книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Трассирование дороги в пределах долины реки вызывает необ­ ходимость определения отметок расчетных уровней воды УВВР % на всем протяжении долинного хода.

Определение УВВР% следует делать сначала камерально до производства полевых работ по имеющимся картографическим и гидрологическим материалам, чтобы наметить положение трассы по возможности вне пределов разлива паводочных вод.

Продольный профиль реки в этом случае составляют по топо­ графическим картам крупных масштабов; отметки УВВр94 опреде­ ляют по данным наблюдений на водпостах, а за отсутствием их подбором расхода QP%по сечениям, снятым е карты в характерных местах долины реки. Величины Qv% определяют по генетическим формулам.

Такое предварительное определение отметок УВВР», необходимо также для составления программы полевого морфометрического обследования реки на протяжении долинного хода. Продольный профиль реки снимают в натуре и устанавливают отметки УВВ на всем протяжении долинного хода методами, описанными в § 14. Там же, где паводочные воды при расчетном уровне подтопляют земляное полотно, в поле выполняют дополнительное обследование для расчета скорости течения вдоль насыпи, высоты ветровой вол­ ны, ледохода на пойме, руслового процесса и выпуска воды из части пойменной акватории, отсеченной насыпью проектируемой дороги.

Особенностью съемки продольного профиля реки для долинного хода трассы является большая протяженность его (десятки, а иногда и сотни километрор). Поэтому основой'съемки служит тео­ долитный ход трассы, к которому привязывают нивелировку урезов воды, морфостворы и план русла реки.

Для правильного переноса отметок УВВР* от русла реки на трассу по картографическим материалам составляют ситуацион­ ную схему долины реки, на которой показывают: трассу дороги, рус­ ло реки с отметками УВВР%, устья притоков, все гидротехнические сооружения и мосты, положение населенных пунктов, водомерные посты, морфостворы, границы разлива, растительности и розу ветров.

Ввиду сложности переноса отметок УВВР% от свободно меандрирующего русла или русла с незавершенным меандрированием к трассе, проходящей вблизи границ обширной поймы, на ситуацион­ ной схеме долины реки показывают также линии переноса этих от­ меток.

В случаях перекоса водного зеркала на полуторных блуждаю­ щих реках по отметкам УВВ, установленным на обоих берегах до­ лины, определяют величину перекоса и затем на ситуационной схе­ ме проводят горизонтали водной поверхности при расчетном УВВР% Скорости течения на пойме вдоль речного откоса подтопляемого земляного полотна определяют по морфостворам, снимаемым на

участке подтопления.

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 беепаводочный 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

У В В Р%.

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

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 (см. 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 ß max.

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 ßmax, нанесенных на клетчатку вероятностей, проводят эмпирическую зависимость Втах= f {ра) , с которой и снимают расчетную величину В тах р %.

При пересечении реки с блуждающим руслом необходимо опре­ делить расчетную ширину зоны блуждания Взопы, для чего также выбирают морфологически однородный участок русла, на котором по 15—20 створам определяют величины В30ИЪІ в местах наибольше­ го расширения ее.

Аналогично предыдущему, на клетчатке вероятностей получают зависимость Вя0ны = f (Pa) и по ней В30ны 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 Amax — f (pä) . 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 водит 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 SH, шаг Яи, угол разворота аи, расстояние от середины шага излучины до ее верши-

ХІ

ны аи и наименьший радиус кривизны излучины ги = ---- (величи- 4аи

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 В и, среднюю Нк и максимальную Атах глубины при рас­ четном уровне воды.

Перечисленные морфометрические характеристики свободно

меандрирующего русла взаимосвязаны и закономерно изменяются

в процессе развития излучин. Так, например, хорошо прослеживает-

с

ся связь отношения — с углом разворота излучины аи; для одно-

Аи

плесовых излучин имеется связь максимальной глубины плессовой 5

морфологически однородного участка одной реки приведены на рис. ІѴ-7). Также графически строят связи величин Нк и Атах или

Рис. ІѴ-7. Зависимости максимальной глубины от расчетного уровня hmax и угла

5

разворота излучины а и от показателя ее развития — Хи

Для многоплесовых излучин лучшие результаты возможно да­ дут связи вида

Если есть планы разновременных съемок выбранного участка русла реки, то по совмещенным излучинам, изображенным на этих

Айи ,

планах, определяют угловую скорость их разворота'— , где Айи— Аt

изменение угла разворота излучины за время At, протекшее между

Ли

Act

йи~150— 160°. Если выразить отношения — в долях от их мак- Аt

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

мость— = /(аи), можно получить натурную зависимость Каз = /(ои) Ли

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.

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. Ѵ-1, а), содержа­ щие грунты, однородные по литологическому (петрографическому) составу, сложению, состоянию и свойствам в пределах слоя;

пласты скальных и полуекальных 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 выветрелоетью; 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. Ѵ-2);

неблагоприятные склоновые, пойменные и русловые процессы (оползни, осыпи, курумы, обвалы, суффозия, эрозия донная и бо­ ковая, заболачивание, засоление и др. см. рис. Ѵ-2), напорные воды; тектонические разрывы (см. рис. Ѵ-1, д, е, ж ), переломы про­ дольного профиля долины реки (рис. Ѵ-3), связанные с неотектони­ ческими движениями в бассейне реки или с эветатическими 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 отбирают 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-

ж)

и)

Рис. Ѵ-1. Долины в условиях различных тектонических структур:

а — пласты пород залегают горизонтально или долина пересекает складку, раз­ рывное нарушение в крест простирания; б — долина по оси синклинали; в — доли­ на в замке антиклинали; г — долина следует простиранию моноклинально падаю­ щих пластов; д — долина в грабене; е — долина вдоль сброса; ж — долина вдоль сдвига; з — долина врезана во флексуру; и — пласты пород поставлены на голову, (жирными крутонаклонными линиями на рисунках д, е, ж показаны тектонические

разрывы)

леска и оползни залегающих выше пород; 7 — поверхности скольжения оползней; 8 — выходы на склон грунтовых вод; 9 — уровень грунтовых вод; 10 — карстовые полости

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

донная и боковая эрозия, обвалы, оползни и др.; 5 — уча­ сток чередующихся поднятий и приостановок движений земной коры в низкогории; 6 — стабильный участок; 7 — участок медленных опусканий; 8 — дно долины до опус­

1 h

3 3

ги. К записке, содержащей оценку инженерно-геологических усло­ 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 ів 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, полуекальных, 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.

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.

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 инженерно­ геологической съемкой масштаба 1 : 25 000— 1 : 10 000 охватывают

■область формирования, зону транзита и конус выноса селя.

Впрочих случаях съемки выполняют на участке вариантов пе­ рехода. Если варианты удалены друг от друга на расстояние боль­

шее 0,5 км, съемки ведут покаждому 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.