1. ПОНЯТИЕ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА, ЕГО СОСТАВ И ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ

1.1. Понятие мостового перехода

При пересечении дорогой водного препятствия возводится комплекс инженерных сооружений, называемый переходом. По типу главного инженерного сооружения переходы могут быть мостовыми, тоннельными, паромными, может быть возведена фильтрующая насыпь. Тоннельные переходы в свою очередь разделяются на подземные и подводные, которые также имеют несколько разновидностей.

К средним относятся мосты длиной свыше 25 до 100 м; мосты длиной свыше 100 м, а также автодорожные (в том числе городские) длиной менее 100 м, но пролетами свыше 60 м относятся к большим. За длину моста принимают расстояние между концами береговых опор (закладных щитов).

В комплекс сооружений мостового перехода входят (рис. 1.1):

- собственно мост;

- пойменные мосты;

- насыпи подходов к мосту;

- струенаправляющие дамбы;

- срезки;

- отбойные дамбы;

- траверсы;

- оградительные валы;

- защитные и берегоукрепительные сооружения.

В зависимости от конкретных условий те или иные из перечисленных сооружений могут отсутствовать.

Собственно мост является сложным инженерным сооружением, перекрывающим, как правило, русло реки и участки пойм, непосредственно прилегающих к руслу. Воды реки проходят под мостом, как во время паводка, так и в период наинизшего уровня воды. Пойменные мосты, в соответствии с их названием, располагаются на поймах и служат для пропуска воды только во время паводка. Расчету и проектированию несущих конструкций мостов посвящены специальные курсы.

Насыпи подходов к мосту отличаются от обычной насыпи полотна дороги тем, что располагаются в пределах зоны подтопления паводковыми водами. Струенаправляющие дамбы служат для возможно более плавного направления паводковых вод, проходящих в пределах пойм, в отверстие моста и предотвращения нежелательного местного размыва под мостом. Срезка представляет собой искусственное уширение русла в подмостовой зоне. Отбойные дамбы предназначены для отжима мощных пойменных течений от конусов и устоев. Траверсы выполняют ту же функцию по отношению к насыпям подходов. Оградительные валы применяются на так называемых блуждающих реках для предотвращения или ограничения смещений русла.

Рис. 1.1. Схематический план мостового перехода

Перечисленные сооружения (кроме срезки) представляют собой земляные незатопляемые дамбы, откосы которых могут быть укреплены.

К защитным и берегоукрепительным сооружениям относятся :

- продольные затопляемые дамбы;

- поперечные шпоры;

- полузапруды;

- укрепление берегов в виде подпорных стенок, тюфяков.

Продольные затопляемые дамбы применяются для регулирования русловых процессов и перемещения наносов в желаемом направлении. Поперечные шпоры представляют собой сооружения, выполненные в виде земляных укрепленных насыпей или из бетона, железобетона, каменной наброски, габионной кладки. Поперечные шпоры выступают в русло от защищаемого берега и наклонены вниз по течению. Отметка верха шпор соответствует отметке бровки русла. Полузапруды сходны со шпорами, но отличаются меньшей высотой и бывают частично или полностью затоплены потоком, проходящим в бровках русла.

Укрепление берегов, а также откосов струенаправляющих дамб, подходных насыпей, траверсов может иметь различную конструкцию от засева трав до каменной наброски, мощения, устройства монолитного или сборного покрытия из железобетона. Наиболее серьезным берегоукрепительным сооружением является подпорная стенка или набережная.

Все перечисленные элементы мостового перехода взаимодействуют с водным потоком, который может нанести им повреждения или полностью разрушить.

При проектировании мостового перехода решаются следующие задачи:

• обеспечение пропуска через водное препятствие автомобильной (или железной) дороги заданной категории;

• устойчивость перехода против разрушающего действия речного потока;

• обеспечение беспрепятственного прохода судов под мостом;

• обеспечение оптимальных экономических показателей всего комплекса сооружений при строительстве и дальнейшей эксплуатации;

• обеспечение экологических требований.

1.2. Проектно-изыскательские работы

В общем случае проектирование мостового перехода выполняют в три стадии:

• технико-экономическое обоснование (ТЭО) или технико-экономический расчет (ТЭР);

• проект (П);

• рабочая документация (РД).

На стадии ТЭО (ТЭР) выполняется комплекс геодезических, геологических и гидрометеорологических изысканий для выявления принципиальных проектных и технических решений и определения стоимости объекта.

На стадии проекта (П) определяется отверстие моста, схема разбивки на пролеты, параметры регуляционных и защитных сооружений, Изыскания на стадии проекта (П) выполняют в случаях, когда в процессе проектирования выявляются дополнительные обстоятельства, требующие уточнения положения створа перехода.

Перед разработкой рабочей документации изыскательские работы выполняются если местоположение оси мостового перехода и гидрологические условия изменились по сравнению с предыдущей стадией. Они предназначены для уточнения и детализации исходных данных, полученных на первых двух стадиях проектирования.

Трехстадийность проектирования практикуется при пересечении рек с шириной русел 100-200 м и более, а также в сложных ситуационных, климатических, гидроморфологических, и прочих условиях. В случае несложных проектных решений проектирование мостового перехода осуществляется в две стадии: (ТЭО или ТЭР) и проект (П).

Обычно, малые и средние мостовые переходы проектируются в составе дороги, и выбор места перехода обусловлен оптимальным вариантом прохождения ее трассы. Местоположение больших переходов, как правило, определяет не направление проектируемой дороги, а комплекс условий перехода через водную преграду.

Первоначально по картам намечаются створы возможных вариантов перехода и отбираются наиболее конкурентоспособные для последующего обследования. Трасса мостового перехода назначается с учетом комплекса требований, главные из которых:

• участок русла реки в месте перехода должен быть по возможности прямолинейным или представлять собой плавную излучину;

• на участке перехода направления течений в русле и на пойме должны быть параллельными и мало изменяться с изменением уровня воды;

• мостовой переход следует располагать перпендикулярно к направлению пойменного и руслового потоков;

• переход необходимо располагать на участке рек с наиболее узкими поймами, расположенными на высоких отметках, незаболоченными, без озер, проток и стариц;

• мост надо располагать перпендикулярно к направлению судовых и плотовых ходов;

• при пересечении пойм следует избегать пересечения озер, болот, староречий и активных проток;

• косое пересечение реки, а также расположение моста на кривой должны быть обоснованы сравнением вариантов;

• в суровых климатических условиях следует избегать участков, где возможно образование наледей.

После выбора варианта (или нескольких вариантов) производятся изыскания, которые делятся на три этапа: подготовительный, полевой и камеральный.

В подготовительный период до начала полевых работ должны быть собраны следующие материалы:

• картографические и топографо-геодезические в масштабе М 1:10000 – 1:1000000;

• гидрологические из соответствующих официальных и научных изданий;

• метеорологические характеризующие климат района, осадки, температурный режим воздуха, максимальные скорости и направления ветров, толщина снежного покрова и льда;

• геологические о грунтах русла реки и поймы, об уровнях и режиме подземных вод, о наличии в районе перехода местных дорожно-строительных материалов, о сейсмичности района;

• о судоходстве и сплаве на реке;

• сведения экономического характера.

Полевые работы по объему и характеру зависят от сложности и степени изученности района изысканий, стадии проектно-изыскательских работ и сроков разработки проекта.

Значительный объем проектно-изыскательских работ направлен на определение максимального расхода при паводке заданной вероятности превышения и определения отметки соответствующего уровня воды. Максимальный паводковый расход и его уровень определяют основные размеры всех элементов мостового перехода. Окончательное проектное решение мостового перехода базируется на прогнозе прохождения высокого половодья в течение эксплуатационного периода, на который рассчитан переход.

Элементы мостового перехода взаимодействуют с водным потоком, который может нанести им повреждения или полностью разрушить именно во время паводка. Разрушительная сила потока зависит от многих природных факторов, совокупность которых можно обозначить понятием общей гидрологии суши. Это широкое понятие включает такие разделы как: круговорот воды в природе, атмосферные осадки и испарение, водные ресурсы, речная система, питание и водный режим рек, ледовые явления на реках, наледи и т.п. Для проектирования конкретного мостового перехода необходим значительный объем данных о режиме реки, территории с которой она собирает воду, климатических условиях и т.п. Сбор и анализ этих данных производится при составлении проекта мостового перехода.

9