.- Каменского, Н. Н. Биндемана и др., учитывающие влияние этих особенностей на формирование грунтового потока.
Прогноз подпора уровня подземных вод под воздействием подпорных гидротехнических сооружений также может быть выполнен экспериментальным путем на плановой модели, пользуясь методом ЭГДА (см. стр. 112).
2. ЗАЩИТА ТЕРРИТОРИИ И СООРУЖЕНИИ ОТ ПОДТОПЛЕНИЯ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
1) Способы защиты
Высокое стояние уровня подземных вод на строительной пло* -щадке вызывает значительные трудности для возведения на нёй зданий и сооружений и прокладки подземных коммуникаций, а также усложняет в последующем условия их эксплуатации.
Поэтому до начала строительства должны быть приняты меры для устранения неблагоприятного воздействия подземных вод н<й
122
фундаменты зданий и подземные коммуникации, а также должны быть предусмотрены мероприятия по их защите от подтопления подземными водами в будущем под воздействием тех или иных факторов.
Мероприятия "по защите территорий от подтопления должны быть комплексными и должны включать в себй, наряду с мерами борьбы с подземными водами, мероприятия профилактического характера, направленные на улучшение гидрогеологической характеристики территории.
Одним из основных мероприятий профилактического характера является упорядочение и надлежащая организация стока поверхностных вод. Это должно обеспечить значительное снижение инфильтрации поверхностных вод в грунт, которая является основным источником питания верховодки. Снижение инфильтрации может быть достигнуто прекращением притока на площадку поверхностных вод извне с прилегающих территорий и ускорением их стока с территории площадки. Решение этой задачи обеспечивается системой нагорных канав, которые перехватывают поверхностные воды с прилегающих к строительной площадке территорий и сбрасывают их в Водоем, или в местные овраги, или тальвеги за ее пределами.
Ускорение стока поверхностных вод с территории площадки достигается мерами вертикальной планировки территории и устройством сети дождевой канализации.
Уменьшению обводнения территории может также способствовать проведение земляных работ по разработке котлованов и траншей для прокладки подземных сооружений в строгой последовательности с тем, чтобы свести к минимуму промежуток времени между окончанием земляных работ и устройством фундамента или укладкой трубопроводов подземных сооружений. Не менее важно вслед за окончанием возведения фундаментов и укладки коммуникации незамедлительно выполнять работы по обратной засыпке котлованов, тщательному уплотнению грунта и вывозке излишнего грунта за пределы строительной площадки.
Неблагоприятное воздействие подземных вод на фундаменты зданий и сооружений и подземные коммуникации может быть также устранено искусственным повышением поверхности территории, т. е. подсыпкой или намывом грунта на такую высоту, которая обеспечивала бы заложение фундаментов зданий выше уровня подземных вод. Этот метод может быть применен лишь для защиты от подтопления территорий вновь осваиваемых под застройку. Для ранее застроенных территорий этот метод неприменим. При этом следует иметь в виду, что сплошная подсыпка территории значительных размеров является весьма дорогостоящим мероприятием и может быть применена в исключительных случаях, при наличии особых обстоятельств, оправдывающих столь высокие затраты.
К числу профилактических мер борьбы с подтоплением строительной площадки относятся также мероприятия по устранению
123
утечек воды из временных или постоянных сетей водопровода и канализации, которые могут значительно влиять на уровень пбд-земных вод. Содержание в исправности этих сетей, организованный отвод отработанных вод от установок, потребляющих большое количество воды (гравиемойки, бетоно-смесительные установки и др.), должно быть предметом особого внимания технического персонала, осуществляющего руководство строительством.
Активными мерами борьбы с подтоплением территорий строительных площадок является увеличение дренирующего действия рек и водоемов, расположенных вблизи площадок, и устройств® дренажа той или иной системы,
Увеличение дренирующего действия рек и водоемов достигается при наличии гидравлической связи подземных вод с водоемом путем искусственного понижения в них уровня воды.
Небольшое понижение уровня воды в водоеме порядка 0,5— 0,7 м может быть достигнуто в результате его регулирования и увеличения пропускной способности русла, путем расчистки и спрямления отдельных его участков, а также проведением дноуглубительных работ.
При необходимости понижения уровня воды в водоеме на значительную величину (на 1 м и более) снижение может быть достигнуто только путем механической откачки воды из водоема, что обеспечивается сооружением в русле водоема или на его берегу насосной станции соответствующей мощности. По экономическим соображениям этот метод может иметь ограниченное применение — для понижения горизонта воды в прудах и небольших озерах. В отдельных случаях, применение этого метода борьбы с подземными водами может оказаться рациональным и на небольших реках. В случае использования этого метода участок русла реки отделяется плотинами. На этом участке путем откачки поддерживается пониженный горизонт воды, а бытовые расходы реки пропускаются по специально прорытому во'доотводиому каналу.
На рис. 55 приводится пример использования участка русла одного из притоков Волги в качестве дрены для защиты от подтопления прилегающих промышленных предприятий и районов жилой застройки.
Следует, одиако, иметь в виду, что отсечение участка русла реки и использование его в качестве дрены ухудшает санитарное состояние окружающей территории, так как при отсутствии проточности вода загнивает. В результате этого создаются благоприятные условия для размножения малярийного комара. Для обеспечения надлежащих санитарных условий следует предусматривать 2—3-кратный водообмен на отсеченном участке в течение года и поддержание в нем уровня воды, не допускающего образования растительности.
Устойчивое понижение уровня подземных вод на территории строительной площадки на длительный период может быть осуществлено только устройством дренажа той или иной системы,
124
состоящего из каналов-осушителей, закладываемых ниже уровня подземных вод, которые собирают воду из водоносного слоя грунта и отводят ее непосредственно или через специально уло-
Рис. 55. Использование отсеченного участка русла реки в качестве дрены
f—жилой район; 1—.верхняя плотина; 2—нижняя плотина; 3—насосная станция; 4—спрямляющий канал
женные коллекторы к водоприемнику. В условиях обвалованной территории дренажные воды поступают к насосным станциям, откуда они перекачиваются за пределы защищаемой территории.
2) Системы дренажей
В зависимости от расположения дренажей по отношению к дренируемой территории различают следующие виды дренажа:
а) систематический;
б) головной;
в) береговой;
г) кольцевой.
В зависимости, от гидрогеологических условий строительной площадки применяются следующие конструктивные типы дренажа:
а) горизонтальный;
б) вертикальный;
в) комбинированный.
Горизонтальный дренаж может быть осуществлен в виде открытых и закрытых дрен.
125
К открытым дренам Относятся открытые каналы — осушители, откосы которых обработаны в виде обратных фильтров, допускающих поступление подземных вод в канал.
, К закрытым дренам относятся каналы, поперечные сечения которых полностью заполнены фильтрующим материалом и грунтом, а также каналы, по дну которых уложены бетонные, железобетонные и керамические дренажные трубы, прикрытые фильтрационной обсыпкой. Закрытые дрены большого сечения, выполненные из труб большого диаметра или из элементов другого очертания (прямоугольные, овоидальные и др.) получили название галерейных дренажей.
Различают горизонтальные дренажи совершенного и не совершенного типов. Дрены, полностью прорезающие водоносный слой грунта, уложенные на водоупорный слой и перехватывающие таким образом весь грунтовый поток, являются дренами совершенного типа. Дрены несовершенного типа лишь частично прорезают; водоносную толщу и не доходят до подстилающего ее водоупора.
Вертикальный дренаж состоит из вертикальных трубчатых или, шахтных колодцев, погруженных в водоносный слой; понижение уровня подземных вод достигается откачкой воды из колодцев насосами, приводимыми в движение электродвигателями или эрлифтами .с применением сжатого воздуха. Вертикальный дренаж различают по конструкциям колодцев и типам применяемых фильтров
Комбинированный дренаж — это сочетание дренажей горизонтального и вертикального типа. Дренажи этого типа состоят из вертикальных-трубчатых колодцев, присоединенных к коллектору,, уложенному с уклоном. Часть грунтовых вод может перехватываться также и коллектором.
Применение той или иной системы и конструкции дренажей! зависит от типа водного питания и местных гидрогеологических условий.
Ниже приводятся краткие характеристики дренажных систем и области их применения.
Систематический дренаж (рис. 56) состоит из системы подземных труб, расположенных более или менее равномерно, по всей территории, подлежащей осушению. В состав систематического дренажа входят трубы-осушители, или собственно дрены (обозначенные одной пунктирной линией) , в которые поступают подземные воды и которые, таким образом, понижают уровень подземных вод, и трубы-коллекторы (обозначенные двумя пунктирными линиями), которые, приняв из осушителей дренажные воды, транспортируют их за пределы осушаемой территории!.
Принципиальная схема работы систематического дренажа при-», ведена на рис. 57. Глубина понижения уровня подземных вод систематическим дренажем зависит от глубины заложения труб* осушителей и принятого расстояния между ними. Таким образом понижение уровня подземных вод до заданной глубины, назы ваемой нормой осушения, может быть достигнуто только при пра
126
сильном выборе глубины заложения дрен и расстояния между ними.
Величина заглубления дрен обычно не превышает 3 м, а расстояние между ними в зависимости от фильтрационных свойств грунтов колеблется в пределах 50—100 м.
Рис. 56. Схема осушенир территории при помощи систематического дренажа
При размещении систематического дренажа в плане следует иметь в виду, что трубы-собиратели (коллекторы) по эксплуатационным соображениям должны размещаться обязательно вдоль
Рис. 57. Принципиальная схема работы систематического дренажа
улиц, а трубы-осушители могут располагаться и вдоль улиц и на внутриквартальных территориях, так как расположение их по улицам может оказаться недостаточным для осушения территории.
127
Систематический дренаж может быть принят горизонтального или вертикального типа; в последнем случае осушителями являются трубчатые колодцы, которые равномерно размещаются по дренируемой территории.
Разновидностью вертикального систематического дренажа является так называемый «калифорнийский» дренаж, представляющий собой систему раздельно действующих трубчатых колодцев— буровых скважин большой глубины и сечения, расположенных на дренируемой территории на значительных расстояниях, достигающих в отдельных случаях 1,5—2 км. Откачка воды из каждой скважины производится отдельной насосной установкой.
При благоприятных гидрогеологических условиях, когда водонасосная толща сложена водопроницаемыми грунтами большой мощности, одна буровая скважина может осушить большую площадь.
Систематический дренаж горизонтального типа рекомендуется применять в случае преобдадания в водном питании осушаемой территории атмосферных вод при относительно неглубоком залегании подземных вод и небольшой мощности водоносного слоя.
В случае же питания водоносного горизонта большой мощности за счет напорных подземных вод и необходимости значительного понижения уровня подземных вод целесообразно применять систематический -дренаж вертикального типа.
Применение систематического дренажа комбинированного типа является редким случаем и может быть обусловлено разнообразным водным питанием дренируемой территории и другими гидрогеологическими особенностями.
Наибольшее применение получил систематический дренаж горизонтального типа.
Здесь уместно напомнить о дренирующем действии самотечной канализации. Имеется много примеров, когда избыточно увлажненная территория после укладки сетей дождевой и фекальной канализации осушалась полностью или уровень подземных вол понижался на величину, обеспечивавшую возможность осуществления строительства без сооружения дренажной системы. Дренирующее действие канализации вполне закономерно, так как канализационные трубы, уложенные в траншеи, как правило, на щебеночное основание и засыпанные дренирующим грунтом, фактически являются хорошим дренажем.
Поэтому во всех случаях освоения под застройку территории с высоким стоянием подземных вод целесообразно сначала заложить канализационные сети и только в случае недостаточного ее осушительного действия применить систематический дренаж.
Головной дренаж, предназначенный для перехвата потока подземных вод притекающего со стороны водораздела, применяется главным образом для осушения площадок, расположенных на склонах. Головной дренаж обычно состоит из горизонтальной дрены, уложенной у верхней по склону границы осушаемой территории (рис. 58). При расположении дрены выше по
128
склону будет осушаться территория за пределами строительной площадки, при расположении ее ниже границы — часть площадки не будет осушена и не сможет быть использована для застройки.
Трасса головного дренажа должна выбираться на свободной от застройки территории, в некотором отдалении от дорог и проездов, по возможности, на ровной местности.
Применение головного дренажа горизонтального типа особенно эффективно при неглубоком водоупоре, так как при этом глубина заложения дрены будет небольшой, а следовательно, и затраты на ее осуществление будут невелики. При относительно глубоком водоупоре, когда заложение горизонтальной дрены сопряжено с большими трудностями, и неоднородной по водопроницаемости толще водоносных пород оказывается более целесообразным применение головного дренажа вертикального типа.
Рис. 58. Схема расположения головного дренажа
Вертикальный головной дренаж, называемый фильтрационной завесой, состоит из ряда трубчатых колодцев, располагаемых на верхней границе осушаемой территории на сравнительно небольших расстояниях друг от друга (порядка 25—30 At). Вода, откачиваемая насосами из колодцев, сбрасывается в коллектор, по которому отводится в водоприемник.
Для перехвата водообильного грунтового потока при глубоком заложении водоупора целесообразно применять головной дренаж комбинированного типа, состоящий из горизонтальной дрены, заложенной на нормальную глубину с некоторым уклоном, и вертикальных трубчатых колодцев, входящих в эту горизонтальную дрену и доведенных по возможности до водоупора. Так как верх трубчатых колодцев в этом случае всегда находится значительно ниже уровня подземных вод, то подземные воды будут из них поступать в горизонтальную дрену самотеком без откачки, иначе говоря эти колодцы являются самоизливающимися.
Головной дренаж имеет ряд преимуществ по сравнению с систематическим дренажем: дренажные работы выполняются за пределами строительной площадки и не мешают строительству,
-9-л. 3. Каплан
129
осуществляемому на самой площадке; протяжение головного дренажа при прочих равных условиях меньше, а следовательно, меньше и затраты на сооружение и эксплуатацию дренажа; обеспечивается более равномерное понижение уровня подземных вод. по всей площадке.
Береговой дренаж предназначен для защиты территории от подтопления под воздействием водохранилищ, созданных в результате сооружения подпорных гидротехнических сооружений и по меньшей мере должен обеспечить поддержание подземных вод на уровне, существовавшем до создания водохранилища. В отдельных случаях может потребоваться и более глубокое понижение уровня подземных вод. Береговой дренаж располагается вдоль береговой полосы, в некотором удалении от уреза воды.
Береговой дренаж перехватывает не только воды, фильтри-рующиеся со стороны водохранилища, но также улавливает поток подземных вод, притекающий со стороны водораздела.
Рис. 59. Схема работы берегового дренажа совместно с придамбовым
В случае защиты территории площадки от затопления обвалованием целесообразно обеспечить совместную работу берегового дренажа с придамбовым, что позволяет несколько отодвинуть береговой дренаж от водохранилища и тем самым уменьшить. расход дренажных вод. Последнее обстоятельство приводит к снижению потребной мощности насосной станции для откачки дренажных вод, а следовательно, и затрат на эксплуатацию дренажа. Схема работы берегового дренажа совместно с придамбовым приведена на рис. 59.
Береговой дренаж может применяться как горизонтального, так и вертикального типа. Береговой дренаж горизонтального типа целесообразно применять в случаях, когда береговая полоса вдоль уреза воды водохранилища сложена малопроницаемыми породами грунтов при близко расположенном водоупоре. В грунтах с хорошей фильтрацией приток воды из водохранилища будет весьма большим, что вызовет необходимость применения береговой дрены большого сечения. При глубоком заложении водоупора, прикрытого хорошо фильтрующими грунтами, обеспечить осушение территории горизонтальной береговой дреной очень трудно а во многих случаях практически невозможно.
В этих условиях защита территории от подтопления может быть обеспечена устройством береговой дрены вертикального тигщ 130
в виде фильтрационной завесы, состоящей из трубчатых колодцев, доведенных до водоупора и расставленных на сравнительно небольших расстояниях. Эти колодцы могут перехватить значительную часть грунтового потока.
В отдельных случаях может оказаться целесообразным сочетание горизонтальной дрены с водонепроницаемым шпунтовым рядом. При этом шпунтовый ряд будет препятствовать фильтрации вод со стороны .водохранилища, а горизонтальная дрена обеспечит перехват подземных вод, притекающих со стороны водораздела.
Кольцевой дренаж является местным дренажом и применяется для защиты от подтопления отдельных зданий или сооружений и, в более редких случаях, отдельных участков строительной площадки.
Рис. 60. Схема расположения кольцевого дренажа .
Кольцевой дренаж целесообразно применять в случае размещения зданий (преимущественно без подвалов и заглубленных частей) на площадке с большими разрывами.
Наиболее широко применяется кольцевой дренаж горизонтального типа, состоящий из трубчатой дрены, уложенной по периметру защищаемого здания или участка. Схема осушения при помощи кольцевого дренажа приведена на рис. 60.
При необходимости понижения уровня подземных вод на значительную глубину применяют кольцевой дренаж вертикального типа, состоящий из трубчатых колодцев, расположенных по периметру защищаемого объекта на небольшом расстоянии друг от друга и объединенных для откачки воды общим всасывающим трубопроводом.
Для уменьшения инфильтрации поверхностных вод весьма важно обеспечить быстрый отвод воды с окольцованной территории, для чего площадь внутри кольца должна быть спланирована и вымощена камнем или покрыта асфальтобетоном, а также должен быть обеспечен хорошйй сток воды к водоприемникам."
9*
131
3) Конструкции горизонтальных дренажей
Горизонтальные дрены могут быть открытого и закрытого типа.
Открытые дрены применяются, как правило, на территориях свободных от застройки, на складских территориях промышленных предприятий, а также на 'территориях небольших поселков, где преобладают одноэтажная, усадебная застройка.
Для осушения верхних слоев грунта, обладающего достаточной устойчивостью, применяются открытые дрены простейшего типа в виде канав шириной по дну 0,2—0,4 м, глубиной не более 1,5 At, с заложением откосов 1: 1,5 и больше.
Для более значительного понижения уровня подземных вод применяются открытые дрены более сложного типа (рис. 61). Ширина дрены по дну принимается в пределах 0,5—1 м, глубина их может достигать 5 At и более, уклоны откосов принимаются из
Рис. 61. Конструкция бткрытой дрены (канавы) /—крупнозернистый песок слоем 0,15 м; 2—.гравий слоем 0,15 Л; 3—камень толщиной 0,15 ж; 4—одерновка в клетку с засевом трав
условий их устойчивости под воздействием фильтрующихся подземных вод. Во избежание выноса подземными водами мелких частиц грунта и предотвращения оползания и обрушения откосов предусматривается укрепление последних в пределах уровня подземных вод.
Конструкция укрепления принимается по типу обратного фильтра, состоящего из слоя крупнозернистого песка, слоя гравия и слоя камня. Для защиты от воздействия атмосферных осадков откосы выше горизонта подземных вод могут быть укреплены сплошной одерновкой, одерновкой в клетку или засевом трав.
Открытые дрены весьма часто должны обеспечить также прием и отвод поверхностных вод. В этих условиях для обеспечения нормального функционирования дрены ее необходимо заглубить на такую величину, чтобы при пропуске максимального расхода.дождевых вод не произошло бы подпора уровня подземных вод.
Следует иметь в виду, что весьма простые по своей конструкции горизонтальные дрены открытого типа имеют ряд существенных недостатков, выражающихся в значительных потерях территории (при глубине заложения дрены, равной 4—5 м, ширина ее поверху достигает 25—30 м) и неудобствах использования территории изрезанной широкими каналами. О неудобствах использо-
132
вания территории, изрезанной сетью открытых дрен, дает представление рис. 62, где представлена- схема осушения пойменной территории площадью около 200 га, обвалованной дамбами и намеченной к использованию для размещения складских баз и деревообрабатывающих предприятий. Частое расположение открытых каналов шириной 25—30 м (расстояния между каналами колебались от 150 до 300 м), необходимость устройства большого числа мостов для связи между отдельными участками этой территории, а также потребность в значительных затратах на сооружение и
на*2
Условные обозначения:
Дамбы обвалования — Закрытые дрены — Открытые дрены ~ - Открытые каналы
Рис. 62. Схема осушения пойменной территории открытыми дренами
эксплуатацию осушительной сети, связанных с поддержанием каналов в рабочем состоянии и перекачкой дренажных и поверхностных вод, убедительно доказали нецелесообразность защиты и освоения этой территории.
Закрытые дренажи могут быть выполнены в виде траншей, полностью заполненных тем или иным фильтрационным материалом и грунтом, или траншей, по дну которых уложены трубы для отвода дренажных вод, прикрытых фильтрующей обсыпкой.
Дренажи со сплошным заполнением траншей имеют, как правило, в своей нижней части засыпку из дренирующих материалов— крупнозернистого песка, гравия, щебня, сортированного шлака, а в верхней части — засыпку из местных грунтов. Находят применение и закрытые дренажи, в которых траншеи заполнены
133
дренирующим материалом на всю высоту. Этот тип дренажей получил название прорезей и применяется, главным образом, для осушения береговых склонов с целью предотвращения их оползания.
Достоинством дренажей со сплошным заполнением траншей по сравнению с открытыми дренами является отсутствие неудобств в использовании осушаемой территории. Недостатком их является недоступность для ревизии и ремонта, в связи с чем в случае засорения приведение их в рабочее состояние является очень трудоемким процессом.
Находят применение и комбинированные конструкции горизонтальных дренажей, состоящих из закрытых и открытых дрен. В этих конструкциях верховой участок дрены должен быть обязательно закрытым, а низовой — открытым, а не наоборот, так как попадающие в открытые дрены поверхностные воды содержат в себе значительное количество наносов мелких и крупных фракций, которые заиливают трубы.
Дренажи этого типа применяются при устройстве береговой дрены большого протяжения, проходящей в зоне плотной много- ! этажной и усадебной застройки или по незастроенной территорий. ?
Закрытые дренажи трубчатого типа получили наибольшее распространение, так как они могут быть применены в самых разнообразных условиях и, будучи оборудованы смотровыми колод-. цами, легко могут быть подвергнуты осмотру, очистке и ремонту. ! ' Основными элементами горизонтальных трубчатых дренажей • являются трубы, изготовляемые из различных материалов, и : фильтрационные обсыпки, выполненные из однородных или раз- ; нородных фракций горных пород.
Для устройства трубчатых дренажей используются трубы, > обычно применяемые для устройства безнапорных трубопроводов ; дождевой и фекальной канализации, — бетонные, железобетон- : ные, керамические и асбестоцементные.
Диаметры дренажных труб в каждом отдельном случае определяются гидравлическим расчетом в зависимости от расчетного ’ расхода дренажных вод, но исходя из условий эксплуатации (удобства очистки) принимаются не менее 100 мм.
Применяемые при сооружении дождевой канализации конструкции жестких и гибких стыковых соединений могут применяться и при сооружении дренажной сети. Поскольку для работы дренажей отсутствует необходимость в обеспечении водонепроницаемости стыковых соединений (при плотных основаниях), можно ' отказаться от заполнения стыковых зазоров и использовать их : для приема дренажных вод. В случае слабых оснований стыко- j вые соединения заделываются по одному из ранее изложенных ] способов, а для приема дренажных вод в теле труб устраиваются круглые водоприемные отверстия в виде щелей-прорезей. Очень | важно правильно определить размеры отверстий, при которых ча-: стицы фильтрационной обсыпки не будут проникать в трубы, и установить число отверстий на единицу длины дрены. Суммарная;
134
площадь отверстий должна обеспечить определенную'водозахватную способность дрены, равную или превышающую расчетный расход дренажных вод.
Исследованиями С. К- Абрамова установлено, что при правильном выборе соотношения между крупностью фракций обсушки, прилегающей к щели, и шириной щели (или диаметром круглого отверстия) над водоприемными отверстиями образуются устойчивые сводики, препятствующие прониканию частиц обсыпки в трубу. Рекомендуемое С. К- Абрамовым соотношение приведено в табл. 11.
Та блица И
Форма отверстий Ширина щели или диаметр круглого отверстия в обсыпках
однородных | разнородных
Щель Круглые отверстия 1,25—1,5 ДСР 2,5-3 ДСР 1.5-2 Д50 3-4 Д50
Условные обозначения:
ДСР — средний диаметр частиц в однородных обсыпках;
Д50 — диаметр частиц, содержащихся в разнозернистых обсыпках в количестве 50%.
На основании ряда проведенных исследований рекомендуется принимать ширину щелей от 3 до 7 мм, а диаметр круглых отверстий— от 5 до 15 мм. Щели располагаются поперек сечения трубы через 0,5—0,7 м, причем суммарная их длина в каждом сечении не должна превышать 1/з периметра трубы. В случае применения взамен щелей круглых отверстий их суммарная площадь принимается около 0,5% от боковой поверхности труб.
Для сооружения галерейных дренажей применяются трубы большого сечения. Галерейные дренажи делятся на проходные (позволяющие человеку передвигаться по ним во весь рост) и ролупроходные (позволяющие человеку пройти в согнутом положении). Высота в свету галерей первого типа принимается в пределах 1,6—1,8 м для галерей второго типа — 1—1,2 м.
Наибольшее применение получили галерейные дренажи овоидального очертания, которые являются более экономичными по сравнению с круглыми и прямоугольными сечениями. На рис. 63 представлен образец сборного железобетонного элемента овоидального очертания для дренажной галереи проходного типа; в нижней части видны отверстия для приема дренажных вод.
Сборные железобетонные элементы овоидального очертания не предусмотрены ГОСТом, в связи с чем они не производятся предприятиями строительной индустрии, а в большинстве случаев изготовляются на полигонах строительных площадок. Бетонирование элементов целесообразно производить в сборно-разборной металлической опалубке (рис. 64). Многократное использование делаег применение опалубки этого типа более рентабельным по
135
сравнению с деревянной опалубкой. Общий вид готовых блоков, находящихся в пропарочной камере, после снятия опалубки показан на рис. 65.
При сравнительно небольшой глубине заложения, порядка 3—4 м дренажные галереи сооружаются открытым способом (в траншеях). При больших глубинах и в стесненных условиях применяется способ щитовой проходки или продавливания.
Рис. 63. Сборный железобетонный элемент овоидальной формы для дренажной галереи
Фильтрационные или дренажные обсыпки имеют своим назначением сбор подземных вод и отвод их к трубопроводу, а также предотвращение выноса мелких частиц грунта из водоносного горизонта.
Д|>( и жные обсыпки выполняются, главным образом, из природных материалов — песка, гравия, щебня. Применяются также природные песчано-гравийные смеси, содержащие до 40—45% песка.
Дренажная обсыпка обычно устраивается из 2—3 слоев, причем наиболее крупный слой непосредственно прикрывает трубу, а крупность зерен последующих слоев принимается в несколько раз меньше предыдущего. На рис. 66 приведено поперечное се
чение дрены, состоящей из трубы диаметром 500 мм и трехслойной дренажной обсыпки из гравия, крупнозернистого песка и мелкозернистого песка; толщина каждого из слоев равна 15 см. Во избежание засорения фильтрационной обсыпки последняя прикрыта слоем дерна, выше которого траншея может быть засыпана местным грунтом, вынутым из траншеи.
В случае применения для устройства дренажа коротких труб, когда прием подземных вод осуществляется через зазоры в стыковых соединениях, в целях экономии материала обсыпки возможно заменить сплошную дренажную обсыпку прерывистой, т. е. обсыпкой стыковых соединений на ширину 150—200 мм.
Для наблюдения за работой дренажной сети и очистки засорившихся труб устраивают смотровые колодцы, конструкции ко-
136
Рис. 64. Бетонирование крупных элементов ово-идальиого очертания в сборно-разборной металлической опалубке
Рис. 65. Готовые железобетонные элементы в пропарочной камере
137
горыХ не отличаются от смотровых колодцев дождевой канализации. Смотровые колодцы размещаются на прямых участках сети на расстоянии 35—50 м при диаметре труб до 300 мм и на расстоянии 50—75 м при больших диаметрах. На галерейных дренажах смотровые колодцы располагаются значительно реже (через 150—200 м). Смотровые колодцы устраиваются также в местах изменения направления дренажей в плане (поворотные колодцы) и в местах пересечений дренажных коллекторов.
Рис. 66. Поперечное сечение горизонтальной трубчатой дрены /—гравий; 2—крупнозернистый песок; 3—мелкозернистый песок 4—дерн; 5—грунт обратной засыпки
Дренажные воды удаляются из горизонтальной дренажной сети самотеком или при помощи насосов. В качестве приемников дренажных вод могут быть использованы сети дождевой канализации или ближайшие водоемы. Сброс дренажных вод в дождевую канализацию осуществляют простым примыканием дренажной трубы к смотровому колодцу дождевой канализации. При сбросе дренажных вод в водоемы устье дренажного коллектора, во избежание его разрушения, должно быть оборудовано специальным •оголовком.
Самотечный сброс возможен только при неглубоком заложении трубчатого дренажа. В условиях обвалованной территории в большинстве случаев оказывается неизбежным применение насосов для сброса дренажных вод.
4) Конструкции вертикальных и комбинированных дренажей
Вертикальные дренажи состоят из ряда вертикальных трубчатых колодцев, погруженных в водоносные грунты, из которых производится непрерывная откачка воды. Трубчатые колодцы 138
вертикальных дренажей, как правило, объединяются общим трубопроводом в единую систему, обслуживаемую одной насосной станцией. Этот способ понижения уровйя грунтовых вод применяется при значительной мощности водоносного горизонта и большом коэффициенте фильтрации грунтовой толщи.
Существо этого способа состоит в том, что при откачке воды ий колодца и понижении уровня воды в нем вокруг колодца образуется воронка депрессии подземных вод (рис. 67), ось которой > совпадает с осью колодца. Наибольшее понижение S наблюдается у стенок колодца, а по мере удаления от него понижение постепенно уменьшается. Пересечение кривой депрессии с горизонтом подземных вод указывает на отсутствие в данном месте понижающего влияния колодца. При правильном выборе рас
Рис. 67. Схема понижения уровня подземных вод трубчатыми колодцами /—депрессиоииые кривые; 1—трубчатые колодцы
стояния между смежными колодцами достигаются пересечением кривых депрессии на таком уровне, при котором обеспечивается заданная норма осушения.
Конструкция дренажного трубчатрго колодца (рис. 68) мало чем отличается от конструкции трубчатых колодцев, применяемых для грунтового водоснабжения.
Колодец состоит из фильтра 1, присоединенного к наставной трубе 2, которая в свою очередь закреплена в оголовке 3. Снизу к фильтру присоединен отрезок глухой трубы 4, являющийся отстойником, где собираются мелкие частицы грунта, прошедшие через фильтр. Для забор-а воды из колодца в наставную трубу опускается всасывающая труба 5, которая через вентиль 6 присоединяется к всасывающему трубопроводу 7, ведущему к насосной установке. Над каждым трубчатым колодцем устраивается камера 8, обеспечивающая доступ к нему эксплуатационного персонала (для осмотра и ремонта).
Погружение трубчатого колодца в водоносную толщу грунтов осуществляется преимущественно способом бурения, который позволяет сооружать колодцы значительной глубины и сечения в любых гидрогеологических условиях. Работы по сооружению колодца начинаются с бурения скважины, стенки которой по ходу
139
бурения закрепляются обсадными трубами; диаметр обсадных труб принимается несколько большим диаметра самого колодца. В готовую скважину опускают собранный на поверхности земли трубчатый колодец, после чего обсадные трубы удаляются из
скважины.
Трубы колодца, как правило, доводятся до водонепроницае
мого слоя грунта. В случае же устройства колодца в водопрони-
цаемых грунтах большой глубины, во избежание засасывания грунта в колодец, низ его должен обязательно закрываться деревянной или чугунной пробкой.
До сдачи колодца в эксплуатацию производится так называемая строительная откачка, которой обе-
Рис. 69. Конструкция сетчатого фильтра
Рнс. 68. Схема -устройства трубчатого колодца
оценивается удаление из водоносного пласта мелких частиц грунта, в результате чего вокруг колодца остаются только крупные частицы, образующие естественный фильтр, который улучшает приток воды к колодцу.
Основным и наиболее важным элементом трубчатого колодца является фильтр, через который обеспечивается сбор подземных вод.
140
Существует много конструктивных решений фильтров (сетчатые, проволочные, дырчатые, щелевые, гравийные и др.). Наибольшее распространение получили сетчатые фильтры (рис. 69).
Фильтр состоит из отрезка обычной обсадной трубы, в которой просверлены в шахматном порядке отверстия диаметром 15— 20 мм. По образующим тцубы укладываются оцинкованные проволоки диаметром 3—6 мм на расстоянии 10—25 мм одна от другой. Поверх проволок укладывается медная сетка с очень мелкими просветами.
Укладка продольных проволок между трубой и сеткой имеет большое значение, так как благодаря им сетка отодвигается от стенки трубы, что обеспечивает ее работу почти всей площадью. При наложении сетки непосредственно на стенку трубы работают только части сетки, находящиеся против отверстий трубы.
Размеры отверстий сетки и их число на единицу площади, определяемые номером сетки, должны быть подобраны таким образом, чтобы они соответствовали крупности зерен водоносного пласта и в то же время не оказывали большого сопротивления доступу воды в колодец.
Имеются примеры применения фильтров, в которых сетка заменялась оцинкованной проволокой, обмотанной поверх про-дольцых проволок (рис. 70). Как показал опыт их эксплуатации, зазоры между витками проволочной обмотки быстро закупоривались, забиваясь мелкими частицами водоносных пластов.
Более простую конструкцию по сравнению с сетчатыми фильтрами, но и более ограниченное применение имеют дырчатые и щелевые фильтры, представляющие собой ничем не прикрытые трубы, в которых просверлены круглые или щелевидные отверстия, расположенные в шахматном порядке.
Область применения фильтров ограничена гравелистыми и крупнозернистыми песками.
При сооружении трубчатых колодцев в мелкозернистых песках целесообразно применение гравийных фильтров из крупнозернистых фильтрующих материалов. Однослойный гравийный фильтр (рис. 71) выполняется следующим образом: в пробуренную и закрепленную обсадной трубой скважину опускают собранный на поверхности колодец, в составе которого в средней части помещен каркас фильтра из перфорированной трубы. Диаметр обсадной трубы принимается значительно больше диаметра фильтра для заполнения кольцевого пространства. Для устройства фильтра применяется мелкий гравий с крупностью частиц 5—8 мм, который погружается в обсадную трубу с поверхности земли. По мере загрузки фильтрующего материала обсадные трубы посте-ленно поднимаются и подземные воды получают доступ к колодцу через слой гравийной обсыпки.
Находят применение и многослойные гравийные фильтры. Их устройство несколько сложнее предыдущей конструкции. Многослойные фильтры выполняются следующим образом. Сначала лроизводится бурение скважины большого диаметра (рис. 72),
141
которая закрепляется соответствующей обсадной трубой. Затем на дно скважины опускается бетонная плита, снабженная рядом концентрических уступов, в зависимости от числа слоев гравийного фильтра, В скважину опускается (с опорой на эти уступы) собранный на поверхности трубчатый колодец й несколько вспомогательных стальных труб различных диаметров, которые образуют кольцевые пространства, заполняемые гравием различной крупности. Крупность частиц гравия в слоях фильтра должна воз
Рис. 70. Конструкция проволочного фильтра а—разрез;
б—план
Рис. 71. Однослойный гравийный фильтр /“Обсадная труба; 2—трубчатый коло-лодец; 5—гравий
Рис. 72. Многослойный гравийный фильтр 7—трубчатый колодец; 2— гравий; 3—крупнозернистый песок; 4—мелкозернистой
песок; 5—бетоииая плита
растать по мере приближения к колодцу. Практикой установлено, что размеры зерен каждого следующего слоя должны быть в 4— 5 раз больше предыдущего и что толщина каждого из слоев должна быть не менее 10 см.
Выбор конструкции фильтров производится на основе тщательного изучения геотехнической характеристики подлежащего дренированию водоносного слоя.
Следует иметь в виду, что фильтры из стальных труб сравнительно быстро разрушаются в результате4 коррозии металла. Особенно быстро корродируют стальные трубы при неблагоприятном химическом составе подземных вод. В агрессивной среде срок службы стальных фильтров не превышает 5 лет.
142
Рис. 73. Конструкция деревянного фильтра
Срок службы .стальных фильтров может быть несколько удлинен покрытием их водоустойчивыми лаками или принятием других мер антикоррозийной защиты.
Учитывая краткий срок службы стальных труб, в отдельных случаях применяют фильтры из чугуна, бронзы, латуни и нержавеющей стали. В последние годы для той же цели начинают применяться изделия из пластмасс. В частности,, выпускаемые нашей химической промышленностью кислотоупорные и весьма прочные винипластовые трубы с успехом могут быть применены для устройства трубчатых колодцев. Находят применение фильтры, изготовленные из дерева, которые собираются из отдельных брусков трапецеидальной формы (рис. 73). Деревянные фильтры, расположенные постоянно ниже уровня водоносного горизонта, могут служить неопределенно долгое время.
Комбинированные дренажи, как указывалось выше, представляют собой сочетание горизонтальной дрены' с рядом вертикальных дрен.
Расположение горизонтальной дрены ниже горизонта подземных вод обеспечивает поступление в нее вод из вертикальных дрен самоизливом (без применения откачки).
Горизонтальные дрены в комбинированных дренажах могут быть выполнены в виде галереи проходного или полупроход-ного типа прямоугольного, овоидального или круглого очертания.
Горизонтальные дрены комбинированных дренажей укладываются на сравнительно небольшой глубине, не превышающей 5—6 м.
Трубчатые колодцы располагаются не в галерее, а в смотровых колодцах, чем обеспечиваются хорошие условия их эксплуатации.
На рис. 74 приведена конструкция комбинированного дренажа, состоящего из горизонтальной дрены в виде круглой железобетонной трубы диаметром 1 м и ряда трубчатых колодцев диаметром 150 мм с рабочей частью длиной 15 м, оборудованных двухслойными гравийными фильтрами. Размеры частиц обсыпки первого слоя приняты 0,4 мм, второго — 2 мм. Водоприемные отверстия фильтра приняты щелевыми с размерами 3x50 мм. Расстояние между щелями по длине трубы принято равным 20 мм, а по ее окружности — 5 мм. Принятые размеры щелей и их размещение обеспечивают скважность каркаса, равную —20%. Вода, поступаю-
143
Рис. 74. Конструкция комбинированного дренажа
/—чугунный люк с крышкой; 2—кирпич горловины; 3—метал* лнческая крышка для пломбирования; 4—бетонный блок горловины; 5—скобы нз круглого железа;
6—кирпичная кладка; 7— бетон лотка;
8—обсадная труба.
d—500 мм; 9— трубчатый колодец; 10—деревянная пробка; 11— мелкий гравий; 12— крупнозернистый песок
144
щая из трубчатых колодцев и через приемные отверстия горизонтальной дрены, отводится самотеком к насосной станции откуда перекачивается в водоприемник.
5) Насосные станции
Насосные станции для перекачки дренажных вод обычно устраиваются в виде опускных колодцев, нижняя часть которых является приемным резервуаром, а верхняя часть, отделенная от нижней железобетонным перекрытием, служит для размещения насосов и другого необходимого для работы оборудования. Приемный резервуар позволяет регулировать перекачку, а следовательно, и определяет режим работы насосной станции.
Рис. 75. Схематический план размещения насосной установки в условиях обвалованной территории
В условиях обвалованной территории насосные станции, как правило, устраиваются общими для перекачки дренажных и дож девых вод.
Мощность насосных станций определяется расчетным расходом дренажных и дождевых вод и объемом регулирующей емкости.
На рис. 75 приведен схематический план размещения насосной станции и вспомогательных устройств в условиях обвалованной территории. Установка состоит из водоподводящего канала 1, бассейна регулирующей емкости 2, всасывающих трубопроводов 3. собственно насосной станции 4 и напорных водоводов 5, оканчи-
10—Л. 3. Каплан
145
Рис. 7б. Поперечный разрез по насосной станции.
веющихся йодовьтуском 6. Вся установка должна находиться под защитой дамбы обвалования. Насосная станция может быть расположена на низовом откосе или на гребне дамбы.
Для перекачки дренажных и дождевых вод применяются главным образом центробежные насосы горизонтального или вертикального типа.
Насосы горизонтального типа применяются для перекачки воды из регулирующих емкостей, а также для откачки воды из трубчатых колодцев при неглубоком залегании уровня воды (примерно до 5 л). Вертикальные центробежные насосы применяются для откачки воды из трубчатых колодцев, закладываемых на большую глубину.
Центробежные насосы приводятся в движение электродвигателями, соединенными с насосами общим валом и установленными на общем фундаменте.
Для удаления воздуха из насосов и всасывающих трубопроводов насосные станции оборудуются вакуум-насосами.
Для обеспечения бесперебойной откачки воды следует преду- “ сматривать дублированное снабжение электроэнергией насосных станций от двух независимых, постоянно действующих источников электроэнергии.
На рис. 76 приведен поперечный разрез насосной станции, расположенной на гребне дамбы и оборудованной тремя горизонтальными центробежными насосами 1 марки 32Д-196 производитель-. ностью 5 900 м?}час при напоре 16,5 м, а также асинхронными электродвигателями с короткозамкнутыми роторами мощностью 380 кет, на верхней площадке установлены вакуум-насосы 2\ всасывающий трубопровод 3 снабжен на нижнем конце воронкой, оборудованной решеткой 4, препятствующей прониканию в трубопровод твердых включений. Напорный трубопровод 5, по которому осуществляется сброс воды в водохранилище, присоединен к насосу через вентиль 6.
В случае возможного обратного подпора со стороны водохранилища, напорный трубопровод снабжается обратным клапаном, предотвращающим поступление в него воды.
6) Стадйи проектирования дренажей и содержание проектных работ
Мероприятия по осушению подтапливаемых территорий и понижению уровня грунтовых вод, как правило, разрабатываются в две стадии — расширенное проектное задание и рабочие чертежи.
В проектном задании, помимо обоснования необходимости проведения мероприятий по понижению уровня грунтовых вод, должны быть проработаны следующие основные вопросы:
выбор схемы дренирования территории, системы и типа дренажа; на основе ориентировочных расчетов или по аналогии с ранее выполненными проектами устанавливаются сечения дрен, глу-
10* 147
бина их заложейий, а 1гакЖе оптимальные расстояния Между ними;
в случае необходимости перекачки дренажных вод определяется ориентировочная потребная мощность насосных станций, производится выбор типа и числа насосов, а также устанавливается источник питания насосных станций электроэнергией;
определяются условия осуществления строительства, объемы основных работ, методы их выполнения, ориентировочные сроки и стоимость строительства по укрупненным измерителям или по аналогии с ранее построенными сооружениями.
На стадии проектного задания разрабатывается также программа инженерно-геологических изысканий, подлежащих выполнению для обоснования и уточнения на следующей стадии проектирования. основных решений, принятых в проектном задании.
При двухстадийном проектировании в рабочих чертежах прорабатывается также значительная часть вопросов, обычно рассматриваемых в техническом проекте.
* СлеДует иметь в виду, что твердо установленного объема проектных работ (эталонов) для каждой стадии проектирования дренажных систем (как и по другим мероприятиям инженерной подготовки территории строительства) в настоящее время не существует и в каждом отдельном случае, в зависимости от сложности и степени изученности гидрогеологической характеристики территории,. подлежащей дренированию, состав проектных работ должен устанавливаться проектной организацией в объеме, достаточном для обоснования принимаемых решений и осуществления по ним строительства.
7) Основы гидрогеологического расчета дренажных систем
Гидрогеологические расчеты дренажных систем имеют своей целью определение глубины заложения дрен и расстояния между ними, обеспечивающих понижение уровня подземных вод на заданную глубину, называемой нормой осушения.
Для определения поперечного сечения дрены необходимо также определить величину притока к ней воды или дебит дрены.
Следует отметить, что каких-либо общеобязательных норм осушения не существует, и последние в каждом отдельном случае устанавливаются проектной организацией по согласованию с санитарными органами в зависимости от характера намечаемой застройки осваиваемой территории. Для площадок промышленных предприятий, цехи которых устраиваются на глубоких фундаментах, а между цехами прокладываются постоянно действующие инженерные сети, норма осушения обычно принимается 2,5—3 м; в рабочих поселках, застраиваемых малоэтажными жилыми и общественными зданиями без подвалов, норма осушения может быть снижена до 2 м.
Расчетные схемы и методы гидрогеологических расчетов при-нимаютод в зависимости от принятой системы дренажа (система-146
тический, головной, береговой или кольцевой), типа дренажа (совершенный или несовершенный) и гидрогеологических условий дренируемой территории (условия питания, движения и дренирования подземных вод).
Методика гидрогеологического расчета дренажей разных систем излагается в специальной литературе ’. Для общего представления о них ниже изложена методика гидрогеологического расчета систематического дренажа.
Гидрогеологический расчет систематического дренажа. Возможны две расчетные схемы систематического дренажа: схема совершенного дренажа и схема несовершенного или взвешенного дренажа.
Рис. 77. Расчетная схема систематического дренажа
Применяемые формулы для определения расстояния между дренами систематического дренажа исходят из условия, что количество воды, поступающее в дрену, должно соответствовать количеству воды, просочившейся в грунт в пределах пространства между дренами. Для случая заложения дрены на водоупоре и атмосферном питании подземных вод (рис. 77) максимальное понижение уровня подземных вод между двумя дренами определяется по формуле:
где h
max максимальная высота пониженного уровня подземных вод над водоупором;
k—коэффициент фильтрации водоносного пласта в м!сутки-,
р — интенсивность просачивания осадков в грунт (коэффициент инфильтрации), выраженная толщиной слоя воды в единицу времени в м! сутки-,
а—половина расстояния между дренами в м; h0 — глубина наполнения дрены водой в м.
Так как величина ho весьма мала, то ею можно пренебречь. Расстояние между дренами в м, при заданной норме осушения
‘Абрамов С. К., Гидрогеологические расчеты дренажей на участках, защищаемых от подтопления, Углетехиздат, 1949.
149
Sj=H—hmax, можно определить из предыдущей формулы, которая после некоторых преобразований принимает следующий вид:
Vplk
Таким образом, для определения расстояния между дренами необходимо иметь значения коэффициентов фильтрации k и интенсивности просачивания осадков р, которые зависят от гидрогеологических особенностей площадки и некоторых местных условий.
Коэффициент фильтрации грунтов, слагающих водоносную толщу, может быть определен лабораторным путем нли откачкой воды из пробной скважины.
Ориентировочные значения коэффициентов фильтрации для различных грунтов приведены в табл. 12.
Таблица 12
Наименование грунтов Среднее значение k в м/сутки
Гравий, галька 100 и более
Пески:
крупнозернистые 80-100
срёднезернистые . . ’ 5-30
мелкозернистые . . 1-8
пылеватые 0,2-1
Супеси:
легкие, пылеватые 0 05-0.7
тяжелые, пылеватые 0,03-0,3
Суглинки:
средние и легкие пылеватые 0,1-02
тяжелые пылеватые 0.01-0,1
Лесс:
естественный 0.3-0.4
глинистый 0,004-0.02
Величина коэффициент^ инфильтрации р колеблется в больших пределах, так как интенсивность просачивания осадков зависит о г климатических и почвенно-грунтовых условий, а также от степени благоустройства территории (площадь и тип покрытий) и организации отвода с нее дождевых вод.
Для средней полосы СССР коэффициенты инфильтрации р могут приниматься: для почв состоящих из супесей или легких суглинков — 0,001—0,002 м/сутки, для хорошо проницаемых почв (пески) 0,002—0,005 м/сутки.
Дебит дреиы Q, протяжение которой равно L, составит
Q = 2apL мъ/сутки.
150
При глубоком заложении водоупора и несовершенном дренаже высоту стояния уровня подземных вод посередине между дренами определяют по формуле А. Н. Костикова
где- d — диаметр дрены в м.
Величину 2а определяют методом подбора.
В заключение необходимо отметить, что методика расчета дренажных систем еще недостаточно разработана и не полностью учитывает все многообразие гидрогеологических особенностей дренируемых территории и факторов, влияющих на функционирование дренажей разных систем; существующие расчетные формулы разных авторов являются результатом частных исследований и дают только приближенные решения поставленных задач.
Большой размах научно-исследовательских работ, проводимых учеными нашей страны в этой области, дает основание рассчитывать на то, что задача дальнейшего усовершенствования методики гидрогеологического расчета дренажей и приближение ее к нуждам проектной практики будет успешно решена.
ЛИТЕРАТУРА
Абрамов С. К„ Найфельд Л. Р. и Скиргелло О. Б., Дренаж промышленных площадок и городских территорий, Госстройиздат, 1954.
А л т у и и н С. Т., Б у з у н о в М. А., Защитные сооружения на реках, Сельхозгиз, 1953.
Ануфриев В. Е. и др., Городская гидротехника, Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1954.
Белый Л. Д. и др., Инженерно-геологические исследования прн проектировании и строительстве гидроэнергетических сооружений, Госэнергоиздат, 1953.
Б р у д а с т о в А. Д„ Осушение площадок промышленных предприятий и аэродромов, 1936.
ВайнцвейгА. С, Осушение площадок для строительства промышленных предприятий, Машстройиздат, 1950.
Гришин М. М„ Гидротехнические сооружения, Госстройиздат, 1954.
Джунковский Н. Н., Действие ветровых волн на гидротехнические сооружения. Стройиздат, 1940.
Зак Г. Л., Водостоки, Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1952.
Каплан Л. 3., Свайные работы, Госстройиздат, 1956.
К л е й м ен о в Н. И. и Дуннна Н. Д., Вертикальная планировка, Госстройиздат, 1947.
Ляхницкнй В. Е. н др., Портовые гидротехнические сооружения, Гос-морнздат, 1956.
Никифоров В. Ф., Речные порты, Речнздат, 1948.
О ко л о-Кулак Е. И., Инженерная геология, Речиздат, 1953.
Прнклонскнй В. А. и др., Инженерно-геологические изыскания в планировке городов, Госстройиздат, 1950.
П ы ш к и н Б. А., Вопросы динамики берегов водохранилищ, Изд-во Академии наук УССР, 1954.
Станкеев В. М. и Стра ментов А. Е., Вертикальная планировка городских территорий, Изд-во Министерства коммунального хозяйства РСФСР, 1947.
Стр а ментов А. Е., Инженерные вопросы планировки городов, Госстройиздат, 1955.
Ш а н к и н Н. А., Воздействие волн на гидротехнические сооружения, Речиздат, 1955.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие. ..........................................................3
Глава I. Выбор территории для строительства и исходные данные для проектирования мероприятий по инженерной подготовке территории
I
I. Выбор территории для строительства и задачи ее инженерной подготовки..................................................5
1) Выбор территории для строительства.....................—
2) Требования, предъявляемые к строительным площадкам, и задачи инженерной подготовки территории.....................7
2. Исходные данные для проектирования мероприятий по инженерной подготовке территории ..... 13
I) Программа изыскательских работ . —
2) Гидрологические и гидрогеологические данные .... 15
3) Опытные работы, стационарные наблюдения н лабораторные исследования . ............................ 17
'Глава II. Вертикальная планировка территории и отвод поверхностных вод
1. Основы проектирования вертикальной планировки территории . . 22
1) Стадии проектирования н содержание проектных работ . .
2) Методы вертикальной планировки..............................24
3) Вертикальная планировка улиц и проездов.....................28
4) Вертикальная планировка перекрестков и площадей 31
2. Отвод поверхностных вод.............................• . 35
1) Системы водоотвода......................................... —
2) Проектирование дождевой канализации........................37
3) Гидрологические и гидравлические расчеты сети дождевой ка-. нализацни . 43
4) Конструкции элементов сети дождевой канализации .
153
Стр.
Глава III. Защита прибрежных территорий От размыва, затопления и подтопления
I. Факторы, влияющие на размыв и затопление прибрежных территорий . .............................................59
1) Режим уровней............................................... —
2) Направление и скорость течения......................61
3) Волновой режим...............................................62
4) Зимний режим рек.............................................63
5) Влияние ветра ...............................................64
2. Берегоукрепительные сооружения................................65
1) Типы берегоукрепительных сооружений......................—
2) Укрепление откосов ........................................ 66
3) Набережные стенки . . . ... . • - . . . 76
а) Гравитационные стенки набережных.....................78
б) Набережные стенки на свайном основании .... 85
в) Набережные стенки больверкового типа......................90
3. Защита прибрежных территорий от затопления и подтопления . . 96
1) Методы инженерной защиты территорий от затопления . . 96
2) Обвалование территории..................................... 98
3) Выбор трассы дамб и их основных размеров .... 101
4) Укрепление откосов и гребня дамб............................107
5) Проверка сечения дамб.......................................110
6) Переработка берегов водохранилищ............................113
7) Стадии проектирования обвалования территории и содержание проектных работ................................................115
Глава IV. Осушение подтапливаемых территорий и понижение уровня грунтовых вод
1. Факторы, влияющие на заболачивание,’ подтопление территорий и прогноз зоны подтопления................................ . . 118
1) Естественные факторы подтопления..............................—
2) Искусственные факторы подтопления..........................120
3) Прогноз зоны подтопления...................................121
2. Защита территорий и сооружений, от подтопления и понижение уровня грунтовых вод..........................................122
154
Стр.
О Способы защиты ........ 122
2) Системы дренажей ...........................................125
3) Конструкции горизонтальных дренажей..............132
4) Конструкции вертикальных н комбинированных дренажей . . 138
5) Насосные станции....................................145
6) Стадии проектирования дренажей и содержание проектных работ 147
7) Основы гидрогеологического расчета дренажных систем . 148
Ли тература ...................................................... 152
Лейб ЗусМанович Каплан ИНЖЕНЕРНАЯ ПОДГОТОВКА ТЕРРИТОРИЙ СТРОИТЕЛЬСТВА
• • *
Госстройиздат
Моеква, Третьяковский проезд, д. t
Редактор издательства И. П. Скворцова Технический редактор Л. М. Осенко
Сдаво в набор 5/VHI 1960 г. Подписано К печати ГвДН ЙбО г. Т-1БОД
Буиага 60x924,, уч.-йЗД- я.). Тхрд^Кй^з.
Типография Л Я у^^^^^л^^^^^Вй1Ч><жииадеян<ияй ЛСНХ.
ОПЕЧАТКИ
Страница Строка . Напечатано Следует читать
41 23-я снизу водоотливные водоотводные
57 15-я сверху Хунхе Хуанхе
63 15-я движения. движения1.
93 2-я снизу под дном над дном
98 9-я сверху Обваливание территории Обвалование территории
106 6-я снизу волны а принимается волны принимается
152 12—13-я сверху Осушение площадок для строительства промышленных предприятий Выбор площадок для строительства промышленных предприятий
Зак.653