1.4. Укрепление откосов и дна у подошв откосов струенаправляющих дамб

Для обеспечения устойчивости струенаправляющих дамб в период эксплуатации необходимо предусматривать надежное укрепление откосов и подошв дамб. Наиболее мощные укрепления устраивают с русловой стороны реки и в головах дамб. Эти участки подвержены воздействию воды, текущей с большой скоростью, а также воздействию волн и льда. Откосы, обращенные к пойме, обычно укрепляют более легкими покрытиями, назначаемыми в зависимости от размеров волн, которые возникают при ветрах, имеющих направление вдоль насыпи переходов.

Большое значение для защиты от подмыва имеет укрепление подошв дамб с русловой стороны реки и в голове верховой дамбы. На речной стороне происходит общий размыв дна, в голове – значительный местный размыв. Укрепления подошв дамб устраивают из камня, уложенного в призму, или в виде заанкеренных гибких тюфячных покрытий, постепенно опускающихся по мере размыва дна реки.

Правильное назначение типов укреплений откосов и подошв дамб зависит от многих факторов, к которым относят: скорость течения потока воды, толщину льда во время ледохода, высоту ветровых волн, высоту набега ветровых волн на откосы дамбы, ожидаемые размывы дна (общий и местный размывы) у подошв откосов и т.д.

В настоящее время в качестве укреплений применяют железобетонные, сборные и монолитные бетонные плиты, каменные наброски, гибкие тюфячные покрытия из железобетонных и бетонных плит, каменное мощение, асфальтобетонные плиты, габионы, тюфяки, хворостяные тюфяки, одерновку, посадку кустарников, лесопосадку и посев трав. Преимущественно применяют индустриальные типы укреплений, к которым можно отнести укрепления из железобетонных и бетонных плит, из каменных набросок, железобетонных тюфяков и некоторых других конструкций. Каменное мощение, габионы, хворостяные конструкции требуют для своего устройства больших затрат ручного труда, и поэтому эти типы укреплений применяют ограниченно, при небольших объемах работ.

Обычно, тот или иной тип укрепления принимают в зависимости от степени воздействия на откосы текущей воды, волн и ледоходов. Предварительно конструкция укрепления откосов дамб может быть назначена по рекомендациям приложения 3.

При проектировании дамбы должна быть установлена отметка верха укрепления ее откосов. Для верхового вылета струенаправляющей дамбы, эту отметку определяют по формуле (6), а для низового вылета – по формуле (7).

В целях предотвращения развития размыва дна в сторону дамбы подошву откоса струенаправляющей дамбы укрепляют (прикрывают) гибким тюфяком, который обычно устраивают из бетонных плит размером 0,5 0,5 0,12 м. При этом ширину гибкого тюфяка L_T по подошве откоса определяют из выражения

L_T = H , (8)

где Н – глубина потока воды у откоса дамбы, м;

m₀ – коэффициент заложения подошвы откоса, который принимают: при мелкозернистых грунтах (крупностью не более 0,7 мм) m₀ = 1,7; при крупнозернистых грунтах (крупностью до 7 мм) m₀ = 1,40.

Тюфяк оказывает влияние на формирование откоса при размыве, увеличивая его крутизну, поэтому иногда принимают m₀ = 1, тогда L_T = 1,4 Н.

Назначение типа укрепления откосов имеет непосредственную связь с затратами на устройство этих защитных сооружений. С экономической точки зрения нужно применять более дешевые типы укреплений, не требующие больших затрат ручного труда, с малым расходом бетона и арматурной стали. В тоже время, выбранные типы укреплений должны быть надежны в эксплуатации и долговечны.

Пример. Запроектировать поперечные профили для характерных сечений струенаправляющей дамбы и назначить тип укрепления откосов и их подошв.

Исходные данные. Результаты расчетов по определению размеров и отметок верха дамбы, выполненных в пункте 1.3.

За характерные поперечные сечения струенаправляющей дамбы принимаем: сечение I-I, проходящее через голову верхового вылета дамбы; сечение II-II, проходящее через тело дамбы и сечение III-III по оси мостового перехода, проходящее через корень дамбы (рис. 3.).

Дамба возводится из супесчаного грунта. Ширина дамбы поверху – 3 м; в голове дамбы устраивается круговая площадка и ее ширина увеличивается до 6 м. Отметка верха дамбы Д_В, которая определялась по формуле (6) равна 56,04 м.

Голова верхового вылета дамбы устраивается с более пологими откосами, крутизна откосов 1:4 (рис. 4, сечение I-I). На остальном протяжении дамбы крутизна откосов – 1:2 (сечения II-II и III-III).

Сопряжение струенаправляющей дамбы с подходной насыпью показано в поперечном разрезе на рис. 4 (сечение III-III). Конец моста (за задней гранью берегового устоя) находится на ПК 20+51,83. В соответствии с конструкцией и размерами устоя моста устанавливается точное положение оси струенаправляющей дамбы на трассе мостового перехода – на ПК 20+41,30.

Укрепления откосов верховой и низовой дамб приняты следующие. Откос, обращенный к руслу реки, подвергающийся волновому воздействию, динамическому воздействию плывущих льдин и действию текущей воды, укрепляется сборными железобетонными плитами размерами 2,5 3,0 0,15 м. Такой же тип укрепления откосов назначен в голове верхового вылета дамбы.

Откос дамбы, обращенный в сторону поймы, на который главным образом действуют волны, имеющие при направлении ветра вдоль трассы мостового перехода сравнительно небольшую высоту набега на откос, укрепляется более легкими сборными бетонными плитами с размерами 0,5 0,5 0,12 м (рис. 4, сечение II-II).

Подошвы откосов дамб со стороны русла реки и у головы верхового вылета дамбы укреплены тюфяком из бетонных плит, размерами 0,5 0,5 0,12 м, прикрепленным к бетонному упору на железобетонных сваях сечением 0,3 0,2 м. Ширина тюфяка из бетонных плит, зависящая от возможной глубины размыва дна поймы, принята в голове дамбы (рис. 4, сечение I-I) и на участке вблизи моста (рис. 4, сечение III-III) равной 6 м. На остальном протяжении откоса ширина тюфяка 3,8 м (рис. 4, сечение II-II).

Рис. 4. Поперечные сечения струенаправляющей дамбы: а­ – в голове дамбы;

б – на участке между головой и корнем; в – в корне дамбы; 1 - сборные железобетонные плиты 2,5 3,0 0,15 м; 2- тюфяк из бетонных плит 0,5 0,5 0,12 м; 3 - сборные бетонные плиты 0,5 0,5 0,12 м; 4 – упорная призма из камня

У подошвы откоса дамбы, обращенного к пойме, устраивается врезаемая в дно призма из камня, служащая упором для бетонного укрепления, лежащего на откосе (рис. 4, сечение II-II).