книги из ГПНТБ / Болдаков, Е. В. Проблемы мостовых переходов

перспективный период в народном хозяйстве района тяготения происходят динамические сдвиги: появляются новые промыш­ ленные пункты, массивы орошаемого земледелия, грузовые и пассажирские станции, меняются существующие маршруты пе­ ревозок грузов и пассажиров, осваиваются перспективные места

отдыха и т. д.

Поэтому расчет транспортных связей в динамике на 20—30 лет дает картину изменения экономики на перспективный период и позволяет найти зону, в которой строительство мостового пере­ хода наиболее целесообразно. В такой зоне суммарные транс­ портные расходы и капиталовложения на строительство мостово­ го перехода минимальны.

В частности, для решения задачи о нахождении зоны, в кото­ рой транспортные расходы были бы минимальны, можно исполь­ зовать среднеарифметический момент первого порядка:

где х и / — значения переменных, характеризующих относитель­ ную плотность распределения.

Оптимальное местонахождение мостового перехода определя­ ют по формуле

У = т ----(20)

2 q3

где т — точка на оси хх', расположенной вдоль оси реки; q — объем перевозок грузов, тыс. т; I — расстояние до точки т, км; Q3 — суммарный объем перевозок, тыс. т.

Аналогично производится расчет и для пассажирских перево­ зок, для чего следует установить не только общий объем, но и направление поездок пассажиров (на работу, учебу, отдых, куль­ турно-бытовые поездки) как за отчетный год, так и на перспек­ тивные годы.

В зависимости от полноты собранных данных количество ва­ риантов размещения мостового перехода на наиболее сложных пригородных переходах может достигать 10 и более.

Строительство капиталоемкого сооружения, каким является мостовой переход, должно обеспечить определенный народнохо­ зяйственный эффект.

При обосновании экономической эффективности капиталовло­ жений строительство мостового перехода капитального типа с незатопляемыми подходами сопоставляют:

1) с существующими условиями проезда. Одновременно учи­ тывают покрытие всех видов потерь от несовершенного, времен­ ного типа переправы;

40

2) с существующими условиями, сохраненными на перспек­ тиву, т. е. на конец расчетного периода, с указанием, каких вели­ чин достигнет ущерб, если переправа будет эксплуатироваться и

вбудущем.

Вслучае если строительство капитального мостового перехо­ да является недостаточно эффективным (преждевременным), необходимо рассматривать варианты с усилением паромной пе­ реправы, строительством дополнительного наплавного моста или моста с затопляемыми подходами.

Экономическое сравнение вариантов производится в соответ­ ствии с Указаниями по технико-экономическому обоснованию и сравнению вариантов мостовых переходов и путепроводов (ВСН 34-67).

Критерием при сравнении вариантов служат суммарные при­ веденные затраты, подсчитываемые по формуле

где К — суммарные капитальные вложения; Ен— нормативный коэффициент, равный 0,12, что соответствует сроку окупае­ мости 8,3 года; З тр — суммарные транспортно-эксплуатаци­ онные расходы.

В качестве примера приведены показатели по одному из переходов (табл. 12). Как видно из табл. 12, по приведенным затратам наилучшим является вариант А. В любом случае пред­ почтение отдается варианту с наименьшими капиталовложения­ ми, затем варианту с большими капиталовложениями и меньши­ ми эксплуатационными затратами или выбирается вариант с меньшими капиталовложениями и несколько увеличенными эксплуатационными затратами.

Таблица !12

По «Типовой методике определения экономической эффектив­ ности капитальных вложений», утвержденной постановлением Госплана СССР, Госстроя СССР и президиума АН СССР от 8 сентября 1969 г. № 40/100/33, эффективность капитальных вло­ жений определяется сопоставлением эффекта и затрат. Следует различать два показателя: общую (абсолютную) экономическую эффективность, которая определяется как отношение эффекта по всей сумме капитальных вложений, и сравнительную, показы­ вающую, насколько один вариант эффективнее другого.

41

После того как выбран вариант с более удачными характери­ стиками, расчет срока окупаемости капитальных вложений про­ изводится по формуле

где К — капиталовложения в строительство мостового перехода, млн. руб.; Э2— транспортно-эксплуатационные и дорожные расходы в существующих условиях, тыс. руб.; Э\ — то же, в проектных условиях, т. е. после осуществления строительства мостового перехода, тыс. руб.

Опыт составления экономического обоснования строительства мостовых переходов показывает, что основная трудность заклю­ чается в сборе исходной информации и нормативных материа­ лов. Количество экономически оптимальных вариантов обычно не превышает 2—4.

В последние годы советскими специалистами для зарубежных объектов были предложены некоторые показатели экономиче­ ской эффективности, что требует уточнения на месте и знаний с учетом конкретных условий размещения мостового перехода. Эти показатели могут быть использованы для ориентировочных рас­ четов (для участия в торгах, долевом участии и т. д.). Так, ори­ ентировочный срок окупаемости объектов, расположенных в раз­ вивающихся странах, по предложению В. Б. Завадского и Б. Ф. Перевозникова следует принимать не более 5 лет.

Поиски высоких исторических уровней

Паводки проходят в разные времена года. На большей части

СССР, а также в Канаде и Аляске они проходят весной. В зоне

ко— зимой от дождей; на Ниле и в экваториальной Африке — в сентябре от дождей. В Средней Азии идут многопиковые па­ водки весной и летом. Есть реки, где наибольший паводок в от­

летом, а на их северных притоках — весной.

До выезда в поле необходимо изучить литературные, архив­ ные и летописные источники. Тщательное изучение описаний значительных наводнений совершенно обязательно при любых изысканиях. Описания обычно имеются в специальной литерату­ ре, в городских и бывших монастырских архивах, краеведческих музеях, в старых иллюстрированных журналах и газетах.

Надо искать указания (рис. 16, 17), до какого конкретного места доходила вода. Тогда нивелированием можно получить отметку прошедшего паводка. По литературным источникам вы-

42

Рис, 18. Расходы и уровни, найденные на р. Оке у Рязани. Пунктиром пока­ заны года, для которых уровни надо еще установить

бретать разные сомнения, так как при проектировании перехода на паводок с ВП-1% с учетом этих уровней расход получается в 1,5—2 раза больше, чем без них. Такие сомнения приходилось слышать на реках Угре, Оке, Припяти, Днепре, Селенге, Амуре, Селемдже, Зее, Даубихе и многих других. Проще считать такие уровни ненадежными и легендарными. Был и такой случай. На р. Тобол в 1965 т. при изысканиях учитывались старые уровни по данным Б. Д. Зайкова [25]. Там было указано, что уровень 1794 г. выше, чем 1784 г., отметки которого имелись. Вместо того чтобы определить, на сколько он выше (на 0,10, 0,20 м или принять его равным), «мудрые» исследователи вычеркнули год совсем. Это, конечно, не приемы для исследователя.

Если после разностороннего анализа, сопоставлений, допол­ нительного изучения доказаны достоверность очень редкого и высокого уровня (и, следовательно, соответствующего расхода), то этот паводок следует использовать при удлинении ряда. Рас­ чет же следует производить, например, на паводок с ВП-1%, где благодаря удлинению ряда будет некоторое увеличение расхода и уровня, так как Q немного увеличится, а С% может заметно увеличиться. Этим вопрос официально исчерпывается.

Однако полезно делать проверку надежности мостового пере­ хода, если р е д к и й паводок может повториться за срок службы сооружения.

Другой тип сомневающихся — это в основном кабинетные ра­ ботники. Тут можно слышать те же возражения. Но что они могут предложить взамен? Очевидно, только данные водпостов в со­ ответствующей обработке. Это, к сожалению, совершенно недо­ статочно по некоторым измерителям. В частности, не всегда точ­ ны измерения уровней и смены «улей на водпостах, которые не всегда отмечаются. Искажают картину и переносы водпостов на другое место, хотя обычно и близкое. В практике обнаружено, что после переноса иногда получаются две системы уровней, не увязанные в обработке. Поэтому в наших рекомендациях указы­ вается, чтобы начальник партии лично произвел обследование

44

водпоста, узнал, кто ведет наблюдения, как и кем они обработа­ ны, и оценил достоверность материалов. Часто приходится про­ изводить сопоставление показаний старожилов с метками и ар­ хивными данными.

Обращаем особое внимание, что официально выдаются только «наблюдав­ шиеся» уровни. Поэтому приведем классический случай, произошедший на вод,посте у г. Зеи (р. Зея). В гидрометслужбе был получен уровень огромного паводка 1928 г. Оказалось, что он значительно занижен по сравнению со всеми другими данными. Анализ событий показал, что г. Зея был в 1928 г. смыт па­ водком, а водпост затоплен. Последняя «наблюдавшаяся» отметка уровня и выдается желающим как уровень 1928 г. Действительная отметка уровня 1928 г. была восстановлена изыскателями и оказалась более «наблюдавшей­ ся» на 0,90 м.

риалах. Например, на р. Оке у Орла в 1970 г. по данным изысканий уровень был на 0,80 м выше уровня 1908 г. Потом официально получили справку, что они была равны. Ниже по реке на 144 км у Белева уровень 1970 г. был выше на 0,45 м, а дальше он сравнялся и даже стал ниже. Логично было последова­ тельное снижение 0,80—0,45—0 м и непонятно 0—0,45—0 м. Этот вопрос дол­

Старые метки паводков надо сохранять. Б. Д. Зайков отмечает, например, что на р. Оке у Калуги на одном из столбов церковной ограды имелась желез­ ная доска (1908 г.) с метками наводнений 1820, 1849, 1881 и 1888 гг. В 1932 г. Управление гидрометслужбы собралось наконец их пронивелировать, но опоз­ дали —• доски не оказалось. Какие-то невежды ее сняли.

На р. Бире в Биробиджане был любитель, который ставил метки высокого уровня на стене своего дома. Наивысшая отметка была 1915 г. В связи с по­ стройкой дороги и моста в 1936 г. дом был снесен без нивелировки этой метки. С помощью старожила был восстановлен уровень 1915 г. при коротком ряде в

12 лет.

В то время впервые мы начали разрабатывать метод удлинения ряда, и этот пример был введен в инструкцию Союзтранспроекта в 1937 г.

На р. Оке у г. Мурома семья Мельниковых свыше 120 лет вела наблюде­ ния и ставила метки высоких уровней на своем кирпичном доме. По указанию Н. М. Усова в ,1928 г. автор совместно с Л. Г. Бегамом обследовали их наблю­ дения. Наибольший уровень был в 1820 г. По нашим измерениям он оказался па 1,20 м выше уровня 1926 г.

Приведем примеры использования старых меток и показаний.

1. Переход р. Оки у г. Орла. Водомерный пост установлен в 1877 г. Имеется ряд наблюдений за уровнями в течение 93 лет. По данным Б. Д. Зайкова имелись старые метки на доме № 1 по Введенской улице, но были уничто­ жены и сохранились только за 1855, 1884 и 1895 гг. По архивным исследовани­ ям Н. М. Усова в записях иеромонаха Иософата, который узнал эти сведения от «торговых людей», отмечены высокие половодья в 1612, 1625, 1646, 1686 и 1700 гг. (данные не инструментальные). Кроме того, были нивелирные отметки паводков 1709, 1795, 1839, 1849, 1855 и 1891 гг. Из них сохранилась только отметка 4709 ;г., которой соответствует расход 2900 м3/с. По косвенным признакам можно принять, что уровень 1855 г. равен уровню 1908 г. при расходе 2100 ,м3/с. Таким образом, кроме ряда в 93 года, имеется достаточно материала для решения интересующих нас вопросов. Произведено удлинение

45

обнаружен. По-видимому, был коротким, мог прийти, например, с р. Гилюй, аккумулировался в Зейских воротах и распластался на расстоянии 400 км до устья р. Селемджи и далее еще на 200 км до г. Свободного. На реках Селемдже и Зее был найден ряд меток, указанных на рис. 20 и в табл. 13. Паводок этот

щая задание искать уровни 1861 г., поскольку реки Селемджа, Зея и Бурея — приток Амура, текут почти параллельно, а истоки их .сходятся на отметках порядка 2000 м. Искали, но не нашли.

Из изложенного можно сделать вывод, что сведения об изученности реки можно всегда дополнить, хотя это не так просто.

Следует отметить еще, что высокая плотина, построенная в Зейских воро­ тах, намного снижает паводки типа 1928 г. у г. Свободного, пришедшие с р. Зеи, но паводки, пришедшие с р. Селемджи типа 1861 г., снизить не сможет,

4.На р. Немане проф. С. И. Колупайла обработал ряд уровней с 1812 г.; его последователями продолжен и уточнен удлиненный ряд до нашего времени.

5.Крупнейшее и исключительное исследование проведено на р. Днепре на всем его протяжении — 2250 км.

Известно, что в 1655 г., в эпоху воссоединения левобережной Украины с Россией, во времена Б. Хмельницкого, было огромное наводнение. С 1850 г. на р. Днепре началось строительство мостов, а затем плотин, но ни­ кто из авторов проектов не интересовался паводком 1655 г. Были известны тогда паводки 1845 г. и ряд уровней с 1877 г.

В этом районе, который осваивается более 1000 лет, конечно, можно было бы получить более надежные данные, чем те, которыми мы вынуждены пользоваться.

За исследование взялся Г. И. Швец (УкрГМИ), который после многолет­ ней упорной работы на местах и в архивах обработал и издал много материа­ лов по Днепру и его притокам. В 1972 г., в частности, им опубликованы: 1) беспрерывный ряд уровней и расходов на р. Днепре у Лоцманской Каменки за 170 лет начиная с 1789 г. и 2) уровни паводка и расхода 1684 г., примерно равного паводку 1845 г., и значительно большего паводка в 1655 г., который зарегистрирован был и в Смоленске. Это была работа большой практической ценности и научного подвига. В примерах показаны результаты обработки материалов и удлинение ряда до 455 лет. ВП паводка 1655 г .— 1 :5000.

47

С)

Рис. 20. Редкий уровень 1861 г.:

а — найденный в 1939 г. на расстоянии 1000 км на трех реках; 6 — на р. Зее у водпоста в д. Мазаново

Достойно сожаления, что работа, подобная той, какую провел Г. И. Швец по р. Днепру, не проведена еще на реках Волге, Оке, Москве, Урале, Иртыше и др. Большая работа была выполнена Б. Д. Зайковым (ГГИ) в 1954 г., но она не закончена, так как ряды не составлены.

Изыскатели и проектировщики должны быть благодарны всем, кто заботится о регистрации уровней и устанавливает доски с их метками, как, например, е Риге (с уровнем 1709 г.), в Усолье на Каме (с уровнем 1810г.), в районе станции Луганск

48

у р. Луганки (с уровнем 1917 г.) и т. д. Необходимо собирать такие сведения для целей производства и как материал для гид­ рологического десятилетия 1965—1974 гг., объявленного ЮНЕСКО. Автор обращается к любителям на местах, которые могут заинтересоваться романтикой поиска следов редких исто­ рических наводнений. Этим они окажут помощь новому строи­ тельству и эксплуатации существующих сооружений.

Обследование переходов при размывах

Попытки обследования переходов после прохода паводков де­ лались неоднократно, но не всегда полноценно. Например, голо­ ва дамбы у моста на Селенге в 1932 г. сильно подмыта, но никто не знает, какая была при этом скорость. Или, наоборот, на р. Десне в 1931 г. голова дамбы не подмыта, но скорости опять неизвестны. Трудно делать выводы по таким сведениям.

Иногда наблюдения ведут экспромтом, без подготовки. Очень важно при этом определить хотя бы перепад уровней в конце разлива у насыпи и у траверс, делать метки на берегах, у соору­ жений и пр. Необходимо вести дневник и описание событий.

Во время паводка все, конечно, направлено на спасение лю­ дей, борьбу с водой, восстановление движения, но наблюдения в этот момент могли бы дать необходимые сведения на буду­ щее. В практике автора был случай, когда в первый же год после постройки высокого деревянного железнодорожного моста через небольшую речку прошел большой паводок и ледоход (1926 г.). С пойменных озер шли ледяные поля площадью по 100—300 м2, армированные проросшим тростником. Сваи в опорах моста на­ чали срезаться. Были приняты все меры к сохранению моста. Во время 10—15-минутных перерывов в работе зарисовывали на­ правление хода льдин и измеряли скорости. Мост не был сильно поврежден, так как ледоход прекратился. Потом по зарисовкам были построены аванпостные ледорезы, которые и ликвидирова­ ли опасность в дальнейшем.

На одной нз рек водосбора р. Оки на спаде паводка с ВП = = 1 : 1000 упала промежуточная опора моста. Мост выдержал бы этот паводок, хотя он был рассчитан на ВП-2%, если бы не низкое качество работ при возведении опор, что было обнаруже­ но после.

Этот случай доказывает еще раз необходимость тщательного авторского и технического надзора.

При составлении проекта Байкало-Амурской железнодорож­ ной магистрали в 1939 г. было произведено специальное обсле­ дование материалов по струенаправляющим сооружениям и укрепительным работам. Были исследованы все данные в управ­ лениях железных дорог в городах Иркутске, Чите, Свободном и на местах. В результате получено очень много интересных опи­

49