книги / Переходы через водотоки

Количество испытаний грунтов каждогонесущего пласта в ла­ боратории и массиве должно быть достаточным для статистической обработки частных величин показателей и для получения расчетных значений угла внутреннего трения, сцепления, модуля деформации, относительной просадочности, параметров набухания грунтов. При выборе варианта мостового перехода число частных значений пока­

Воды русла реки и всех гидравлически самостоятельных подзем­ ных водоносных горизонтов, вскрытых выработками, анализируют для определения их агрессивности по отношению к бетону.

Если скважины пройдут соле- и гипсоносные породы, устанавли­ вают свойства агрессивности последних.

На карьерах и месторождениях ископаемых строительных мате­ риалов, согласованных с землепользователями и местными совета­ ми, перспективных по качеству и запасам полезного ископаемого, по транспортной доступности и условиям разработки, выполняют разведку и опробование с детальностью по категории Сь

По результатам выполненных работ составляют карту размеще­ ния месторождений строительных материалов и грунтов для гидро­ намыва насыпей и дамб, паспорта согласованных месторождений, инженерно-геологические карты масштабов от 1 :25 000 до 1 : 1000, геологические и геофизические профили и разрезы по вариантам перехода. Составляют ведомости анализов грунтов, материалов и воды, (паспорта испытаний грунтов, пояснительную записку по срав­ нению инженерно-геологических условий створов и обоснованию выбора оптимального варианта.

На рис. V-4 показан макет инженерно-геологической карты мас­ штаба 1 :2000, который целесообразно рассматривать совместно с геологическим разрезом по створу этого же мостового перехода (рис, V-5). Меженный урез воды в русле ограничен отметкой 80,00.

§ 20. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ВЫБРАННОМУ ВАРИАНТУ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

Программу инженерно-геологических работ по выбранному ва­ рианту мостового перехода в стадии технического проекта состав­ ляют на основе материалов предшествовавшего этапа изысканий.

Целями изысканий на участке выбранного мостового перехода является получение инженерно-геологической информации, необхо­ димой для разработки схемы и конструкции моста, подходов к не­ му, защитных и регуляционных сооружений и обеспечение строи­ тельства местными ископаемыми строительными материалами и грунтами для возведения насыпей и других сооружений перехода.

В задачи изысканий входит изучение геологического строения гидрогеологических условий, физико-геологических процессов, со­ става, сложения, состояния и свойств грунтов на участке мостового

92

перехода в пределах уровня* высоких вод и обследование согласо­ ванных к отводу площадей месторождений строительных материа­ лов и грунтов.

Выполняют следующие работы: геофизические исследования;' разведочное бурение и шурфование с отбором проб воды, образцов грунтов и строительных материалов; испытания прочности и дефор­ мируемости грунтов несущих пластов в массиве; откачки подзем­ ных вод из выработок; режимные гидрогеологические, температур­ ные и стационарные наблюдения за развитием и протеканием неко­ торых неблагоприятных физико-геологических процессов; лабора­ торные исследования воды, грунтов и строительных материалов; камеральную обработку получаемых данных.

Геофизические исследования проводят для уточнения данных* полученных на первом этапе изысканий и не увязывающихся с ре­ зультатами разведки и опробования грунтов при выборе варианта перехода.

В пределах проектируемых сооружений перехода каждый из выделенных (по результатам ранее выполненных работ) инженер­ но-геологических участков разведывают не менее чем двумя выра­

этого недостаточно, закладывают дополнительные скважины. На

плане и разрезе древние и современные размывы, зоны трещинова­ тости и закарстованные участки, выявленные при предшествовав­ ших изысканиях.

На воде бурят с понтонов и плотов. Стремятся снизить труднос­ ти разведки с плавучих средств, используя бурение со льда, на ко­ сах, отмелях и осередках. Как правило, бурят всухую, чтобы не пропустить в разведываемом разрезе прослоев мягких, просадочных, набухающих и растворимых пород. Только при надежном по­ строении разреза по уже полученным данным часть скважин можно пройти и с промывкой шлама.

Из скважин отбирают образцы грунтов и пробы воды, проводят полевые испытания и лабораторные исследования так же, как и на предшествовавшем этапе полевых изысканий (см. § 19). Число подлежащих статистической обработке значений показателей проч­ ности или деформируемости грунтов каждого несущего пласта, лин­ зы для получения расчетных величин, используемых при проектиро­ вании, должно быть не менее 25.

Для определения модулей деформации и осадки текуче-, мягко- и тугопластичных глинистых грунтов, мелких, пылеватых и рыхлых песков проводят отдельные испытания штампами в забоях скважин. В последнее время появилась возможность замены трудоемких нагружений на штампы прессиометрическими испытаниями сжимае­

94

мости грунтов в стенках скважин при расширении погруженной в скважину резиновой камеры давлением нагнетаемой воды.

При проектировании водоотлива из котлованов устоев моста определяют коэффициент фильтрации водоносной толщи, применяя опытные откачки. Если котлован вскроет однородные по составу породы и удается отобрать образец водоносного грунта ненарушен­ ного сложения, водопроницаемость его можно определить в лабора­ тории.

Полевые испытания и опытные работы в массиве позволяют оп­ ределять прочность, деформативные свойства и водопроницаемость грунтов только при определенном природном или заданном сложе­ нии и состоянии (природную прочность в естественном залегании или возникающую после промерзания, оттаивания и т. д.). При ла­ бораторных испытаниях устанавливают, кроме того, прочность, ко­ торую грунт приобретает при заданных плотности и влажности или после консолидации его проектной нагрузкой, т. е. задаваемую и ожидаемую прочность. Поэтому необходимо сочетать полевые в массиве и лабораторные испытания грунтов.

Врайонах вечной мерзлоты под опорами мостов может наблю­ даться повышение температуры грунтов вплоть до образования ча­ ши протаивания. При температуре более —3°С в скважинах прово­ дят годичные режимные наблюдения за изменениями температуры грунтов.

Вдолинах с оползнями, селями, явлениями карста и эрозии, ес­ ли этиявления угрожают проектируемым сооружениям мостового перехода, может возникнуть необходимость в проведении стацио­ нарных наблюдений за развитием и протеканием этих процессов.

Для проведения лопастных, штамповых и прессиометрических испытаний, опытных откачек, гидрогеологических и мерзлотных ре­ жимных и некоторых стационарных наблюдений на склонах и в рус­ ле реки оставляют специальные скважины. Все остальные скважи­ ны ликвидируют (тампонируют связными грунтами). По оконча­ нии полевых испытаний, откачек, режимных и стационарных наблю­ дений ликвидируют и специальные скважины.

Восновании проектируемых дамб и подходных насыпей высотой

до 6 м проходят выработки глубиной 3 м, а при большей высоте — 6 м, в слабых грунтах — 15 м.

Опробуют породы каждого вскрытого выработками слоя. Опре­ деляют гранулометрический состав песков, влажность и пределы пластичности связных грунтов. Если проектируемые дамбы и насы­ пи выше 12 м, то испытывают на сопротивление быстрому неконсо-

лидированно-недренированному сдвигу грунты основания земляных сооружений при ненарушенном сложении и естественной влажно­ сти, а грунты, предназначаемые для возведения насыпей и дамб, при проектных влажности и плотности. Попадающие в зону подтоп­ ления грунты испытывают в водном окружении.

Оползневые, закарстованные, суффозионные склоны, селеносные площади, участки с подземными льдами и мощными толщами илов обследуют по индивидуальным программам.

95

Перспективные месторождения строительных материалов доразведуют, опробуют, подсчитывают запасы по категории В.

Месторождения песков, предназначаемых для гидронамыва, разведывают в зависимости от выдержанности напластований по сеткам от 50X50 до 25x25 м. Определяют гранулометрический сос­

тав, оптимальную влажность и максимальную плотность материала. Если проектируется насыпь или дамба высотой более 12 ж, то нахо­ дят прочность грунта при плотности и влажности, обусловленных проектом.

Проектировщикам выдают продольный инженерно-геологиче­ ский профиль по оси мостового перехода в пределах уровня высо­ ких вод, поперечные к оси геологические разрезы, а также разрезы по основаниям проектируемых регуляционных сооружений. Пред­ ставляют расчетные значения параметров прочности и сжимаемос­ ти грунтов несущих пластов, которые будут служить основаниями проектируемых сооружений. Эти значения получают путем стати­ стической обработки частных определений при полевом в массиве и лабораторном опробовании грунтов. Такие материалы необходи­ мы для расчетов по деформациям и оценки несущей способности грунтов оснований, разработки схемы моста, обоснования проект­ ных решений по земляному полотну на подходах к мосту и прочих сооружений мостового перехода. Составляют паспорта месторож­ дений строительных материалов и грунтов.

В пояснительной записке характеризуют геолого-литологическое строение и гидрогеологические условия оснований и среды проекти­ руемых сооружений, состав, сложение, состояние и свойства грун­ тов и местных строительных материалов, состав и свойства агрес­ сивности поверхностных и подземных вод по отношению к бетону.

Приводят рекомендации по выбору типа оснований опор моста и конструкциям сооружений перехода, способам производства стро­ ительных работ.

К записке прикладывают документы по согласованию отвода земель на площадях месторождений и карьеров строительных мате­ риалов и грунтов.

По результатам выполненных работ составляют инженерно-гео­ логический отчет. Его содержание должно отвечать требованиям представления во Всесоюзный или территориальные геологические фонды Министерства геологии СССР или союзных республик.

Отчет состоит из общей и специальной частей. В первую включа­ ют разделы: климат, рельеф, геоморфология, геологические явления в районе и по участкам вариантов мостового перехода, местные строительные материалы. В специальной части характеризуют сос­ тав, сложение, состояние и свойства грунтов отдельных инженерно­ геологических элементов по вариантам мостового перехода. .

Текст отчета иллюстрируют фотографиями, аэрофотоснимками, зарисовками. В состав приложений включают инженерно-геологи­ ческие карты масштабов от 1 : 25 000 до 1 : 10 000 для площадей развития различных неблагоприятных физико-геологических про­ цессов до 1 : 5000— 1 : 1000 на участках вариантов мостового пере-

96

хода (см. рис. V-4), масштабную (1 : 25 000— 1 : 10 000) схему раз­ мещения и паспорта месторождений и карьеров местных ископае­ мых строительных материалов, продольные геофизические и инже­ нерно-геологические профили (см. рис. V-5) и поперечные разрезы по вариантам перехода и основаниям проектируемых сооружений, колонки выработок, графики опытных откачек воды, полевых и ла­ бораторных испытаний грунтов, режимных наблюдений, карту фак­ тического материала.

Текстовыми приложениями к отчету служат паспорта и таблицы анализов и испытаний физико-механических свойств грунтов и ис­ копаемых строительных материалов, петрографические описания пород, данные по анализам вод с заключениями о свойствах их аг­ рессивности по отношению к бетону. Прикладывают каталог прой­ денных выработок и список использованных источников.

§ 21. ИЗЫСКАНИЯ ПРИ РАБОЧЕМ ПРОЕКТИРОВАНИИ

После того как выбрана схема моста и определено положение опор разведывают основание каждой опоры. Примерные объемы разведочных работ в основании одной опоры для различных усло­ вий указаны в табл. V-1. Если на площадку проектируемой опо­ ры попали выработки, пройденные при изысканиях для стадии технического проекта, объемы планируемой разведки и отвечающе­ го ей полевого и лабораторного опробования вскрываемых грунтов основания соответственно сокращают.

Число и глубина скважин, закладываемых под опору, даны в таблице ориентировочно. Они неодинаковы для различных условий основания опор. При благоприятных условиях и длине большей оси проектируемой опоры, меньшей 15 му проходят одну скважину в

центре контура фундамента, а при большей длине — две скважины по краям длинной оси. Также располагают выработки и в случае падения более 15° пластов или кровли прочных пород, залегающих под аллювием. Третью скважину бурят по оси моста у одной из длинных сторон опоры так, что в плане точки всех трех выработок образуют треугольник. Четыре скважины располагают по углам ромба, описываемого на плановом очертании фундамента проекти­ руемой опоры: две — на оси моста; две — на длинной оси опоры.

Если геофизическая разведка обнаружила на расстоянии до не­ скольких метров от предполагаемого места размещения опоры кар­ стовые полости или подземные льды, может возникнуть решение о смещении оси моста или сдвижке отдельных опор по оси. Для опре­ деления точного положения в плане и по глубине и размеров этих образований закладывают дополнительные скважины в стороне от контуров фундаментов опор проектируемого моста для решения во­ просов необходимых смещений.

При экспертизе технического проекта и по замечаниям строи­ тельной организации могут быть приняты решения по изменениям положения оси трассы, высоты проектной линии, схемы и длины моста и др. В связи с этим может возникнуть необходимость выпол-

97

нения при изысканиях для рабочих чертежей дополнительных гео­ физических исследований, разведки, полевого и лабораторного оп­ робования на участках перетрассировок, в местах нового располо­ жения опор моста и потребность в составлении дополняющих разрезов, описаний и т. п. При повышении проектной линии может потребоваться доразведка месторождений грунтов для возведения более высоких насыпей на подходах к мосту.

В задачи изысканий входит также инженерно-геологическое обо­ снование застройки и временной эксплуатации сооружений на стро­ ительных площадках у мостового перехода и организуемых карье­ рах строительных материалов. К переходу и карьерам от действую­ щих путей может понадобиться проложить подъездные пути,- трассы которых также нужно обследовать.

98

По результатам изучения оснований проектируемых опор моста составляют уточненные продольный инженерно-геологический про­ филь перехода и поперечные геологические разрезы, а для сложных условий иногда и блок-диаграммы оснований опор моста. Для участков перетрассировок составляют заключения с приложениями по форме специальной части инженерно-геологического отчета в стадии технического проекта (см. § 20).

Гл а в а VI. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ

§22. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ

НА РЕКАХ

Состояние речной гидрографической сети зависит от климата и геоморфологии отдельных районов земной поверхности. Инженер­ ные расчеты, связанные с изучением природных явлений на реках,

охватывают большой комплекс вопросов при проектировании гидро­ технических сооружений и, в частности, мостовых переходов.

Речные долины обычно имеют плавное очертание, но русло в пределах долины может меандрировать в широких пределах. Для ряда гидрологических расчетов нужно различать уклон долины, ис­ пользуемый, например, при переносе расходов, и местный уклон у исследуемого створа для определения скоростей и расходов. Живые сечения по створу поперек долины весьма разнообразны и зависят главным образом от геологического строения долины и величин осадков и стока (рис. VI-1). Колебания уровней на реках зависят не только от количества осадков и стока, но и от конфигурации до­ лины. В узком живом сечении уровень при том же расходе выше, чем при наличии широких пойм.

Рис. VI-1. Живые сечения (в одинаковом масштабе):

а — Оби у г. Сургута (створ протяжением 32 км); б — Оби у Белогорья ниже ' впадения Иртыша; в — р. Енисей у Игарки

Наибольший подъем уровня, зарегистрированный в Европе для равнинных рек, наблюдался на р. Оке у Калуги в 1903 г. и составил 18 м. На предгорном участке Нижней Тунгуски в «щеках» подъем в 1937 г. составил 32 м. Наибольший подъем из известных наблю­ дался на р. Янцзы в районе Ичана в 1876 г. — 60 м.

Значительно меньшие колебания уровней имеют реки, зарегули­ рованные большими озерами. К ним относится Нева, зарегулиро­ ванная Ладожским озером, Ангара — Байкалом, Свирь — Онеж­ ским озером, Нарва — Чудским и Псковским озерами, Волхов — озером Ильмень и др. Снижение колебаний уровней видно на примере озера Байкал (рис. VI-2). Уровень реки Селенги, которая главным образом питает Байкал, колеблется в несколько раз боль­ ше, чем озера.

Много рек в настоящее время частично зарегулировано плотина­ ми. К ним относятся реки Волга, Кама, Днепр и др. Частичное регу­ лирование происходит, когда средние плотины высотой до 30 м

сбрасывают редкие паводки без уменьшения. Полное регулирова­ ние происходит при плотинах высотой 100—300 м. Сбор, проверка

и обработка данных по регулированию рек обязательны при изы­ сканиях.

Колебания уровней и расходов определяют основные параметры для расчета всех элементов проекта перехода. В частности, необхо­ димо определить частоту затопления пойм, что важно для перехо­ дов с пониженной отметкой насыпи, для железнодорожных станций, городов, поселков, предприятий промышленности и сельского хозяй­ ства. За последние десятилетия многогородов развиваются и зани­ мают часть пойм. Зарегистрйрованы затопления городов на ряде больших и средних рек — и даже смыв целого города Зея в 1928 г. Большие затопления территорий были и в 1970 г.

Паводки проходят в разные времена года. На большей части территории нашей страны, а также в Канаде и Аляске они прохо­

100