книги / Переходы через водотоки

На участках подтопления, кроме скорости течения, определяют высоту ветровой волны, подходящей к откосу насыпи.

Исходные данные для расчета волны (длины разгонов с учетом залесенности для ветра разных румбов, средние глубины воды и скорости ветра по направлениям этих разгонов, а также углы под­ хода волны к откосу насыпи) определяют по ситуационной схеме долины, розе, ветров и морфостворам.

В местах подтопления земляного полотна необходимо также выяснить возможность выхода льда на пойму и подхода плывущих льдин к откосу насыпи.

Скорости течения, высота ветровой волны и мощность ледохода определяют тип укрепления откоса земляного полотна дороги, под­ вергающегося их воздействию.

На протяжении долинного хода трасса проектируемой дороги на отдельных участках может приближаться к руслу реки. В этих слу­ чаях необходимо выполнить русловые съемки, размеры которых в зависимости от типа руслового процесса приведены в § 17. По ма­ териалам таких съемок методикой, изложенной в гл. VII, выполня­ ют прогнозирование руслового процесса и в необходимых случаях предусматривают, укрепление подмываемых берегов русла или его спрямление.

В узких долинах горных рек, где устройство земляного полотна может значительно стеснять живое сечение потока, необходимо рас­ считать повышение уровня воды на участке стеснения, для чего снимают три морфоствора: в начале,'середине и конце стеснения. На этом же участке часто бывает необходимо предусмотреть отвод русла, в которое падает откос насыпи; в этом случае русловую съемку выполняют на всем протяжении отвода.

Трасса проектируемой дороги, проходя по долине реки, отсекает части пойменной акватории, а также пересекает в пределах поймы устьевые участки малых притоков реки. Для предотвращения скоп­ ления паводочной воды в отсеченной части поймы вследствие стока со склонов долины, а также для пропуска паводков на пересекае­ мых притоках в пойме приходится устраивать искусственные сооружения.

Отверстия таких сооружений работают на заход паводочной воды в отсеченную дорогой часть поймы при подъеме уровня в ре­ ке и на выход этой воды при спаде уровня; в беспаводочный период на реке сооружения могут работать на пропуск паводков и межен­ ный сток ее малых притоков.

Расчет отверстий в этих условиях требует определения объема заполняемой акватории отсеченной насыпью части поймы. Поэтому необходимо иметь план в горизонталях акватории в пределах УВВр%«

Если в пределах одной акватории отсеченной части поймы необ­ ходимо устроить более одного искусственного сооружения (пересе­ чение нескольких постоянных водотоков в их устьях), то по плану акватории устанавливают водоразделы между этими водотоками в

81

пределах поймы или намечают мероприятия по искусственному раз­ делению их паводочных вод.

На каждом из притоков снимают по морфоствору вне пределов разлива реки в местах, где возможно установить отметки УВВ на этих притоках. От морфоствора на притоке до створа перехода его на пойме реки производят съемку продольного профиля по руслу притока. Если предполагается углубление или спрямление русла притока с целью мелиорации заболоченной поймы, то продольный профиль снимают до устья притока.

§ 17. ОБСЛЕДОВАНИЕ РУСЛОВОГО ПРОЦЕССА

Необходимые морфометрические данные для русловых расчетов в большинстве случаев получают по материалам русловых съемок, выполняемых на участке мостового перехода. Минимальные раз­ меры таких съемок в зависимости от типа руслового процесса (ем. гл. VII) приведены ниже:

Для типов ленточногрядового, побочневого, ограниченного и не­ завершенного меандрирования такой объем съемок достаточен. Однако для некоторых типов руслового процесса необходимо выпол­ нить дополнительные обследования русла, дающие возможность уточнить русловые расчеты.

Так, например, если при побочневом типе руслового процесса наблюдается периодическое расширение русла в его пойменных бровках, то выбирают морфологически однородный участок реки и на нем измеряют по 15—20 створам ширину русла в бровках; ство­ ры выбирают в местах наибольшего расширения русла Вшах.

Морфологически однородным считается участок реки с однород­ ным геологическим строением без крупных притоков, на протяже­ нии которого площадь водосбора изменяется не более чем на 15%. По ранжированному ряду величин Втах, нанесенных на клетчатку вероятностей, проводят эмпирическую зависимость Bmax=f(p9) }kс которой и снимают расчетную величину Втах р *.

При пересечении реки с блуждающим руслом необходимо опре­ делить расчетную ширину зоны блуждания Взоны, для чего также выбирают морфологически однородный участок русла, на котором по 15—20 створам определяют величины В3оны в местах наибольше­ го расширения ее.

82

Аналогично предыдущему, на клетчатке вероятностей получают зависимость Я30ны = Н р э ) и по ней Я30Ны р % . Максимальные глуби­

ны, которые могут образоваться в одной из проток при свале в нее большей части расхода на спаде паводка, также определяют стати­ стически, построением связи hmax — f (рэ) „ Для этого используют

промеры глубин за ряд лет на гидростворе водомерного поста, рас­ положенного в пределах выбранного участка реки.

Такая зависимость была впервые получена В. В. Ивановым для р. Карадарьи.

Наиболее сложный тип руслового процесса — свободное меандрирование — требует для качественного прогнозирования наиболь­ шего объема дополнительных морфометрических работ. Разновре­ менность прорывов перешейков между развитыми петлеобразными излучинами, обусловленная местными случайными причинами, при­ вадит к тому, что на выбранном морфологически однородном участ­ ке реки можно наблюдать излучины, находящиеся в самых различ­ ных стадиях их развития. Эта особенность данного типа руслового процесса позволяет на основании морфометрии нескольких разно­ возрастных излучин получить ‘необходимые для прогнозирования морфометрические связи. По имеющимся картографическим мате­ риалам на выбранном участке реки намечают 15—20 излучин, для каждой из которых камерально определяют длину 5 И, шаг Аи, угол разворота аи, расстояние от середины шага излучины до ее верши­

ны аи и наименьший радиус кривизны излучины ги = (величи­

ну ги проверяют по плану излучины). Если излучина асимметрична

вплане, что бывает при аи>140°, это свидетельствует о разделении плесовой лощины; излучина в этом случае имеет обычно две вер­ шины, для каждой из которых определяют свою величину ги.

На тех же излучинах в поле снимают створы, проходящие через вершины излучин; в случае разделения плесов на такой излучине разбивают два створа. На этих створах определяют ширину русла

вбровках ЯИ) среднюю Як и максимальную h m ах глубины при рас­ четном уровне воды.

Перечисленные морфометрические характеристики свободно меандрирующего русла взаимосвязаны и закономерно изменяются

впроцессе развития излучин. Так, например, хорошо прослеживает-

плесовых излучин имеется связь максимальной глубины плессовой 5

лощины Атах с отношением -- (указанные две зависимости для Аи

морфологически однородного участка одной реки приведены на рис. IV-7). Также графически строят связи величин Як и hmax или

83

Рис. IV-7. Зависимости максимальной глубины от расчетного уровня к тАХ и угла

разворота излучины а и от показателя ее развития ~Аи

Для многоплесовых излучи-н лучшие результаты возможно да­ дут связи вида

русла реки, то по совмещенным излучинам, изображенным на этих

изменение угла разворота излучины за время А/, протекшее между

симума, принятого за единицу, то получим значения коэффициента скорости развития излучины Кш (см. гл. VII). Используя зависи­

мость— = /“(aH), можно получить натурную зависимость К*з = / (аи)

Аи

для данной реки.

Сопоставлением планов разновременных съемок русла опреде­ ляют также скорости смещения береговой линии: максимальную (в месте наибольшей деформации берега) и среднюю.

Среднюю скорость смещения вычисляют делением суммы всех площадей размыва (в плане) обследуемого участка русла на про­ изведение суммы всех длин размываемых берегов и числа лет, про­ шедших между съемками.

84

Г л а в а V. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

§18. РАБОТЫ ПРИ СОСТАВЛЕНИИ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО

ОБОСНОВАНИЯ

Инженерно-геологические условия больших мостовых переходов являются элементами технико-экономического сравнения и могут влиять на .выбор направления дороги. Оптимальным будет участок долины реки с благоприятными инженерно-геологическими усло­ виями, где залегают:

горизонтальные, четко разделяемые слои (рис. V-1, а), содержа­ щие грунты, однородные по литологическому (петрографическому) составу, сложению, состоянию и свойствам в пределах слоя;

пласты скальных и полускальных пород равномерно трещинова­ тых и выветрелых в пределах пласта, имеющие падение, а также уклон поверхности под дном долины, не превышающие 15°;

массивы магматических или метаморфических пород одного петрографического состава, не трещиноватые или с равномерно развитой трещиноватостью и выветрелостью; и где отсутствуют:

слабые, просадочные, вечномерзлые песчано-глинистые грунты* подземные льды, каменная соль, гипс, ангидрит, соле- и гипсонос­ ные породы, закарстованные известняки, мел, мергель и доломит (рис. V -2);

неблагоприятные склоновые, пойменные и русловые процессы (оползни, осыпи, курумы, обвалы, суффозия, эрозия донная и бо­ ковая, заболачивание, засоление и др. см. рис. V-2), напорные воды; тектонические разрывы (см. рис. V-1, д, е, ж), переломы про­

дольного профиля долины реки (рис. V-3), связанные с неотектоническими движениями в бассейне реки или с эвстатическими колеба­ ниями базиса эрозии.

Для сравнения инженерно-геологических условий участков боль­ ших мостовых переходов приближенно устанавливают по наличной информации геологическое строение, гидрогеологические условия* физико-геологические процессы, обеспеченность района предстоя­ щих изысканий месторождениями строительных материалов.

С этой целью собирают и обобщают литературные источники* аэрофотоснимки, карты (топографические, геологические и др.) по участкам долин больших рек, где они могут быть пересечены трас­ сой. Изучают колонки выработок, геологические разрезы и другие данные, содержащиеся в проектно-изыскательских материалах. Зна­ комятся с описаниями деформаций различных речных сооружений* ^имеющимися в построечной документации и отчетности эксплуати­ рующих организаций. Эти деформации нередко бывают обусловле­ ны развитием различных геологических и инженерно-геологических ^процессов.

На основе выполненных обобщений составляют записку с крат­ кой инженерно-геологической характеристикой створов больших рек ■на участках возможного пересечения трассой проектируемой доро-

85

Рис. V-3. Схема развития продольного профиля долины реки в зависимости от значности и интен­ сивности неотектоническйх движений и в связи с колебаниями уровня озера — базиса эрозии:

сток чередующихся поднятий и приостановок движений

ги. К записке, содержащей оценку инженерно-геологических услог вий каждого из вариантов переходов, прикладывают схематические геолого-литологические профили по створам, инженерно-геологиче­ ские карты и карты кровли рельефа поверхности скальных и полускальных пород, подстилающих аллювий.

Этой краткой инженерно-геологической характеристикой поль­ зуются при составлении программы инженерно-геологических изы­ сканий для выбора варианта перехода в стадии разработки технического проекта* дороги.

§ 19. ИЗЫСКАНИЯ В СТАДИИ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОЕКТА ДЛЯ ВЫБОРА ВАРИАНТА МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА

Элементами сравнения при выборе лучшего в инженерно-геоло­ гическом отношении варианта перехода, помимо указанных в § 18, являются:

залегание плотных и прочных пород (скальных, полускальных, песчано-глинистых дочетвертичного возраста, крупнообломочных, моренных и др.) на более высоких по отношению к меженному уровню воды в реке отметках;

более ровная поверхность и меньшие уклоны кровли прочных пород, подстилающих аллювиальные отложения;

отсутствие в составе аллювия крупных глыб и валунов, обуслов­ ливающих его неоднородность;

близость и удобства сообщения мостового перехода и месторож­ дений местных ископаемых строительных материалов;

Для оценки перечисленных элементов инженерно-геологических условий участков вариантов речных створов собирают и обобщают такие же материалы, что и по большим мостовым переходам для технико-экономического обоснования направления линии (см. § 18). Если разрабатывали ТЭО, используют имеющиеся в нем инженер­ но-геологические материалы по участкам рек района изысканий.

87

На этой основе разрабатывают техническое задание на выпол­ нение инженерно-геологических изысканий. К заданию прилагают ^аэрофотоснимки и топографические карты с вариантами трассы и сопряженными с ними мостовыми переходами.

В программе работ описывают инженерно-геологическую обста­ новку на участках вариантов перехода, формулируют задачи изы­ сканий, устанавливают условия, организацию, порядок выполнения, объемы и методику инженерно-геологических работ, подбирают снаряжение и оборудование, подсчитывают стоимость планируемых изысканий.

Для проведения полевых работ составляют технические задания исполнителям. К заданиям прилагают аэрофотоснимки, карты по участкам работ с нанесенными осями переходов, месторождениями строительных материалов, сводные геологические разрезы и дру­ гие документы.

Подбирают состав и формируют партии и отряды, собирают и отправляют снаряжение и оборудование, арендуют помещения и организуют базы и склады.

При выборе мостового перехода выполняют инженерно-геологи­ ческую съемку и поиски месторождений строительных материалов,' геофизическую разведку и в небольших объемах разведочные рабо­ ты, опробование грунтов, воды и строительных материалов, каме­ ральную обработку полученных данных. Работы завершают срав­ нением инженерно-геологических условий вариантов перехода.

Топографической основой для проведения инженерно-геологиче­ ских съемок служат аэрофотоснимки и топографические карты и планы масштабов от 1 :25 000 до 1 : 500. Аэрофотоснимки дешифри­ руют и корректируют на местности. Если возможно, проводят аэро­ визуальные наблюдения участков с вариантами мостовых перехо­ дов для выделения или уточнения площадей с развитыми геологи­ ческими процессами и для рационального планирования маршру­ тов наземных инженерно-геологических съемок и поисков месторож­ дений строительных материалов.

При пересечении селеносных долин и развитии селевых явлений на склонах вблизи мостового перехода главной долины инженерногеологической съемкой масштаба 1 : 25 000—1 : 10 000 охватывают область формирования, зону транзита и конус выноса селя.

В прочих случаях съемки выполняют на участке вариантов пе­ рехода. Если варианты удалены друг от друга на расстояние боль­ шее 0,5 км, съемки ведут по каждому из них отдельно. В полосу

съемки захватывают участки расположения регуляционных и защит­ ных сооружений, срезки, но не менее 300 м вверх и 200 м вниз по

течению от оси перехода. Если вблизи от перехода происходят под­ мывы берегов, переформирования русла, отмечены суффозия и кар­ стовые явления, пойма изобилует старицами и заболочена, ширину полосы съемки увеличивают.

Если на террасах и склонах долины развиты обвалы, курумы, осыпи, оползни и другие неблагоприятные склоновые явления, пло­ щадь съемки расширяют до бровок перегиба неустойчивых склонов.

£8

При отсутствии на участке перехода неблагоприятных геологиче­ ских явлений, принимают масштаб съемки 1 : 10 000 — 1 : 5000, а при их наличии — 1 : 1000 — 1 : 2000.

Впроцессе съемки расчищают склоны и берега, уступы террас

иописывают геологическое строение этих элементов долин в пре­ делах эрозионного вреза. Зондируют болота с целью определения их границ и глубин, состава и напластования отложений. Описыва­ ют, зарисовывают и фотографируют морфологические элементы до­ лины и выраженные в рельефе и растительности следы различных геологических процессов.

Поиски месторождений строительных материалов ведут на пло­ щади от нескольких до сотен квадратных километров в зависимо­ сти от близости расположения перспективных площадей к мосто­ вому переходу.

Для оконтуривания площади, занимаемой месторождением, оп­

ределения мощности вскрыши и толщи полезного ископаемого, его состава и обводненности применяют геофизическую разведку.

Применение геофизических методов возможно при достаточной дифференциации физических свойств пород. Эти методы использу­ ют для расчленения отдельных геоморфологических элементов до­ лины в месте перехода на участки с различными геологическим строением и гидрогеологическими условиями. Геофизическую раз­ ведку применяют также для определения состава и мощности аллю­ вия, выявления скрытых следов геологических процессов (линий тектонических разрывов, поверхностей скольжения оползней, кар­ стовых и суффозионных полостей, древних и современных размы­ вов), погребенных льдов и границы залегания вечномерзлых грун­ тов в первом приближении.

При выборе методов, средств и назначении объемов геофизиче­ ских работ руководствуются специальными пособиями. Обычно вы­ полняют вертикальное электрическое зондирование, электропрофи­ лирование, каротаж скважин, резистивиметрию, сейсмо- и грави­ разведку, иногда магнитометрию в различных модификациях в зависимости от поставленной цели и геофизических особенностей пород изучаемых массивов.

Материалы инженерно-геологических съемок, поисков месторож­ дений и геофизической разведки служат основой для размещения точек разведки и обоснования способов и глубин бурения на выде­ ленных инженерно-геологических участках мостового перехода и месторождениях строительных материалов и грунтов.

При благоприятных инженерно-геологических условиях на бере­ гах русла реки закладывают по одной скважине, в русле для сред­ него моста одну-две, для большогомоста по одной-двум на каждом выделенном участке, но не менее двух скважин и не реже, чем через 100 м по створу. Если для увязки геологического разреза вырабо­

ток не хватает, бурят дополнительные скважины или увеличивают их глубину.

Глубины скважин, считая от поверхности земли, а в русле— от дна, принимают не менее: в скальных породах— 5 му в полускаль­

89

ных и крупнообломочных— 10 м, в плотных песчано-глинистых

грунтах — 15 ж.

В случае неблагоприятных инженерно-геологических условий число скважин по оси перехода увеличивают, задают дополнитель­ ные выработки на поперечниках к оси перехода для определения уклона кровли поверхности прочных пород и угла падения пластов. Стремятся пройти всю толщу мелких и пылеватых песков, мягко­ пластичных суглинков, илов, просадочных, карстующихся, подвер­ женных оползневым смещениям, содержащих подземные льды по­ род или в случае глубокого залегания соответствующих геологиче­ ских границ в разрезе бурят до глубин 30—50 м.

Глинистые, песчаные и крупнообломочные породы разбуривают преимущественно ударно-канатным способом, а плотные породы дочетвертичного возраста и глинистую морену, кроме того, и ко­ лонковым способом. Применяют лебедки, прицепные перевозимые буровые станки и самоходные установки. Скальные и полуекальные породы проходят колонковыми снарядами, используя самоходные буровые агрегаты. Для описания отбирают пробы грунтов при ударно-канатном бурении через 0,5 м. Колонковый керн отбирают

целиком. Образцы грунтов для исследований отбирают из каждого слоя, но не реже чем через 2 м по глубине, а в глинистых грунтах при изменении консистенции через 0,5 м, в пределах же возможной глубины размыва через 1 м. Пробы, образцы и керны хранят в те­

чение периода изысканий.

Устанавливают номенклатурные классификационные характери­ стики грунтов всех разведанных слоев. Для песков определяют гра­ нулометрический состав; для связных грунтов — естественную влажность, пределы пластичности, объемный вес; для крупнообло­ мочных отложений — гранулометрический и петрографический со­ ставы; для полускальных и скальных пород — петрографический состав, объемный и удельный вес, водопоглощение, пределы проч­ ности при сжатии в сухом и водонасыщенном состояниях.

Для определения объемного веса, испытаний прочности и сжи­ маемости глинистых грунтов несущих слоев отбирают монолитные образцы. Монолиты глинистых грунтов твердой, полутвердой и ту­ гопластичной консистенции извлекают обуривающимм, а мягко- и текучепластичной консистенции — залавливаемыми грунтоносами. Высоту монолитов принимают не менее 25 см, диаметр — 10 см.

Если в качестве несущих выступают слои глин тугопластичной, полутвердой и твердой консистенций или песков, целесообразно ус­ тановить плотность и прочность этих грунтов с помощью статическо­ го зондирования. Глинистые грунты текуче- и мягкопластичной кон­ систенции испытывают на сопротивление лопастному вращательно­ му сдвигу.

В лаборатории природную прочность грунтов несущих пластов определяют в быстром неконсолидированно-недреннрованном ис­ пытании монолитов на сопротивление сдвигу при естественной влажности. Образцы песков предварительно уплотняют до объем­ ного веса, установленного при статическом зондировании в массиве.

90