книги / Переходы через водотоки

Разрешается применять и другие масштабы сечений рельефа в за­ висимости от характера местности.

Планы топографических съемок составляют в системе условных прямоугольных координат. Опорной сетью являются теодолитные хода, образующие систему замкнутых полигонов, привязанных к трассе перехода или отдельному магистральному ходу.

Границы топографических съемок определяются в процессе ра­ бот и должны быть достаточны для принятия проектных решений.

Съемку подробного плана по направлению трассы мостового пе­ рехода производят не менее чем на ширину разлива паводковых вод при расчетном уровне плюс 100—300 м вверх или вниз по тече­

нию от оси перехода на расстояние, равное 1— 1,5 величины отвер­ стия моста, но не менее 200 м при отверстии моста до 1 км. Грани­

цы съемки должны предусматривать площадь, необходимую для расположения регуляционных сооружений.

Подробную съемку производят также в местах берегоукрепи­ тельных работ, устройства перемычек, дамб, выправительных рус­ ловых сооружений, в местах спрямления русел, больших выемок на подходах, устройства траншей-забоев для гидроснарядов. В подоб­ ных случаях для большей детализации рельефа при съемке приме­ няют масштаб 1 :500.

Съемка детальных планов переходов бывает тахеометрическая или мензульная, а на больших объектах применяют крупномас­ штабную аэрофотосъемку, по материалам которой составляют фо­ топлан в горизонталях.

На ситуационных и детальных планах мостовых переходов должны быть нанесены русловые съемки, горизонты высокой воды и межени, судовые хода, места деформаций берегов, образования наледей, заторов льда и карчей, местоположение пристаней, прича­ лов, бродов, водпостов, искусственных сооружений на реках, про­ токи, староречья, озера и болота на поймах, граница разлива при УВВ, схемы движения плотов, паромов. На планы должны быть нанесены установленные отметки УВВ с указанием их даты, а так­ же временные водпосты1и гидростворы.

Кроме этого, на планы должны бытынанесены трассы вариантов мостового перехода с разбивкой пикетажа, горизонтальных кривых и углов поворота трассы, населенные пункты; на планах помещают розы ветров, указывают масштабы съемки и накладки планов.

На детальных планах рельеф представляют горизонталями, указывают все отметки, реперы и закрепительные знаки, скважины

ишурфы, помещают схему расположения планшетов.

Вполевой период составляют схему ходов рабочего обоснования

сведомостью увязки теодолитных ходов, ведомость координат с определением угловой и линейной невязок, ведомость увязки ниве­ лирных ходов, а также производят окончательное оформление поле­

вых журналов. В камеральный период окончательно оформляют планы.

Одним из основных документов при изыскании мостовых пере­ ходов является продольный профиль по оси трассы. Для составле­

21

ния (продольного профиля по трассе перехода и его вариантам про­ изводят промер линии с ведением пикетажа и установкой времен­ ных и постоянных реперов с их высотной и плановой принязкой к опорной сети и последующей нивелировкой.

На всех переломах местности, зафиксированных пикетажем, производят съемку поперечных профилей влево и вправо от трас­ сы перехода на расстояния, достаточные для размещения всей Ши­ рины земляного полотна дороги. Съемка поперечных профилей производится тахеометром, а в равнинной местности нивелиром с промером расстояний но дальномеру.

Трассу подходов закрепляют в соответствии с действующими инструкциями, а створ мостового перехода на каждом берегу за­ крепляют двумя столбами, располагаемыми друг от друга на рас­ стоянии не более 100 м. На мостовом переходе устанавливают не

менее чем по одному постоянному реперу на каждом берегу реки, которые располагают вне пределов строительства и затопления паводковыми водами при ВИУ.

Временные реперы устанавливают вдоль трассы перехода на расстоянии не более 1,5 км между ними и не менее 30 м от трассы

слюбой стороны от нее.

§6. ДЕШИФРИРОВАНИЕ АЭРОФОТОСНИМКОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА И ИНТЕНСИВНОСТИ РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

Типы руслового процесса устанавливают по картографическим материалам (гл. VII). Наиболее удобны для этой цели аэросъемоч­ ные материалы, так как по ним можно установить не только тип процесса, но его направление и интенсивность. На аэрофотоснимке видно следы, оставленные на местности прошлыми положениями русла реки, а также некоторые детали русла и поймы, неразличимые на обычном плане. Дешифрировать эти следы и детали — задача гидролога, а не специалиста аэрофотосъемки.

Для гидрологического дешифрирования не обязательно иметь масштабный фотоплан участка реки — достаточно контактных от­ печатков, накидного монтажа или его репродукции, так как разномасштабность снимков обычно составляет 7—8%', а линейная ошибка Viso (106). Оптимальные масштабы аэросъемки руслового процесса от 1 : 10 000 для средних и до 1 :25 000 для больших рек. Съемку выполняют в меженный период, когда лучше видны русло­ вые формы.

Прежде всего на аэрофотоснимках определяют неизменные ориентиры для последующего опознания их на местности и привяз­ ки к трассе мостового перехода. Такими ориентирами являются на­ селенные пункты, дороги и другие сооружения. Так как снимок нетрансформирован, то края его дают слабоперспективное изображе­ ние местности: трубы, деревья имеют наклон от центра, а неодинаковая освещенность предметов вызывает собственные и падающие тени.

22

цвет. Таким образом, форма, цвет, структура, тени предметов на аэроснимке являются основными демаскирующими признаками.

На аэрофотоснимках хорошо видны все русловые формы: ост­ рова,/побочни, осередки (рис. II-1) излучины, береговые валы и ста­ роречья (рис. 11-2).

По тону снимка можноопределить грунт, слагающий обнажен­ ные русловые формы. Так, почти белый тон соответствует песку, светлый — гравию или гальке, а сероватый — глине или суглинку. Глубокие участки русла, покрытые прозрачной водой, при песчаном дне на снимке имеют более темный тон, чем мелкие места; однако при илистом дне или мутной воде глубокие места по тону снимка определить нельзя. От угла падения солнечных лучей в момент экс­ позиции зависит; появление бликов на воде, изображенных на сним­ ке ярко-светлыми пятнами (рис. II-2), которые не надо смешивать с отмелями песка. Эти блики опознают по отсутствию их на смеж­ ных участках русла того же снимка. Светлые, ровные тона русла на большом протяжении свидетельствуют о насыщенности потока взве­ шенными наносами.

Подмываемые берега с большими глубинами на снимке выра­ жены четкими линиями, а места отложений наносов с малыми глу­ бинами не имеют резкой границы с водной поверхностью и очерта­

ния их на снимке размыты. Чем резче граница с урезом воды и гу­ ще теневая полоса под берегом, тем интенсивнее происходит раз­ мыв его. Наличие песчаных кос светлого тона свидетельствует о свежих отложениях наносов.

Наиболее полные данные о русловом процессе можно получить по аэрофотоснимкам свободно меандрирующих рек (см. § 31). На аэрофотоснимках таких рек (см. рис. П-2) виден рисунок -поверх­ ности поймы в виде вееров дугообразных светлых и темных полос. Темные дуги соответствуют ложбинам, а светлые — гребням гряд, являющихся старыми береговыми валами, образовавшимися на выпуклых, пляжевых берегах излучин русла.

Веера старых береговых валов и ложбин между ними различно ориентированы относительно берегов современного русла реки. Там, где старые береговые валы повторяют очертание русла реки,

23

они указывают на участки современных деформаций русла и пойм (в пределах одного-двух столетий). Несогласованное с современ­ ным руслом положение веера береговых валов (перерезанные вее­ ра) свидетельствуют о древности происходивших здесь деформаций.

По форме староречий на пойме можно определить их относи­ тельный возраст: молодые староречья, недавно отделившиеся от русла, имеют обычно подковообразную форму, а более древние — серповидную.

Наличие систем вееров береговых валов и староречий, не согла­ сованных по очертанию с современным руслом, говорит о бывших прорывах излучин русла и изменении направления русловых дефор­ маций.

По расположению вееров береговых валов, согласованных с со­ временным руслом реки, можно восстановить весь прошлый цикл развития излучин русла в районе мостового перехода и уточнить прогноз деформаций на будущее (§ 31); при этом следует иметь в виду, что установленный на аэрофотоснимке береговой вал на выпуклом берегу верховой излучины и соответствующий вал на выпуклом берегу низовой излучины относятся к разным берегам реки.

По числу береговых валов, приходящемуся на единицу длины линии наибольшего нарастания веера, можно судить об относи­ тельной интенсивности развития излучин русла, но для расчета сро­ ков деформаций необходимо сопоставить аэрофотоснимки различ­ ных лет.

§ 7. ПОДВОДНАЯ СЪЕМКА

При съемке детальных и ситуационных планов мостовых пере­ ходов и створов наблюдений производят подводную съемку. Проме­ ры глубин при съемке выполняют наметкой (промерным шестом), а глубин свыше 4—5 м лотлинем, т. е. размеченным промерным

тросом с привязанным на конце грузом. Определение положения промерных точек в плане производят засечками промерного судна с берега теодолитом при движении судна но створу или двумя тео­ долитами, если промерное судно при движении не ориентировалось на створы.

Взамен этих способов промерных работ при изысканиях мосто­ вых переходов применяют эхолот для промеров глубин и дальномер для определения точек промера в плане.

Исследования по выбору эхолота, наиболее пригодного для ус­ ловий изысканий мостовых переходов, были проведены Ю. С. Смир­ новым в ЦНИИСе в 1967— 1968 гг. (90). Были испытаны эхоло­ ты разных марок, и в результате для использования рекомендовали рыбопоисковый эхолот «Язь», который по диапазону измеряемых ^глубин, точности, условиям электропитания и собственному весу оказался наиболее приемлемым для подводной съемки русел рек, протоков и озер >(рис. П-З).

Эхолотом «Язь» можно измерять глубины от 1 до 160 м посред­

ством ультразвуковых импульсов, которые подает пьезокерамиче-

24

Рис. 11-3. Эхолот «Язь»:

1 — самописец; 2 — батарея питания; 3 — вибратор

ский излучатель. Питание эхолота осуществляется пятью элемента­ ми типа «Марс» с напряжением 6 в. Запись измеряемых глубин ра­

диальная, производится самописцем на электротермическую бумаж­

ную ленту шириной 80 мм. Полный вес эхолота, включая тару,— 14,4 кг. Скорость движения судна при промерах до 12 км/ч.

При производстве промерных работ расстояния по створу изме­ рений определяют дальномером «Телетоп» (рис. II-4) двойного изо­ бражения с переменным базисом.

Промеры глубин ведут по створам поперечников, расположен­ ных через Vs—Vs ширины реки и закрепленных по берегам веха­ ми. Расстояние между вехами на каждом берегу принимают не менее 5% от длины створа. При длине поперечника более 200 м

на нем обозначают промежуточные точки плавучими буйками, закрепленными на якорях и расположенными через 50—60 м. Буек

25

представляет собой деревянный 'кружок толщиной около 5 см и диаметром около 20 см. В центре кружка забивают штырь длиной 30—35 см. Буек закрепляют на якоре в виде груза, соединенного

с буйком тонкой леской.

Расстояния между промерными точками определяют дальноме­ ром при их расстановке. Одновременно определяют глубины у буйков эхолотом.

Промерные поперечники привязывают к магистральным ходам. Промеры глубин до 1 м ведут наметкой, а свыше 1 м эхолотом,

размещение которого на промерном судне показано :на рис. П-5. Тарирование эхолота при глубинах до 5 м проводят путем па­

раллельного промера глубин наметкой и эхолотом. При глубинах свыше 5 м на заранее известные глубины опускают снабженный грузом деревянный диск диаметром 40—50 см и измеряют те же

глубины эхолотом. Глубину погружения диска определяют по раз­ меченному тросу или шнуру, на котором опускается диск.

При измерении глубин судно должно двигаться равномерно. В момент прохода судна у буйка на ленте самописца делают от­ метку и указывают номер буйка.

Одновременно с промером глубин ведут журнал, в котором от­ мечают номер поперечника, а также расстояния и глубины на уча­ стках от точки окончания работы эхолота до берега.

После окончания промерных работ буйки снимают и использу­ ют их на следующем участке промера глубин.

Промеры глубин эхолотом можно производить и при ледяном покрове толщиной до 1 м9 если между нижней поверхностью льда

Рис. П-5. Установка эхолота на промерном судне

26

и (поверхностью воды в реке

ив толще льда нет воздуш­ ных прослоек. Промеры со

льда возможны при плотном контакте плоскости вибрато­ ра с поверхностью льда, для чего в месте измерения глу­ бины на лед наливают не­ большое количество воды и на смоченную поверхность устанавливают вибратор.

Эхолотом может быть оп­ ределена толщина льда, которая отображается на лен­

те самописца толщиной начальной линии (рис. II-6). Для установ­ ления связи между толщиной льда и толщиной начальной линии необходимо произвести тарирование эхолота. С этой целью на по­ верхности льда устанавливают ледяной кубик, одна сторона кото­ рого делается ступенчатой с высотой ступени 20—30 см. На каж­

дую ступень кубика ставят вибратор и, зная в каждом случае тол­ щину льда, сопоставляют ее с соответствующей толщиной началь­ ной линии, снимаемой е ленты самописца.

Зная при измерении глубины на данной вертикали толщину на­ чальной линии, но имеющейся связи определяют толщину льда.

В состав камеральной обработки материалов промерных работ входит определение величины линейной невязки из сравнения об­ щей длины створа и той же длины, полученной суммированием расстояний между промерными точками и между крайними про­ мерными точками и концами створа.

Полученную невязку распределяют пропорционально измерен­ ным расстояниям.

Далее выполняют камеральную обработку батиграмм эхолота. На батиграмме (рис. И-6) определяют участки между промер­ ными точками по отметкам на батиграмме и номерам буйков на них. На участке между промерными точками выбирают характер­ ные точки переломов рельефа дна для переноса их на профиль по­

перечника.

Глубины в этих точках снимают с батиграммы с учетом кривиз­ ны записи, для чего применяют палетку в виде круговой кривой, радиус которой равен радиусу записи на батиграмме, на которой надписаны глубины в м.

Лента самописца эхолота движется е постоянной скоростью 0,51 или 1,02 Mjn. Если бы промерное судно также двигалось с по­ стоянной скоростью, то и масштаб записи на ленте (батиграммы) был бы постоянен. В действительности постоянная скорость судна не выдерживается, и поэтому масштаб батиграммы оказывается переменным. Для учета этого обстоятельства при составлении про­ дольного профиля поперечника используют следующий графиче­ ский прием (рис. П-7).

27

Гл а в а III. ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ ИЗЫСКАНИЯ

§8. ЗАДАЧИ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ. ИЗУЧЕНИЕ ЛЕДОВОГО

РЕЖИМА

Особенностью изысканий мостовых переходов является их краткосрочность, составляющая обычно один полевой сезон, ко­ торый может не совпадать с паводочным периодом и годом про­ хождения больших паводков, а также необходимость проведения полевых работ одновременно на нескольких водотоках.

Поэтому большое распространение получили морфометрические изыскания, которые .выполняют без производства наблюдений за проходом паводков. Морфометрические изыскания в полном объе­ ме выполняют на водотоках, на которых постановка гидрометри­ ческих наблюдений технически и организационно не выполнима.

При наличии устойчивой межени, а также при выполнении изы­ сканий в период прохода небольших паводков производят морфо-

28

метрические изыскания с постановкой гидрометрических наблюде­ ний. Задача этих наблюдений состоит в получении натурных дан­ ных по расходам, скоростям течения, продольным уклонам водной поверхности и коэффициентам шероховатости, а также в исполь­ зовании этих характеристик для получения натурных зависимо­ стей от уровней воды.

Такие наблюдения проводят только по створу перехода жела­ тельно на каждом значительном водотоке.

Гидрометрические изыскания в полном объеме проводят на наиболее крупных переходах при наличии большой водности реки и ширине разлива, а также на переходах со сложным режимом протекания паводковых вод и неизученным распределением пото­ ка между руслом и протоками. Такие условия возникают на пере­ ходах в устьевых участках рек, в подпоре, на участках рек, под­ верженных воздействию приливов и отливов и сгонно-нагонных явлений, на участках рек с несколькими мостовыми переходами,

этих изысканий заключается в проверке работы моста по пропуску паводковых вод и накоплении натурных данных для уточнения и совершенствования методов расчета.

Необходимость проведения гидрометрических наблюдений воз­ никает при производстве изысканий в отдаленных и неизученных районах СССР и на зарубежных объектах. Цель этих наблюдений состоит в изучении режима наиболее характерных рек, установле­ нии приближенных аналоговых гидрологических характеристик речного стока для представления о гидрометеорологических особен­ ностях района изысканий и их учета при проектировании. Такие наблюдения выполняют в паводковый период на одном или двух наиболее крупных водотоках.

Гидрометрические наблюдения при изысканиях переходов че­ рез водотоки назначают для определения:

расчетного расхода и скоростей потока по створу перехода; продольных и поперечных уклонов водной поверхности в районе

перехода; натурных коэффициентов шероховатости русла и характерных

участков поймы; направлений струй потока, ледохода, карчехода, сплава и тра­

екторий движения судов и караванов; изменений очертания русла и проток, перемещений русловых

форм в виде побочней, меандр и т. д.; изменения глубин размывов в русле в период прохождения па­

водка; уровенного режима водотоков в паводок;

характера волновых, сгонно-нагонных, приливно-отливных и других явлений;

ледового режима и условий наледообразований;

29

связи с водпостами и другими пунктами гидрометеорологиче­ ских наблюдений за режимом рек:

Учитывая, что гидрометрические наблюдения на переходах от­ ражают ограниченные во времени условия прохождения паводков, для более уверенного использования полученных данных необходи­ мы методы их нормативной вероятностной оценки. Гидрометриче­ ские наблюдения дополняются материалами морфометрических об­ следований водотоков, учитывающих следы паводков прошлых лет.

Для проведения гидрометрических изысканий в требуемом объ­ еме составляют программу наблюдений с учетом данных прежних изысканий, многолетних наблюдений на водотоках и других пунк­ тах, а также материалов морфометрических обследований.

Гидрометрические изыскания на больших мостовых переходах предусматривают производство всего комплекса работ, как прави­ ло, в один паводочный сезон. Продолжительность наблюдений за­ висит от сложности перехода и природных условий района изыс­ каний и в отдельных случаях может составлять несколько сезонов. При разработке программы гидрометрических наблюдений необ­ ходимо учитывать применение аэрометодов и эхолотов, что во мно­ гих случаях обеспечивает упрощение и удешевление работ.

На существующих или реконструируемых переходах необходи­ мо предусматривать гидрометрические (работы с целью учета влия­ ния искусственного стеснения водотоков этими сооружениями на природные деформации русел, режим протекания и устойчивость сооружений. При составлении программы изысканий необходимо обратить внимание на изучение ледового режима водотоков, по­ скольку размеры отверстий водопропускных сооружений и их кон­ структивные особенности на многих реках СССР зависят от их зимнего режима. Зимний режим рек характеризуется тремя пе­ риодами: ледообразование, зимний ледостав и весеннее вскрытие. В период ледообразования происходит осенний ледоход и образо­ вание устойчивого ледяного покрова, в период ледостава — нара­ стание толщины ледяного и снегового покрова, образование торо­ сов, наледообразование, промерзание некоторых рек до дна. В пе­ риод вскрытия начинаются процессы разрушения поверхности ледяного покрова, весенний ледоход, заторы и очищение водной поверхности от льда.

При изучении ледового режима выявляют особенности и изме­ нения процессов возникновения, развития и разрушения ледяных образований на реках и других водных преградах, пересекаемых дорогой, от которых зависит устойчивость и размеры сооружений на проектируемых переходах.

Для устройства паромных и ледяных переправ, а также низко­ водных мостов наблюдения должны характеризовать все периоды зимнего режима рек; для мостовых переходов— периоды зимнего ледостава и весеннего «вскрытия.

Методы работ по изучению ледового режима зависят от нали­ чия исходных данных по ледовому режиму, типа перехода, района изысканий, сроков работ. В зависимости от этого находит приме­

30