книги / Мостовые переходы

совых лощинах. Минимальные отметки перекатов определяют

вконце меженного периода.

Вслучае свободного меандрирования съемку выполняют в пре­ делах излучины, пересекаемой трассой мостового перехода, и двух

смежных с ней излучин — верховой и низовой. Съемку производят по окончании паводка.

При незавершенном меандрировании производят съемку на про­ токе, спрямляющем излучину. Объем и характер съемки зависят от типа руслового процесса, происходящего в данный момент в спрямляющем протоке. Недоразвитая излучина, пересекаемая трассой мостового перехода, и смежные с ней излучины (верховая

инизовая) снимаются так же, как и при свободном меандрировании.

Вслучае русловой многорукавности, которая характеризуется наличием устойчивых островов, измеряют глубины по фарватеру каждого рукава на всей его длине.

На реках с блуждающим руслом снимают во время паводка жи­ вые сечения в трех створах: по оси мостового перехода, а также вы­ ше и ниже по течению на расстояниях от створа перехода, равных половине ширины зоны блуждания. На каждом створе производят не менее десяти промеров за период прохождения паводка.

При наличии пойменной многорукавности выполняют русловую съемку' пойменных рукавов. Объем и характер съемки зависят от типа руслового процесса, происходящего в каждом рукаве.

При съемке детальных планов и русел особое внимание должно быть уделено определению ширины русла между бровками. На плане обязательно должны быть показаны линии бровок русла на обоих берегах. Как правило, бровки русла не совпадают с урезами межени, так как русло в бровках шире меженного потока. Правиль­ ное определение ширины русла очень важно при назначении и рас­ чете отверстия моста (см. гл. VI).

Впериод предпостроечных изысканий производят дополнитель­ ные съемочные работы. Они необходимы тогда, когда с момента производства предыдущих (подробных) изысканий в профиле реки или в плане расположения русла произошли значительные измене­ ния, требующие своего отражения в рабочих чертежах.

Камеральную обработку материалов топографо-геодезических работ производят в основном в проектных конторах. В полевых ус­ ловиях обрабатывают лишь необходимый минимум материалов, а именно: плановую и высотную увязку всех пунктов опорной сети, нанесение на планы вариантов трассы мостового перехода и про­ мерных створов, оформление полевых журналов.

§ Ш.4. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ

Инженерно-геологические обследования, проводимые при изы­ сканиях мостового перехода, преследуют цель получить следующие материалы: сведения об условиях залегания и свойствах грунтов как оснований различных сооружений мостового перехода; сравни­

61

тельную инженерно-геологическую характеристику долины реки в районе возможных вариантов мостового перехода; данные об ин­ женерно-геологических условиях сооружения оснований и фунда­ ментов опор моста; сведения об аллювиальных отложениях реки и о крупности наносов, влекомых по дну во время паводков; сведе­ ния о пригодности пойменных грунтов в качестве строительного ма­ териала для возведения подходных насыпей и регуляционных со­ оружений; данные о наличии в районе мостового перехода карье­ ров естественных строительных материалов (камня, гравия, песка).

Инженерно-геологические обследования выполняют в объемах, позволяющих производить технико-экономическое сравнение вари­ антов мостового перехода и разработку проектных решений по вы­ бранному варианту. Объем и содержание обследований зависят от сложности инженерно-геологических условий данного района, ста­ дии проектирования, этапа изысканий и размеров проектируемого

моста.

Инженерно-геологические обследования на стадии технического проекта мостового перехода производят в два этапа. Первый этап

осуществляют при выборе варианта мостового перехода, а вто­ рой— при изысканиях по выбранному направлению.

Основные задачи инженерно-геологических обследований на первом этапе заключаются в изучении геологического строения речной долины, гидрогеологических условий данного района, фи­ зико-геологических процессов, происходящих на участках вариан­ тов мостового перехода, и в поисках месторождений местных строительных материалов и грунтов для строительства.

Для решения этих задач проводят инженерно-геологические съемки, геофизические исследования и‘разведочные работы.

В качестве топографической основы для проведения инженер­ но-геологических съемок используют аэрофотоснимки, карты мас­ штабов 1 : 10 000 — 1 : 25 000, а также планы, которые составляют изыскатели в результате выполнения топографо-геодезических ра­ бот. Ширина полосы инженерно-геологической съемки определяет­ ся геологическими условиями перехода. Для каждого варианта трассы перехода она должна составлять не менее 300 м вверх по те­ чению от оси мостового перехода и не менее 200 м вниз. Полоса съемки должна захватывать участки расположения регуляционных и защитных сооружений, подходы (насыпи и выемки) к проектируе­ мому мосту, а также площади срезки. Если на участке перехода имеют место неблагоприятные русловые, береговые и склоновые явления, то масштаб съемки принимают равным 1 : 1000— 1:2000; при отсутствии указанных неблагоприятных явлений съемку про­ изводят в масштабе 1 :5000— 1 : 10 000.

В процессе инженерно-геологических обследований ведут полевой журнал, в котором дается описание характерных гео­ логических признаков и составляются схематические инженерно­ геологические планы мостового перехода. Подробно описываются следующие элементы речной долины: русло реки, его ширина, очер­ тание в плане; поймы, их ширина, заболоченность, наличие озер и

62

староречий, характер растительности; надпойменные террасы, их высота, рельеф, характер растительности. Указывается наличие размывов берегов, оползней, обвалов, скальных обнажений, карсто­ вых провалов. Отмечается выход на поверхность грунтовых вод.

Задачами геофизических исследований являются: расчленение отдельных геоморфологических элементов долины на участки с различными инженерно-геологическими условиями, определение состава и мощности аллювия, определение положения уровня грун­ товых вод, оконтуривание площади месторождений строительных материалов, необходимых для строительства мостового перехода.

Указанные задачи решают с помощью электроразведки. Это та­ кой способ исследования геологического строения земной коры, ко­ торый основан на изучении явлений протекания электрического то­ ка в земле. Как известно, распределение электрического поля в земной коре зависит от взаимного расположения и электрических свойств горных пород. К электрическим свойствам горных пород относят: удельное сопротивление тока д, диэлектрическую постоян­ ную е и магнитную проницаемость р. При инженерно-геологических, изысканиях применяют постоянный ток, который искусственно вво­ дят в землю; для изучения поля постоянного тока достаточно опре­ делить удельное сопротивление Q.

Из всех методов электроразведки наиболее широкое примене­

ние в практике инженерно­ геологических изысканий по­ лучил метод сопротивле­ ний. Сущность этого метода заключается в следующем: через грунты пропускают по­ стоянный электрический ток, а на поверхности земли из­ меряют сопротивление изу­ чаемых грунтов; по найден­ ной величине сопротивления можно, не вскрывая грунто­ вых напластований, устано­ вить, какая порода и на ка­ кой глубине залегает.

Метод сопротивлений имеет несколько разновид­

ностей, наиболее распространенными из которых являются верти­ кальное электрическое зондирование и электропрофилирование.

Вертикальное электрическое зондирование осуществляют с по­ мощью установки, схема которой представлена на рис. III.11. Ус­ тановка состоит из погруженных в землю питающих электродов А иВ иизмерительных электродов Ми N. Электроды Ми Nраспо­ лагаются симметрично относительно середины линии АВ (точка О) и находятся на одной прямой с электродами Аи В. Все электроды представляют собой стальные стержни длиной 50—70 см. При по­ мощи электродов Аи Вв землю вводится по проводам от батареи

63

электрический ток; сила тока / измеряется специальным прибором. Электроды Ми Nсоединяют с измерителем напряжения, который позволяет определять разность потенциалов AV между точками М и N. На основании закона Ома находят так называемое кажущееся удельное сопротивление грунта

О

К

где ТС— коэффициент, зависящий от размеров установки; К опре­ деляют по формуле рис. III.11:

„A N • A M

Вертикальное электрическое зондирование производят следую­ щим образом. Установку, изображенную на рис. III.11, помещают

АВ/2 (рис. III.12); этот гафик представляет собой кривую электро­ зондирования. На основании таких кривых, полученных для ряда точек, производят построение геоэлектрического разреза. Для этого предварительно снимают профильную линию поверхности земли и

■64

наносят положение точек, в которых производилось вертикальное электрическое зондирование. В каждой точке от поверхности земли вниз в определенном масштабе откладываются мощности электри­ ческих горизонтов. После этого проводят разделительные линии, ко­ торые соответствуют положению кровли различных электрических горизонтов в разрезе (рис. III. 13).

Вертикальное электрическое зондирование должно производить­ ся на глубину, превышающую возможную глубину заложения фун­ даментов опор моста не менее чем на 5—10 м.

При электропрофилировании измеряют величину кажущегося удельного сопротивления грунта Qk , относящуюся к равным глу­ бинам. Установка, схема которой представлена на рис. III.11, пе­ ремещается вдоль заданного профиля, причем расстояния АВ и MNсохраняются постоянными. При постоянном значении разноса АВ остается постоянной и глубина проникновения электрического тока, а значит, и глубина, которой-соответствует получаемое ка­ жущееся удельное сопротивление грунта д,(. Изменение величи­ ны QK свидетельствует об изменении однородности среды, т. е. об изменении геологического строения на данной глубине.

Электроразведка не является исчерпывающим методом обсле­ дования. Она не может полностью заменить буровые работы. Ре­ зультаты электроразведки используют для целенаправленного раз­ мещения буровых скважин и более обоснованного определения глу­ бины бурения на отдельных участках мостового перехода.

Основным видом разведочных работ на мостовых переходах яв­ ляется бурение. При наличии благоприятных геологических усло­ вий на каждом берегу русла реки закладывают одну скважину. В русле реки для среднего моста закладывают одну-две скважины; для большого моста их закладывают не реже чем через 100 м, но не менее двух. В песчаных и глинистых грунтах глубина скважин принимается не менее 15 м, в крупнообломочных и полускальных породах-—не менее 10 м, в скальных породах — не менее 5 м. В русле глубина скважины считается от дна реки. При неблагопри­ ятных геологических условиях количество скважин по оси мосто­ вого перехода увеличивается.

Способ бурения зависит от типа грунта (породы). В песчаных и глинистых грунтах применяют ударно-канатный и шнековый спо­ собы бурения; в крупнообломочных полускальных породах — удар­ но-канатный и в скальных — колонковый способ.

При небольшом объеме буровых работ и глубине скважин до 30 м бурение можно вести ручным способом, а при значительных объемах работ и больших глубинах скважин — механическим спо­ собом с приводом от двигателя. Широкое распространение на изыс­ каниях мостовых переходов получили самоходные буровые уста­ новки, которые монтируют на автомобиле.

Инженерно-геологические обследования пойменных участков мостового перехода осуществляют шурфованием или заложением скважин глубиной 4—6 м.

На рис. III. 14 показан геологический разрез речной долины, по­ лученный в результате проведенных инженерно-геологических об­

следований.

Из буровых скважин (№ 1—9) отбирают образцы грунтов для лабораторных исследований из каждого слоя, но не реже чем че­ рез 2 м по глубине, а в пределах возможной глубины размыва —

через 1 м.

Для всех вариантов мостового перехода проводят химический анализ подземных и русловых вод с целью определения агрессив­ ности воды по отношению к бетону.

ЧслоЬные обозначения

Рис. 111.14. Геологический разрез речной долины:

Для выяснения возможности обеспечения строительства мосто­ вого перехода местными строительными материалами собирают и изучают данные по существующим карьерам. При отсутствии карье­ ров ведут разведочные работы местных строительных материалов. На основании результатов этих работ составляют карту размеще­ ния месторождений строительных материалов.

Инженерно-геологические изыскания на втором этапе, осущест­ вляемом по выбранному направлению трассы мостового перехода, производят с целью получения материалов, необходимых для наз­ начения отверстия моста и разработки схемы и конструкции моста, подходов к нему, регуляционных и защитных сооружений, а также

66

с целью обеспечения строительства мостового перехода местными строительными материалами.

Объем буровых работ (количество скважин) в месте располо­ жения моста назначают в соответствии с данными, приведенными в табл. III. 1 в зависимости от намечаемой длины моста и инженер­ но-геологических условий. Так как во время изысканий трудно точ­ но назначить длину моста, то протяженность участка бурения при­ нимают с учетом коэффициента 1,3.

В тех случаях, когда длина моста превышает 200 м, объем бу­ ровых гработ определяют по специальной программе.

На втором этапе должна быть определена крупность наносов, влекомых по дну во время паводков. Если в этот период произво­ дят гидрометрические работы, то со дна русла берут пробы грун­ та. При морфометрических обследованиях сведения о наносах по­ лучают на основании материалов наблюдений, которые проводят на постоянных водомерных постах Гидрометеослужбы СССР.

Инженерно-геологические обследования, проводимые на стадии составления рабочих чертежей, преследуют следующие цели: де­ тальное изучение геологических и гидрогеологических условий у каждой мостовой опоры и у других сооружений мостового перехо­ да; установление характеристик грунтов, которые участвуют в ра­ боте оснований сооружения; детальное обследование неблагоприят­ ных физико-геологических явлений и процессов, воздействующих на отдельные сооружения мостового перехода; доразведку место­ рождений местных строительных материалов. После экспертизы тех­ нического проекта заказчиком могут быть внесены некоторые из­ менения в схему моста по принятому варианту и в положение про­ ектной линии, может даже измениться местоположение мостового перехода. В таких случаях состав и объем инженерно-геологических обследований расширяется в зависимости от степени изученности нового участка и его инженерно-геологической сложности.

К основным видам инженерно-геологических изысканий, прово­ димых на этой стадии, относят: бурение или шурфование, лабора­ торные исследования грунтов и воды, камеральную обработку ма­ териалов.

Объем буровых работ (количество скважин) под каждую опору моста устанавливают в зависимости от размеров фундамента и сложности инженерно-геологических условий (табл. III.2).

§ 111.5. МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Морфометрические работы представляют собой такой вид инже­ нерно-гидрологических обследований, который не предусматривает наблюдений за проходом высоких вод во время паводка. Эти ра­ боты обычно выполняют на реках, хорошо изученных в гидроло­ гическом отношении, т. е. на реках, где на существующей сети по­ стоянных водомерных постов Гидрометеослужбы СССР системати­ чески ведут гидрометрические наблюдения. Материалы этих на­ блюдений достаточно полно характеризуют режим реки во время паводка.

В связи с тем что гидрологическая изученность рек нашей страны непрерывно возрастает, морфометрические обследования приобретают с каждым годом все большее значение, а гидрометри­ ческие работы имеют тенденцию к сокращению.

Морфометрические работы включают в себя установление ха­ рактерных уровней воды, построение, продольного профиля реки, выбор и съемку морфостворов, определение типа руслового процес­ са, а также изучение ледового режима реки.

Сроки проведения изысканий железных и автомобильных дорог часто не совпадают со сроками прохождения высоких паводков на пересекаемых реках, поэтому морфометрический способ получения гидрологических характеристик данной реки имеет широкое рас­ пространение. Морфометрические обследования не требуют трудо­ емких наблюдений и связанных с ними больших затрат. Они в со­ четании с подробными сведениями о гидрологическом режиме реки, полученными в подготовительный период, в большинстве случаев могут дать достаточный материал для обоснованного проектиро­ вания мостового перехода.

При производстве изысканий мостового перехода в период про­ хождения небольших паводков, кроме морфометрических работ, целесообразно проводить и гидрометрические наблюдения с целью получения натурных значений расходов, скоростей течения, про­ дольных уклонов водной поверхности и коэффициентов шерохова­

тости.

Установление характерных уровней. Наиболее надежным источ­ ником получения сведений о характерных уровнях являются дан­ ные наблюдений Гидрометеослужбы на многолетних водомерных постах, расположенных вблизи проектируемого мостового перехода.

68

На указанных водомерных постах устанавливают отметки и даты наблюдения самых высоких и низких, ранних и поздних уровней ледостава, первой подвижки льда, весеннего ледохода, пика па­ водка, межени, осеннего или зимнего ледохода. Характерные уров­ ни из створа водомерного поста в створ мостового перехода пере­ носят способами, изложенными в § IV.5.

Независимо от наличия вблизи проектируемого мостового пере­ хода водомерных постов в районе перехода устанавливают отмет­ ки следующих характерных уровней воды, которые необходимо знать для проектирования мостового перехода: уровня высоких вод УВВ, высокого ледохода УВЛ, высокой подвижки льда УВПЛ, низкой подвижки льда УНПЛ, средней межени УСМ, низкой меже­ ни УНМ.

Отметки указанных уровней определяют по аналогии, путем опроса старожилов, по меткам и местным признакам, по литера­ турным и архивным материалам.

Построение продольного профиля реки. Продольный профиль реки в месте перехода снимают для определения продольных ук­ лонов свободной поверхности потока и построения продольного профиля дна и берегов русла. Отметки, необходимые для построе­ ния линии дна и берега коренного русла, определяют в процессе производства топографо-геодезических работ. Продольный профиль снимают по урезу воды в русле на момент производства работ. При этом измеряют глубины по фарватеру в наиболее характерных точ­ ках дна (в плесовых лощинах, на гребнях перекатов и т. д.).

Протяженность съемки продольного профиля зависит от кон­ кретных местных условий. В том случае, когда режим реки не на­ рушен различными гидротехническими сооружениями, протяжен­ ность съемки принимают равной длине участка реки на генераль­ ном плане мостового перехода. При этом рекомендуется соблюдать следующие условия: протяженность съемки должна быть не менее суммарной длины одного плеса и одного переката —для больших рек; не менее суммарной длины двух плесов и двух перекатов — для средних рек и не менее суммарной длины трех — пяти плесов и перекатов — для малых рек.

При съемке продольного профиля реки используют имеющуюся картографическую основу (фотопланы и карты.масштаба не мель­ че 1 :25 000). Продольный профиль снимают нивелированием, рас­ стояния между точками урезов воды определяют дальномером.

На период съемки продольного профиля открывают временные водомерные посты. При нивелировании урезов воды засекают вре­ мя. Отметки урезов воды приводят к одному моменту времени пу­ тем введения поправок по наблюдениям на водомерном посту.

Установленные на местности отметки УВВ за различные годы указывают на продольном профиле. После этого производят пост­ роение линий свободной поверхности и определение продольных уклонов потока при УВВ.

На рис. III. 15 показан пример оформления продольного профи­ ля реки.

69

Выбор и съемка морфостворов. Морфостворы разбивают для по­ строения профилей поперечных сечений реки, определения расхо­ дов воды и установления распределения расхода между русловой и пойменными частями потока.

Предварительно морфостворы намечают на генеральном плане мостового перехода. Морфостворы должны располагаться нормаль­ но к направлению течения в реке при высоких водах для того, что­ бы поперечное сечение реки по морфоствору можно было прини­ мать за живое сечение потока. В связи с указанным, на участках реки, где направления течения в русле и на пойме не совпадают, морфоствор в плане может быть ломаным.

ь /

Рис. 111.15. Схема продольного профиля реки:

Расположение морфостворов в плане зависит и от типа русло­ вого процесса (см. § П.З). Например, при ленточногрядовом и побочневом типах морфостворы назначают так, чтобы они были пер­ пендикулярны не только к общему направлению потока но и к бровкам русла; на реках со свободным меандрированием морфост­ воры назначают в наиболее узких местах поймы с наименьшим числом стариц и протоков; на реках с блуждающим руслом морфо­ створы располагают в таких местах, где зона блуждания имеет ми­ нимальную ширину.

70