ИЗЫСКАНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

2.1  Комплекс сооружений мостового перехода

Мостовым переходом называется комплекс сооружений, возводимых в границах разлива высоких вод при пересечении железной дорогой постоянного водотока или другого водного препятствия мостом. Мостовой переход в общем случае включает следующие сооружения (рис. 2.1): мост -7, подходные насыпи -2; регуляционные -3, 4 и укрепительные -5 сооружения.

Рисунок 2.1 – Сооружения мостового перехода

Мост перекрывает во время высокой воды часть живого сечения реки. В эту часть входит русло — самая глубокая часть живого сечения, где вода течет постоянно, включая длительный период малой водности реки — межени, во время которой река питается главным образом подземными водами (см. на рис. 2.1, а уровень меженных вод УMB — средний уровень воды в реке после спада половодья^[1]). Кроме того, мост обычно перекрывает некоторую часть пойм, периодически заливаемых высокими водами во время половодий или паводков ^[2] (см. уровень высоких- вод УВВ на рис. 2.1, а).

 

Подходные насыпи располагаются на поймах. Они должны возвышаться над уровнем высоких вод половодий и паводков весьма малой вероятности превышения, а их поперечный профиль, состав грунтов, прочность основания, тип и мощность укрепления откосов должны обеспечивать устойчивость и неразмываемость земляного полотна во время половодий и паводков»

Регуляционные и укрепительные сооружения устраивают для обеспечения плавного пропуска пойменных вод через отверстие моста (струенаправляющие дамбы), отжима пойменных течений от подходных насыпей (траверсы) и отвода русла от сооружений (укрепление берегов). В ряде случаев на мостовых переходах для уменьшения отверстия моста применяют частичную срезку пойм у моста.

Иногда, для улучшения условий пропуска воды через отверстие моста прибегают к спрямлению русла, оно может потребоваться также с целью предупреждения подмыва подходной насыпи.

Размеры и удельный вес стоимости отдельных сооружений мостового перехода зависят от характера водотока. На равнинных реках основными сооружениями перехода являются мост и пойменные насыпи. Насыпи имеют обычно большое протяжение, длина же моста составляет на этих реках, как правило, небольшую часть всей длины перехода. Регуляционные сооружения имеют по сравнению с насыпями подходов небольшую длину.

На предгорных реках с блуждающими (быстро меняющими конфигурацию) руслами поймы часто отсутствуют. Речной поток переносит много наносов, особенно во время паводков. При устройстве мостового перехода через такую реку в случае стеснения ее подходами необходимо обеспечить пропуск под мостом через суженное живое сечение значительного количества наносов, которые выше по течению от оси перехода перемещаются по широкому фронту. Это требует устройства регуляционных сооружений, которые должны иметь значительную протяженность вверх от оси моста и мощное укрепление, чтобы противостоять разрушающему действию быстро протекающих русловых деформаций. В результате стоимость регуляционных сооружений на предгорных реках может иногда превосходить стоимость моста с подходами к нему.

На горных реках, которые текут в узких долинах с большой скоростью и перемещают по дну крупные камни, стеснение потока подходными насыпями, как правило, нерационально, так как стоимость подходов и мощных регуляционных сооружений для направления потока под мост оказывается весьма значительной. Кроме того, в этом случае возрастают эксплуатационные расходы, связанные с пропуском паводка через мостовой переход. Поэтому на мостовых переходах через горные реки в большинстве случаев подходные насыпи с регуляционными сооружениями отсутствуют, и мост перекрывает всю ширину.

2.2 Назначение и комплекс изыскательских работ

Требования к мостовому переходу. Мостовой переход должен обеспечивать:

а) безопасный и бесперебойный пропуск поездов с установленными скоростями. Для этого мост должен обладать соответствующей грузоподъемностью, а продольный профиль и план перехода — удовлетворять нормам проектирования железных дорог данной категории;

б) безопасный для сооружений мостового перехода пропуск речного потока при расчетных уровнях высоких вод. Этим требованием определяется главный размер мостового перехода — отверстие моста, а также тип и глубина заложения фундаментов опор моста; высота подходных насыпей, крутизна и тип укрепления их откосов; вид, размеры и тип укрепления регуляционных сооружений. Устойчивость перехода перед разрушающим действием речного потока в большой степени зависит от выбранного места мостового перехода;

в) беспрепятственное движение судов и плотов на судоходных и сплавных реках, а также безопасный для сооружений мостового перехода пропуск ледоходов. Для удовлетворения этих требований должны быть обеспечены соответствующие подмостовые габариты: высота моста, число и величина судоходных пролетов, минимальные размеры пролетов по условию беззаторного пропуска ледохода. Степень удовлетворения указанных требований зависит также от направления оси моста на выбранном для перехода участке реки;

г) удовлетворение нужд экономики, связанных с использованием реки, а также соблюдение требований охраны природы. Это может потребовать уменьшения стеснения реки насыпями подходов, т. е. увеличения отверстия моста, с целью сокращения площадей и строений, затапливаемых рекой, разливающейся перед мостом во время половодья. Обеспечение интересов рыбного промысла, сохранения флоры и фауны в пойме реки может повлиять на выбор места мостового перехода.

Учет всех указанных требований, которым должен удовлетворять мостовой переход, следует производить, обеспечивая при этом наименьшие суммарные расходы по строительству и эксплуатации сооружений мостового перехода. Решение этой задачи требует, как правило, разработки ряда вариантов, отличающихся местом пересечения реки, отверстием моста, разбивкой его на пролеты и другими элементами.

Для назначения этих вариантов и проектирования мостового перехода необходим комплекс изыскательских работ, в результате которых получают данные о топографии, инженерно-геологических условиях района перехода, гидрологическом режиме и русловом процессе пересекаемого водотока, а также о наличии строительных материалов и другие данные, необходимые для составления проекта организации строительных работ и сметы.

Проектирование мостового перехода, как правило, выполняют в две стадии:

1) проект;

2) рабочая документация.

Перед составлением проекта производят весь комплекс топографических, инженерно-геологических и гидрологических изысканий. Перед разработкой рабочей документации, как правило, выполняют необходимые для этой стадии топографические, инженерно-геологические, а в отдельных случаях также и гидрологические работы, объем которых определяется в результате рассмотрения и утверждения проекта.

В случаях несложных проектных решений может разрабатываться одностадийный рабочий проект мостового перехода, для которого выполняют все необходимые изыскательские работы. В сложных случаях разработке проекта перехода предшествуют предпроектные разработки. Объем изыскательских работ для предпроектных разработок устанавливается в зависимости от характера проектируемого мостового перехода.

2.3  Выбор места мостового перехода

На выбор места перехода влияют:

- общее направление проектируемой линии;

- морфологические и гидрологические характеристики реки;

- инженерно-геологические условия;

- требования судоходства и сплава.

По условиям увязки с общим направлением линии желательно обеспечить наименьшее отклонение места перехода от кратчайшего направления трассы. Это требование особенно важно при проектировании магистральных железных дорог высокой грузонапряженности. Однако, чем выше стоимость мостового перехода, тем целесообразнее может быть выбор места перехода в более благоприятных условиях, обеспечивающих существенное снижение его стоимости, даже если это приводит к некоторому удлинению трассы.

Решение выбирают по результату технико-экономического сравнения вариантов, учитывающего как строительную стоимость перехода, так и стоимость прилегающих участков трассы между общими точками для всех вариантов, а также эксплуатационные расходы, зависящие от длины и профиля трассы и включающие расходы по переходу, которые могут быть различны в вариантах.

Участок русла реки в месте перехода должен быть устойчивым, плесовым, 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. Ось перехода не следует располагать на перекатном участке реки, в местах образования наледей, заторов или зажоров льда, а также в местах, где река имеет рукава или острова.

На участке перехода поймы должны быть наиболее узкими, расположенными на высоких отметках, незаболоченными, по возможности без озер, проток и староречий. Соблюдение этого условия уменьшит протяжение и высоту подходных насыпей к мосту и сократит размеры регуляционных сооружений или в них не будет необходимости.

Следует избегать пересечения рек непосредственно ниже устья притоков во избежание скопления наносов под мостом. Это требование особенно важно на горных реках, так как они выносят большое количество крупнообломочного материала, который может загромоздить живое сечение реки у моста.

Ось перехода следует располагать, как правило, нормально к направлению руслового и пойменного потоков при расчетном паводке, при этом отверстие моста и размеры регуляционных сооружений будут минимальными. Если направления пойменного и руслового потоков непараллельны, ось перехода располагают нормально к среднему направлению более мощного из потоков.

Ось перехода в пределах ширины разлива высоких вод должна быть по возможности прямой. Это сократит длину пойменных насыпей. На активно работающей пойме при повороте трассы от моста вниз по течению образуются водные «мешки», создающие угрозу прорыва насыпи и затрудняющие слив воды с поймы в отверстие моста (участок а на рис. 2.2).

Рисунок 2.2 -  Варианты трассы мостового перехода

При повороте трассы от моста вверх по течению вдоль пойменной насыпи возникают сильные течения (на участке б на рис. 2.2), что потребует более сложных средств защиты насыпи от подмыва.

Из трех вариантов участка трассы, показанных на рис. 2.2, вариант III имеет лучшие показатели мостового перехода, хотя при этом несколько удлиняется трасса проектируемой дороги между общими точками А и Б.

По инженерно-геологическим условиям преимущество имеют участки реки, где коренные и плотные породы, могущие служить основанием фундаментов опор моста, залегают неглубоко, а напластование пород исключает их смещение. Не рекомендуется располагать мостовой переход на участках с карстовыми явлениями или сложенных гипсом и другими выщелачиваемыми породами. Следует избегать положения трассы перехода, при котором пересекаются оползневые косогоры надпойменной террасы.

Мостовой переход через судоходные и лесосплавные реки должен удовлетворять требованиям соответствующих норм проектирования:

а) на участке реки в месте перехода расположение берегов, направление течения и оси судоходных ходов должны быть по возможности параллельны, при этом мост следует располагать нормально к направлению течения. Отклонение оси моста от нормали к направлению течения без увеличения ширины габарита судоходных пролетов допускается не более 5°. Косина перехода более 5° допускается при условии увеличения ширины подмостового габарита;

б) русло реки должно быть устойчивым, позволяющим удерживать судовой ход без перемещений его по ширине реки от одного берега к другому и не допускающим изменений глубин, влияющих на судоходство;

в) мост должен быть расположен по возможности на прямолинейном участке реки, на котором не производятся дноуглубительные работы, и удален от перекатов. Длина прямолинейного участка, а также расстояние от моста до перекатов должны быть с верховой стороны не менее чем в три раза, а с низовой — не менее чем в полтора раза больше максимальной длины буксируемого каравана судов или плота. Большее расстояние вверх по течению требуется потому, что при движении каравана сверху вниз обеспечить направление движения буксируемых барж (плотов) через середину судоходного пролета труднее, чем при подъеме каравана вверх по течению.

При пересечении реки вблизи проектируемого гидроузла трассу перехода располагают с учетом проекта строительства этого гидросооружения. Если по условиям подхода трассы железной дороги к створу плотины возможно проложить переход по плотине, то такое решение обычно рассматривается в проекте плотины.

Мостовые переходы в зоне водохранилищ и нижних бьефов плотин проектируют с учетом бытового и измененного плотиной режима реки. При этом возможны следующие случаи:

а) мостовой переход располагается в нижнем бьефе плотины; в этом случае место перехода назначают вне зоны сосредоточенного размыва русла за плотиной;

б) переход располагается в пределах распространения подпора; в этом случае следует стремиться к сооружению перехода в наиболее узком месте водохранилища (например трасса Байкало-Амурской магистрали при пересечении водохранилища Зейской ГЭС);

в) переход располагается в верхней части водохранилища, где возможны заторы льда; в этом случае следует установить границы заторов и располагать мостовой переход вне их.

При соблюдении общих требований, которые рассмотрены выше, выбор места мостового перехода на реках с различными типами русловых процессов должен производиться с учетом особенностей этих рек.

На равнинных реках с периодически расширяющимися руслами коренное русло следует пересекать нормально к его берегам (рис. 2.3). На судоходных реках при медленном движении побочней необходимо также, чтобы меженное русло пересекалось на прямолинейном или слабо изогнутом его участке. Это обеспечивает нормальное расположение моста к судовому ходу.

Рисунок 2.3 - Расположение мостового перехода на реке с периодически расширяющимся руслом

 

На равнинных реках с меандрирующими руслами целесообразно пересекать русло в середине старой меандры, прижатой к надпойменной террасе (рис. 2.4, I вариант).

Рисунок 2.4 - Варианты пересечения реки с меандрирующим руслом

Этот участок русла можно стабилизировать путем укрепления вогнутого берега. Не рекомендуется пересекать меандрирующее русло на прямолинейном участке (рис. 2.4, II вариант), так как с течением времени пря образовании меандра ось моста может оказаться расположенной косо по отношению к руслу.

При пересечении рек с блуждающими руслами по возможности следует размещать мостовой переход вне зоны блуждания. Если это приводит к значительному удлинению трассы, то желательно пересекать реку на участке, где ширина зоны блуждания наименьшая. При этом ось перехода должна располагаться нормально к границам зоны блуждания, не считаясь с расположением рукавов и проток при меженном уровне воды, так как они в срав­нительно короткий срок изменяют свое положение.

В практике проектирования мостовых переходов есть много примеров того, как правильный выбор места перехода обеспечивал существенное уменьшение его стоимости. На старом, ныне затопленном переходе Днепра у Кичкаса, где река протекала в глубоком русле, сжатом крутыми скалистыми берегами при полном отсутствии пойм, мост имел отверстие 180 м, а у Днепропетровска (60 км выше по течению) отверстие моста через р. Днепр достигает 1200 м.

Наряду с этим известны случаи, когда стремление всячески сократить стоимость перехода приводило к неоправданному удлинению трассы. На рис.2.5 показан переход через р. Енисей у Красноярска по проекту 1900 г. при размерах движения 3 пары поездов в сутки. Мост был расположен в узком месте реки и имел 6 пролетов.

Рисунок 2.5 - Схема перехода р. Енисей у Красноярска

Если бы пересечь реку ниже по течению мостом 6—7 пролетов (штриховая линия на рис. 2.5), то пробег поездов сократился бы почти на 3 км. Общее удорожание строительства перехода достигло бы 5%, это многократно окупилось бы уже в 1912 г..

 

ЛЕКЦИЯ №2

План лекции

2.4  Топографо-геодезические и инженерно-геологические работы

2.5 Определение расчетного судоходного уровня

3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ МОСТОВ

3.1 Особенности гидравлического расчета отверстий средних и больших мостов

3.2 Определение отверстий мостов с учетом размыва подмостового русла

3.3 Технико-экономические предпосылки выбора оптимального отверстия моста

3.4 Расчет размыва по допускаемым скоростям течения

 

2.4  Топографо-геодезические и инженерно-геологические работы

Для разработки вариантов пересечения реки, проектирования моста, подходов к нему и регуляционных сооружений необходимы подробные планы участка реки и прилегающей местности в зоне намечаемого мостового перехода.

Для этих целей производятся следующие топографо-геодезические работы: съемка генерального плана мостового перехода (рис. 2.6) поперек реки в пределах разлива (с запасом 1—2 м над наивысшим уровнем воды) и вдоль реки вверх но течению на 1—1,5 ширины разлива, а вниз по течению на 0,7—1 ширины разлива; съемка детальных планов в необходимой полосе, непосредственно прилегающей к оси перехода, на всю ширину разлива реки поперек ее долины и вдоль реки выше и ниже по течению на 1—1,5 длины отверстия моста, но не менее чем по 100 м в каждую сторону от оси мостового перехода.

 

Рисунок 2.6 - План мостового перехода

Генеральный план в зависимости от ширины разлива снимается в масштабах от 1:1000 до 1:10000. Весьма эффективна для получения таких планов аэрофотосъемка, а в горной местности и фототеодолитная съемка. Детальные планы снимаются для всех конкурентных вариантов мостовых переходов в более крупных масштабах 1:500—1:2000 с сечением горизонталей через 0,5 — 1,0 м.

В тех случаях, когда собранные о реке данные указывают на интенсивный русловой процесс, для прогнозирования русловых деформаций производят в дополнение к съемкам детальных планов многократные съемки русл. Например, при побочневом типе руслового процесса (периодически расширяющиеся русла) русло снимают в горизонталях по окончании паводка на протяжении четырех побочней для фиксации наибольших глубин, образовавшихся при проходе паводка в плесовых лощинах. На меандрирующих реках русловую съемку выполняют по окончании паводка в пределах пересекаемой трассой излучины и двух смежных с ней — верховой и низовой.

Инженерно-геологические обследования участка реки, пойм и склонов в пределах намечаемых вариантов мостового перехода имеют целью установить условия залегания и инженерно-геологические свойства грунтов речной долины для проектирования основных сооружений мостового перехода, сведения об аллювиальных отложениях реки для оценки возможных русловых деформаций и возможности допущения размыва под мостом, а также выявить условия использования местных строительных материалов в районе перехода.

 

Инженерно-геологические обследования включают инженерно-геологическую съемку и необходимые разведочные работы для составления геологического и геолого-литологических разрезов речной долины вдоль оси перехода, а в необходимых случаях и поперечных разрезов для выявления поперечного наклона напластований. Весьма эффективны для этих целей современные методы электроразведки, а также магнитные и другие геофизические методы инженерно- геологической разведки.

При значительном протяжении пойменных насыпей существенное значение приобретают также обследования, необходимые для решения вопросов обеспечения устойчивости пойменных насыпей и отыскания земляных карьеров.

Наряду с топографо-геодезическими и инженерно-геологическими изысканиями на пересекаемых водотоках производятся инженерно-гидрологические работы.

Инженерно-гидрологические работы выполняют с целью изучения режима реки и определения необходимых расчетных гидрологических характеристик для проектирования сооружений мостового перехода. При этом должны быть изучены условия возможного изменения с течением времени естественного русла.

Инженерно-гидрологические работы состоят из гидрометрических и морфо- метрических работ. При изысканиях мостовых переходов стремятся ограничиться производством морфометрических работ, менее трудоемких и доступных к выполнению в беспаводочный период. Однако ограничиться этими работами возможно лишь в условиях, когда вблизи проектируемого перехода имеются постоянные гидрологические посты, материалы наблюдений которых обеспечивают надежное определение расчетных гидрологических характеристик, либо когда вблизи проектируемого расположен существующий переход, нормальная работа которого проверена за период эксплуатации и размеры сооружений которого могут служить аналогом для проектируемого, либо, наконец, когда мостовой переход располагается на участке реки с небольшими поймами.

В остальных случаях необходимо производство гидрометрических работ, которые определяют характеристики гидрологического режима водотока в период половодья или паводка. В ряде случаев применяют смешанные гидроморфометрические изыскания, выполняемые в весенне-летний период. Производство морфометрических изысканий в зимнее время не рекомендуется, за исключением тех районов, где проведение работ зимой значительно облегчается, а также если не требуется изучение зимнего режима рек.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться: