книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Рис. ХІІІ-9. План размещения искусственных сооружений на плато:

/ — т р а с с а ; 2 — и с к у с с т в е н н ы е с о о р у ж е н и я ; 3 — в о д о о т в о д ы ; 4 — в о д о у д е р ж и в а ю щ и е (в о д о р а з ­ д е л и т е л ь н ы е д а м б ы ; 5 — н а п р а в л е н и е ст о к а

осуществляют по водоотводным канавам на основании их гидрав­ лического расчета.

Система искусственных сооружений и водоотводных канав должна обеспечить сохранность земляного полотна при пропуске паводочных и меженных вод, притекающих к дороге.

Водоотвод от полотна дороги должен быть устроен так, чтобы обеспечить сток воды в искусственное сооружение с любого, самого малого водосбора, прилегающего к линии. Стоимость устройства водоотвода вместо искусственного сооружения должна давать ощу­ тимый экономический эффект; если стоимость водоотвода с учетом ежегодных затрат на его содержание близка к стоимости искусст­ венного сооружения, то предпочтительнее устройство раздельных сооружений.

При равнинном рельефе местности водоразделы бассейнов и ло­ га почти не выражены. В таких случаях, чтобы не делать длинных водоотводов, неудобных в эксплуатации, не реже чем через 2—3 км устраивают водопропускные сооружения в местах, где это возмож­ но по уклону местности.

^Так размещали сооружения при проектировании железнодорож­ ной линии К'унград — Бейнеу на .плато Устюрт.

На протяжении десятков километров на плато нет выраженных логов, а поверхность земли имеет однообразный наклон, причем трасса пересекает горизонтали под острым углом (рис. ХІІІ-9). Вдоль земляного полотна устраивали водоотводные канавы, кото­ рые через определенное расстояние подводились к искусственному сооружению; чтобы заставить воду течь в сооружение, непосредст­ венно ниже его устраивалась водоразделительная дамба, обеспе­ чивающая создание необходимого подпора.

Водоразделительные дамбы часто устраивают в местности с явНО' выраженным рельефом во избежание перелива подпертой воды

из одного сооружения в другое через невысокий водораздел (рис. ХІІІ-10).

Рис. ХІІІ-11. План участка долинного хода дороги:

н ы е д а м б ы

несмотря на ухудшение профиля и плана линии, может оказаться выгоднее, так как не потребует укрепления пойменной -насыпи, обо­ их бьефов сооружений и устройства водоразделительных дамб.

На километр трассы дороги приходится в среднем около одного малого искусственного сооружения. Стоимость их обычно составля­ ет 8— 10% от общей строительной стоимости железной дороги [37] и 4—8% от стоимости автомобильной дороги. Меньшая стоимость малых искусственных сооружений на автомобильных дорогах опре­ деляется облегченной конструкцией сооружений под автомобильные нагрузки и соответствующим уменьшением объемов работ.

Стоимость каждого сооружения данного типа (свайно-эстакад­ ного железобетонного моста, круглой или прямоугольной трубы и т. п.) определяется величиной расхода, пропускаемого этим соору­ жением, и высотой насыпи в месте его размещения. Руководствуясь типовыми проектами, можно сопоставить для данной дороги стои­ мости различных типов сооружений в зависимости от их водопро­ пускной способности при различных высотах насыпи; сопоставле­ ние покажет области целесообразного применения того или иного типа.

Однако такое сравнение еще не решает вопроса о выборе типа сооружений. Технико-экономическое сравнение различных реше­ ний должно включать учет стоимости работ по укреплению подход­ ных и выходных русел, водоразделительных дамб и т. п., а также стоимости подходов к сооружению. Если при этом значительно меняется проектировка продольного, профиля дороги, то в сравне­ нии -вариантов устройства сооружений в необходимых случаях, включают и эксплуатационные расходы.

При выборе типов сооружений всегда стремятся к тому, чтобы для данной линии было выбрано минимальное число типоразмеров, упрощающее организацию строительных работ. Одновременно на­ до стремиться к тому, чтобы элементы сооружения могли изготов­ ляться заводским способом, а возведение сооружений осуществля­ лось индустриальными методами.

В этом отношении наиболее рационально применять сборные железобетонные круглые и прямоугольные трубы, а также железо­

бетонные свайно-эстакадные и рамные мосты со стандартными про­

летами.

По сравнению с малыми мостами трубы имеют ряд преиму­ ществ. Трубы унифицированы для железных и автомобильных до­ рог. Сооружение их достаточно просто и не требует сложных работ по фундированию; восстановление разрушенных труб значительно проще, чем мостов, а расходы на эксплуатацию труб ничтожно малы.

При пересечении глубоких логов устройство трубы может заме­ нить сооружение большого виадука, а применение водопропускных прямоугольных труб больших отверстий в некоторых случаях может заменить пешеходные мосты и скотопрогоны. Применение труб особенно выгодно, если имеется перспектива сооружения второго железнодорожного пути.

К недостаткам труб следует отнести ограниченность их приме­ нения на водотоках, несущих большое количество наносов, турбу­ лентно-селевых, а также на постоянных водотоках в районах с су­ ровой зимой. Кроме того, создание перед трубами значительных подпоров воды, необходимых для экономичного использования их отверстий, ухудшает условия работы насыпи у труб и требует при­ менения соответствующих грунтов с повышенным уплотнением.

При малых насыпях, ограничивающих образование подпора пе­ ред сооружением, целесообразно применение свайно-эстакадных мостов; применение мостов также оказывается выгодным при сла­ бых грунтах основания. Основным недостатком мостов является необходимость постоянного надзора, повышающего эксплуатацион­ ные затраты.

Г л а в а XIV. ИЗЫСКАНИЯ ПЕРЕХОДОВ ЧЕРЕЗ МАЛЫЕ ВОДОТОКИ

§ 61. ТОПОГРАФО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Для определения рациональных размеров отверстий малых во­ допропускных сооружений и их детального проектирования необ­ ходимо получение топографических характеристик по каждому пе­ ресекаемому водотоку.

Получение этих характеристик связано с выполнением следую­ щих топографо-геодезических работ:

сбор и получение топографо-геодезических материалов, а также материалов предшествующих изысканий;

определение гидрографических характеристик бассейнов для расчета стока;

нивелировка продольного уклона водотоков в районе переходов, живых сечений и морфостворов;

съемка детальных планов переходов; съемки для проектирования дамб обвалования и других регу­

ляционных сооружений, спрямляющих и отводящих русел.

Как правило, основные топографо-геодезические работы на пе­ реходах через малые водотоки выполняют на стадии технического проекта. При рабочем проектировании исправляют лишь недочеты, которые могут быть обнаружены при составлении технического проекта, изменении трассы в связи с разработкой местных улуч­ шающих вариантов или укладкой окончательной трассы. Кроме того, при необходимости выполняют съемки сложных мест индиви­ дуального проектирования переходов через малые водотоки. На автомобильных дорогах съемки детальных планов выполняют на всех переходах при рабочем проектировании.

Все работы подразделяются на подготовительный, полевой и ка­ меральный периоды. В подготовительный период изучают и собира­ ют топографические карты, планы, материалы прошлых изысканий и аэрофотосъемки. В отдельных сложных случаях оказывается не­ обходимым организовывать аэрофотосъемку в размерах, требуе­ мых для получения расчетных данных.

Согласно требованиям ВСН 63-67 масштабы карт должны быть такими, чтобы 'бассейны изображались на планах площадями не менее 5 см2. С учетом этого требования предпочтительны масшта­ бы 1 : 25 000— 1 : 10 000.

Определение необходимых гидрографических характеристик во­ досборов производится по собранным топографическим материа­ лам. При их недостаточности или отсутствии, а также в случаях, когда на имеющихся планах и картах бассейн выражен неясно, площадь его составляет менее 0,25 км2 или он выражается на карте площадью менее 5 см2, производят натурные полевые обследования бассейнов. Полевые обследования малых водотоков обязательны в предгорных местностях с неустойчивым характером русел.

Способы полевых обследований бассейнов в натуре могут быть различными в зависимости от конкретных условий. В практике про­ ектирования находят применение следующие способы.

При необходимости определения границ бассейнов путем непо­ средственного их обследования в незаселенной и открытой местно­ стях с хорошо выраженными водоразделами целесообразна про­ кладка теодолитных ходов по боковым и верховым водоразделам с замером расстояний и румбов (рис. ХІѴ-1) с фиксацией истоков, смежных водоразделов, мест переливов из одного бассейна в другой.

При хорошо выраженном верховом водоразделе прокладывают теодолитный ход по водоразделу, а также аналогичные хода по дну логов от трассы дороги до водораздела.

Установление боковых границ водоразделов производят по во­ дораздельным точкам продольного профиля дороги и общим очер­ таниям верхового водораздела и соседних логов. В сложных слу­ чаях уточняют границы бассейнов путем их обхода по румбу вдоль боковых водоразделов или прокладки теодолитных ходов (рис. ХІѴ-2).

В предгорных и других районах, где малые водотоки образуют­ ся из больших путем выплеска воды из русла на пойму, проклады-

t

/

Р и с . X I V - 4 . П р о д о л ь н ы й п р о ф и л ь в о д о р а з д е л ь н о г о х о д а

теодолитом с трассы производят съемку контрольных точек глав­ ного водораздела, по которым затем и проводят линию водораз­ дела.

Окончательное уточнение границ между водосборами должно быть произведено по замыкающему створу, совпадающему с трас­ сой проектируемой дороги. Указанное уточнение целесообразно производить по продольному профилю дороги.

На рассматриваемой площади каждого бассейна должны быть определены в качестве факторов, аккумулирующих сток, площади болот, озер, водоемов, огражденных капитальными плотинами, и лесов.

Площади болот для расчета по методу ВСН 63-67 определяют только на бассейнах площадью более 10 км2.

Е. В. Болдаков [22] рекомендует отдельно учитывать площади, занимаемые лесом и кустарником, и считать 2 км2 площади кустар­ ника эквивалентным 1 км2леса.

При наличии на водосборах существующих автомобильных или железных дорог определение границ бассейнов и расчетных расхо­ дов производится с учетом их положения.

В результате этих работ должны быть собраны следующие све­ дения:

местоположение бассейна по трассе дороги, площадь бассейна, длина водотока;

отметки водотока у истока и расчетного створа, характер релье­ фа бассейна (равнинный, холмистый, горный) и уклон лога;

типы почв, видовой состав растительности и их распространение по площади бассейна;

наличие и местоположение озер, болот, марей, бессточных впа­ дин, пахотных земель, карстов, мерзлоты и др.;

наличие и местоположение прудов, водохранилищ, каналов, арыков, плотин, запруд, барражей, мельниц, мостов и других искус­ ственных сооружений.

После установления границ бассейнов, пересекаемых дорогой, составляют общий план бассейнов (рис. ХІѴ-5), на котором пока­ зывают трассу дороги, ее варианты, границы бассейнов, русла во­ дотоков, лога с притоками, существующие дороги и искусственные

Р и с . Х І Ѵ - 5 . С в о д н ы й п л а н б а с с е й н а :

1 — т р а с с а л и н и и ; 2 — г р а н и ц ы в о д о р а з д е л о в

сооружения, озера, болота, мари, границы лесов, пашни и другие угодья, а также населенные пункты.

В результате работ по определению гидрографических характе­ ристик составляют:

сводный план бассейнов и планы отдельных сложных бассей­ нов;

ведомость расчетных данных по трассе дороги, конкурирующим вариантам и обследуемым существующим дорогам с указанием исходных для определения стока гидрографических характеристик по принятому в проекте методу расчета;

материал выполненных полевых обследований (планы, марш­ руты, профили по водоразделам и границам бассейнов).

В месте устройства малого сооружения снимают продольный профиль по руслу водотока, а в случае косого пересечения допол­ нительно по оси сооружения. Продольный профиль используют для расчетов отверстий сооружений и размеров допустимой аккумуля­ ции, а также для проектирования конструктивных элементов водо­ пропускного сооружения. Размеры съемки определяют в зависимо­ сти от назначения продольного профиля и задаются специально заданием на изыскания.

На водотоках, где производят морфометрическое обследование (см. § 62), разбивают один или два морфоствора в районе перехо­ да нормально к направлению течения. Протяжение морфостворов определяется предполагаемой отметкой расчетного уровня с запа­ сом по высоте не менее чем на 0,5— 1,0 м.

На малых водотоках с наличием сложной системы боковых ло­ гов, а также в местах искусственной аккумуляции стока оказы­ вается необходимым снимать поперечные сечения. Количество этих поперечников и их длина зависят от конкретных условий.

Для проектирования сооружений используют план в горизон­

Размеры съемок должны быть не менее 200 м вверх и 150 м вниз от створа перехода для малых водотоков.

Масштаб съемки принимают 1 : 500—1 : 1000, горизонтали че­ рез 0,5— 1,0 м. В горной местности масштаб съемки принимают равным 1 :200.

Для сооружений, отверстия которых определяют с учетом акку­ муляции воды, в отдельных случаях необходимо выполнить съемку пазухи перед сооружением, где будет скапливаться вода. План па­ зухи составляют в горизонталях в масштабе 1:1000— 1:5000 в зависимости от ее размеров.

Для проектирования перехода в подпоре от основной реки, на­ пример, при трассировании долинного хода, необходима съемка выше сооружения в пределах подтопления, вызванного подпираю­ щей рекой.

Для проектирования дамб обвалования и регуляционных соору­ жений необходимо проложение на местности осей этих сооружений с последующей нивелировкой и закреплением. В ряде случаев не­ обходима детальная съемка местности с шириной полосы вдоль сооружений, достаточной для размещения проектируемых сооруже­ ний. Для проектирования дамб обвалования на равнинной местно­ сти может оказаться необходимым инструментальное обследова­ ние 'местности с целью выбора наиболее высоких мест их располо­ жения.

Для устройства, спрямляющих и отводящих русел необходима детальная съемка. Масштаб съемки и ее размеры принимают в за­ висимости от длины проектируемых русел. При съемке учитывают необходимость детального освещения мест начала и конца спрям­ ляющих и отводящих русел.

В отдельных случаях для назначения положения новых русел необходима ситуационная съемка.

После назначения по плану положения проектируемых русел необходим их вынос в натуру и нивелировка продольного профиля водотока по проектируемому направлению русел. Нивелировку продольного профиля производят выше и ниже начала и конца спрямляющих и отводящих русел на расстояние не менее четырех­ кратной ширины водотока.

При проектировании косогорных сооружений выполняют съемки в пределах всего комплекса сооружений (водопропускного соору­ жения, подходных и выходных быстротоков, перепадов, водобой­ ных колодцев и других сооружений).

§62. ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБСЛЕДОВАНИЕ ВОДОТОКОВ

Сцелью выполнения расчетов стока и последующего проекти­ рования водопропускных сооружений в полевой период, помимо топографо-геодезических работ, производят гидрологическое об­ следование водотоков.

При обследовании собирают сведения по гидрологии водосбор­ ных бассейнов и составляют описания, на основании которых при­ нимают значения параметров, необходимых для гидрологических расчетов.

В зависимости от топографии, растительности и других морфо­ логических характеристик, а также характера собираемых данных, обследование может выполняться как для одного, так и для груп­ пы однородных бассейнов.

Рассматриваемый бассейн должен быть отнесен к категории по рельефу. По ВСН 63-67 установлены следующие категории: гор­ ные, средние, равнинные и заболоченные бассейны.

Обследование должно позволить назначать коэффициенты ше­ роховатости главного лога и склонов бассейна. Ложе главного ло­ га по значениям коэффициентов шероховатости характеризуется как ровное земляное, извилистое или заросшее, сильно заросшее и, наконец, русло в завалах.

Поверхность склонов для назначения коэффициентов шерохова­ тости характеризуется густотой травяного покрова или подлеска, а также характером поверхности склонов (невпитывающая, ука­ танная, спланированная, хорошо обработанная вспашкой и боро­ нованием, грубо обработанная поверхность — глыбы, завалы).

К малым водотокам, для которых расчеты стока выполняют по инструкции ВСН 63-67, относятся водотоки с площадями бассей­ нов до 100 км2.

В результате влияния различных факторов (распределения осадков по площади бассейнов, их схематизации и др.) методика расчета стока по инструкции с увеличением бассейна становится все менее точной. Следствием этого является рекомендация инст­ рукции ВСН 63-67 при площадях бассейнов более 50 км2 про­ изводить проверку расходов по натурным данным. Практика пока­ зывает, что такую проверку нужно производить и при меньших бассейнах.

Поэтому при гидрологическом обследовании водотоков выде­ ляют наиболее крупные из бассейнов площадью до 100 км2. Для тех из них, на которых имеются населенные пункты и могут быть найдены старожилы и установлены следы прохода паводков, должно быть произведено морфометрическое обследование.

Данные морфометрических обследований по следам паводков и опросам старожилов являются наиболее достоверными для оценки

Наличие данных морфометрических обследований по группе водосборов различной величины позволяет обобщить их результа­ ты для установления натурных зависимостей максимальных расхо­ дов, по которым могут быть выполнены расчеты стока на тех водо­ токах, где морфологические обследования не могут быть произве­ дены или не дают надежных результатов. К таким относятся односкатные водосборы и водотоки с неясно выраженным или не­ устойчивым руслом.

В состав обследования входит сбор сведений о времени прохода паводков и отметках максимальных уровней. На горных и пред­