Выполнение берегоукрепительных работ в русле реки. Научная электронная библиотека
Назначение и виды береговых укреплений. Береговые укрепления возводят при коренном улучшении затруднительных участков в реках с различными типами руслового процесса. Они защищают берега рек от размыва течением, судовыми волнами, грунтовыми водами, а также от разрушения ледоходом. Береговые укрепления позволяют закрепить судовой ход у ведущего берега, ликвидировать источники поступления наносов в реку, предупредить повреждения гидротехнических сооружений у берегов, сохранить строения, земли и леса в прибрежной полосе реки.
Основная задача берегоукрепительных работ состоит в предотвращении размыва вогнутых берегов. Для этого проводится анализ русловых переформирований участка, чтобы установить протяжение подверженного размыву откоса берега, а также анализ гидрологических данных (высота уровня, скорость течения, количество наносов и др.), которые позволяют выбрать вид береговых укреплений и их конструкцию.
Различают береговые укрепления активного и пассивного действия. Первые заметно влияют на структуру потока в районе берега, а вторые – только защищают береговой откос от размыва.
Основными укреплениями, влияющими на структуру потока у берега, являются берегозащитные шпоры (короткие высокие полузапруды). Система таких шпор обычно располагается у вогнутого берега, способствуя уменьшению скоростей течения вдоль защищаемого берегового откоса, что приводит к уменьшению и даже к прекращению размыва берега, а в ряде случаев и к образованию нового берегового откоса после заполнения наносами промежутков между шпорами. Иногда шпоры возводят при строительстве полузапруд для обеспечения устойчивости противоположного легкоразмываемого прямолинейного или слабоизогнутого берега, чтобы обеспечить необходимый размыв дна в пределах судового хода.
Берегоукрепительные высокие шпоры особенно эффективны на малых и средних реках, где после непродолжительного высокого паводка с большими скоростями течения наблюдается длительная межень с малыми скоростями течения. На таких реках только в половодье наблюдается размыв берегов, который удается предотвратить такими шпорами.
Другим видом берегоукрепительных сооружений, влияющих на структуру потока, являются укрепления берега, создающие дополнительную шероховатость русла вблизи размываемого берега или непосредственно на его откосе. К таким укреплениям относятся: сквозные свайные ряды; свайные козловые кусты; гибкие металлические тюфяки из проволоки; искусственные водоросли и др. Основное назначение этих укреплений – уменьшение скоростей течения в районе берегового откоса созданием дополнительного сопротивления потоку.
Особенно хорошие результаты получаются при использовании таких укреплений на реках, где поток переносит большое количество наносов. В этом случае защита берега от размыва способствует отложению более крупных наносов в зоне расположения таких укреплений. В результате образуется устойчивый береговой откос, обеспечивающий благоприятные условия для судоходства.
Пассивными укреплениями, защищающими берега от размыва, являются береговые покрытия. Они закрепляют благоприятное для судоходства положение размываемого берега или защищают выправительные и другие сооружения от обхода потоком в местах их примыкания к берегу.
Береговые покрытия могут быть сплошными, закрепляющими береговой откос на всей длине его размыва, или ленточными, которые покрывают только отдельные по длине части берегового откоса (ленты) , расположенные через определенные расстояния.
Сплошные береговые покрытия оказываются наиболее эффективными при улучшении судоходных условий на реках со сравнительно невысоким, но продолжительным паводком и значительными скоростями течения. На таких реках размыв берегов происходит в течение длительного периода времени, поэтому предотвратить его разрушение удается только сплошным покрытием берега.
Сплошное укрепление берегового откоса при высоких и непродолжительных паводках требует больших затрат и может быть оправдано преимущественно в тех случаях, когда оно необходимо для нескольких отраслей народного хозяйства.
Расчет берегозащитных шпор. При расчете берегозащитных шпор сначала определяют их длину, высоту и расстояние между ними , а затем проверяют устойчивость крепления голов грунтовых шпор при обтекании их потоком и при воздействии на них ледовых нагрузок.
Длина каждой шпоры определяется очертанием создаваемого берегового откоса, т.е. расстоянием между существующей линией (урезом) берега и границей выправительной трассы, и составляет обычно 20-50 м (рис. 10.39). Расшифровка буквенных обозначений дана выше, применительно к формулам (10.44-10.50).
Рис. 10.39. Берегозащитные шпоры:
а – план расположения сооружений; б – продольный разрез по оси сооружения
Берегозащитные шпоры существенно выше, чем полузапруды меженного действия. Отметки гребней их голов обычно принимают без особого расчета на 2.5-3.5 м над проектным уровнем. При этом гребню шпоры конструктивно придается продольный уклон от 1:10 до 1:25 с подъемом к берегу, к которому они примыкают. Часто отметка гребня их корня совпадает с меженной бровкой берега.
Речной откос головы шпоры обычно имеет заложение от 2.5 до 3.0 , а заложения верхнего (напорного) откоса и нижнего (сливного) откоса зависят от технологии возведения и крупности грунта, из которого отсыпается тело сооружения. При намыве землесосом шпор из песка в поток со скоростью течения от 0.5 до 1.5 м/с заложение верхнего откоса составляет примерно 3-5 , а нижнего 5-15 .
При отсыпке тела сооружения с помощью одночерпаковых или многочерпаковых снарядов или пионерным способом с помощью бульдозеров, заложения откосов получаются существенно меньше. Приближенно можно принимать заложение верхнего откоса равным т в =т 0 + 0.5 , а нижнего – m н = m 0 +1.0 , где т 0 – заложение откоса из того же материала в спокойной (без течения) воде.
Расстояние между шпорами, расположенными на прямолинейном или слабокриволинейном участке русла (см. рис. 10.39, а), назначают равным критическому расстоянию, вычисляемому по выражению
, (10.44)
где: – коэффициент, показывающий, во сколько раз расстояние S кр от головы сооружения до точки пересечения кривой растекания потока с границей выправительной трассы больше длины шпоры l ш .
Коэффициент зависит от сопротивления русла движению потока, определяемого гидравлическим коэффициентом сопротивления
, (10.45)
где: С – коэффициент Шези;
В – бытовая ширина русла;
h с – средняя глубина в поперечном сечении.
Численное значение коэффициента определяется по номограмме (рис. 10.40), на которой h ш – средняя высота шпоры. Штриховая линия показывает последовательность при пользовании номограммой.
Рис. 10.40. График зависимости коэффициента
=
f
(B
,
,h
ш
/h)
При проектировании шпор на криволинейном участке вогнутого берега критическое расстояние находится по следующему выражению
.
(10.46)
Параметры и определяются по следующим формулам:
, (10.47)
, (10.48)
где: r 0 – осредненный радиус кривизны вогнутого берега (выправительной трассы) .
Проверка устойчивости крепления шпоры из каменной наброски сводится к определению диаметра камней, которые будут находиться в состоянии равновесия под действием течения в районе головы шпоры. Такой расчет можно сделать по формуле В.В. Баланина
, (10.49)
где: г – скорость течения около головы шпоры ;
– угол наклона речного откоса головы шпоры ;
к и – плотность, соответственно, камня и воды .
При этом скорость у головы шпоры определяют по формуле В.В. Дегтярева
, (10.50)
где: б – скорость течения в районе головы шпоры в бытовом состоянии при уровне, совпадающем с отметкой гребня головы шпоры ;
ш – площадь поперечного сечения, занимаемая телом шпоры ;
– полная площадь поперечного сечения в створе сооружения при отметке уровня воды вровень с гребнем головы шпоры .
При возведении шпор из грунта и других мелкообломочных материалов сооружения получаются достаточно массивными. Поэтому во время кратковременного ледохода возможны только местные повреждения верхового откоса в виде отдельных выпоров грунта выше места удара плывущей льдины. Чтобы обеспечить длительную работу, головная (верхняя по течению) шпора, воспринимающая основную нагрузку от ледового воздействия, делается более массивного профиля с укреплением верхового и низового откосов, а также гребня и головы сооружения.
Расчет береговых покрытий. При расчете берегового покрытия в первую очередь находят его длину и ширину и определяют крупность камня или толщину железобетонных плит, либо асфальтового тюфяка. Кроме этого, проверяется устойчивость укреплений на воздействие волн и ледовых нагрузок.
Для выбора укрепления размываемого берегового откоса, прежде всего, проверяют его на устойчивость от воздействия скоростей течения. Для определения скоростей течения в струе у берега строят натурные или теоретические планы течения на улучшаемом участке реки при расчетных уровнях воды: средневысокий уровень паводка и среднемеженный уровень воды. Если средневысокий уровень паводка выше отметок поймы, то за расчетный принимается уровень воды вровень с отметками пойменных или меженных бровок берега, так как в это время наблюдаются наибольшие скорости течения в меженном русле.
Полученные в результате построения планов течения значения скоростей течения в струе, примыкающей к береговому откосу, позволяют обоснованно выбрать такой тип укрепления берега, при котором будет обеспечена надежная защита берегового откоса от размыва потоком. При этом допускаемая скорость течения для выбранного укрепления должна быть больше максимальной расчетной скорости потока с некоторым запасом.
Таблицы значений допускаемых скоростей для различных типов укрепления берегов приведены в соответствующих технических условиях, ведомственных нормах и правилах проектирования береговых укреплений, например, в Руководстве по улучшению судоходных условий на свободных реках .
Длина укрепления берегового откоса устанавливается на основе анализа совмещенных планов участка реки и планов течения при характерных уровнях воды за несколько лет. При этом начало и конец укрепления выбираются с запасом в 15-20 м по сравнению с началом и концом зоны размыва берега.
Для определения ширины берегового укрепления откос разбивается на четыре зоны: I – зону подводного откоса (ниже низких меженных уровней); II – зону переменных уровней (во время весеннего и летне-осеннего паводков); III – зону наката волн и нагонных явлений; IV – зону надводного откоса (см. рис. 10.41).
Ширина крепления в каждой зоне равна
, (10.51)
где: Н i – высота зоны ;
m i – заложение (пологость откоса берега в зоне) .
Высоту первой зоны Н 1 которая является запасом в креплении надводного откоса над высотой наката волн на берег с учетом высоты ветрового нагона воды у берега, принимают согласно строительным нормам и правилам, как для сооружений III - IV класса , соответственно, не менее 0.5-0.3 м при вероятности превышения наибольшего уровня воды соответственно 3-10%.
Высота второй зоны Н 2 равняется сумме высот наката h н волны на откос и ветрового нагона воды h
. (10.52)
Рис. 10.41. Схема к расчету берегового укрепления (покрытия):
1 – первоначальное положения подводной части покрытия; 2 – береговое покрытие;
3 – укрепление горизонтального участка низкого (затопляемого) берега
При этом высоту наката волны вычисляют по формуле
, (10.53)
где: К ш – коэффициент шероховатости и проницаемости откоса или крепления ;
h ш и в – соответственно высота ветровой или судовой волны и длина волны ;
т – заложение откоса берега .
Высота ветрового нагона воды у берега
, (10.54)
где: K – коэффициент пропорциональности ;
в – расчетная скорость ветра на высоте 10 м от поверхности воды ;
D – длина разгона волны ;
h c – средняя глубина водоема вдоль линии разгона ;
– угол между нормалью к линии берега и направлением ветра .
Расчет на высоту наката ветровой волны и нагон воды выполняют только при укреплении берегов на устьевых участках больших рек, а на судовую волну – только на небольших реках и в узких судоходных рукавах разветвлений русла, а также на участках, где судовой ход проложен вблизи берега.
Высоту третьей зоны Н 3 определяют по данным многолетних наблюдений за уровнями воды по опорному гидрологическому посту как разность среднего из наибольших уровней весеннего паводка и низкого меженного уровня. Если средний из наибольших уровней паводка выше пойменного берега, то высоту третьей зоны находят как разность отметок поймы и низкого меженного уровня.
Кроме того, при такой низкой пойме величины H 2 и b 2 равны нулю, а ширина крепления b 1 заходит за бровку пойменного берега и принимается равной примерно 3-5 м .
Высота четвертой зоны H 4 равна сумме бытовой глубины h б у подошвы откоса при низком меженном уровне воды и глубины возможного местного размыва h p неукрепленного дна в том же месте после выполнения берегоукрепительных работ:
. (10.55)
Глубину местного размыва неукрепленного дна непосредственно около конца подводного крепления можно приближенно определить по формуле И.А. Ярославцева
, (10.56)
где: c – средняя скорость течения в струе у берега ;
m = ctg – заложение подводной части откоса берега ;
– угол между направлением течения при расчетном паводке и направлением берегового откоса (принимают не менее 30°) ;
d – диаметр частиц грунта на дне, который по кривой гранулометрического состава принимают соответствующим 85% обеспеченности (при d < 1 мм последний член в этой формуле можно не учитывать) .
Таким образом, полная ширина крепления берегового откоса
. (10.57)
При отсутствии необходимых данных для выполнения расчетов глубины местного размыва дна у низа крепления, ширина крепления у интенсивно размываемых крутых берегов доводится до линии наибольших глубин. Если подводный откос в нижней части заметно уполаживается, то крепление дна доводится до подошвы откоса с запасом 10-15 м .
Заложения откосов для надводного откоса при всех конструкциях укрепления, кроме биологических и каменной наброски, не должны быть круче 1:2 во избежание оползания укрепления откосов.
При наличии волнового воздействия на береговое укрепление масса камня, который будет находиться на откосе в состоянии предельного равновесия, определяется по формуле
, (10.58)
где: к и – соответственно плотность камня и воды ;
h в и в – соответственно высота и длина волны ;
т – заложение откоса каменной наброски .
Зная массу камня, который будет устойчив на откосе при воздействии волны, расчетная крупность (диаметр)
. (10.59)
Толщина крепления из наброски сортированного камня должна быть не менее t к 2.5 d к , а при использовании несортированного камня t к 3 d к .
Расчет крепления берега из железобетонных плит сводится к нахождению их толщины по формуле
, (10.60)
где: в – значение волнового противодавления ;
пл и – соответственно, плотность плиты и воды ;
– угол наклона защищаемого откоса берега к горизонту .
При использовании в качестве берегового укрепления гибких железобетонных покрытий их толщину определяют по формуле И.Я. Ярославцева
(10.61)
где: и K – коэффициенты, учитывающие соответственно сплошность покрытия и усилия от пульсационной нагрузки при волновом воздействии ;
c – средняя скорость течения в районе берега .
Значения коэффициентов и K приведены в табл. 10.1.
Волноотбойные стенки .
Отличаются такие стенки по функциям и условиям работы в зависимости от их расположения на защищенных (портовых) акваториях или на открытых побережьях.
Портовые вертикальные стенки. Помимо берегозащиты, часто служат и причалами для отстоя мелких судов. Работая в условиях сравнительно небольшого волнения (h =1,0–1,5 м), они относительно просты в устройстве.
Гравитационные стенки выполняют, как правило, из кладки бутобетонных массивов с каменной призмой и щебеночным контрфильтром (рис.), шпунтовые стенки – в виде заанкеренного больверка (рис.). Общим недостатком этих сооружений является их свойство отражать волны, что приводит к образованию толчеи на акватории порта.
а – портовая гравитационная из бетонных массивов; б – то же, шпунтовая с разгрузочной тыловой призмой; в – внепортовая без пляжа (бермы); г – то же, с пляжевой зоной; 1 – массивы; 2 – крепление откоса булыжником; 3 – анкерная тяга; 4 – шпунтовая стенка.
Внепортовые волноотбойные стенки работают в условиях штормового волнения открытых участков побережья. Они значительно сложнее и разнообразнее по устройству. С целью смягчения волновых ударов и снижения высоты всплесков, а также для отбрасывания массивов воды от защищаемого берега или сооружения лицевой грани стенок часто придается сложное криволинейное очертание, вырабатываемое в результате предварительных лабораторных исследований и изучения опыта эксплуатации существующих сооружений. Стенки подвергаются интенсивному истирающему воздействию песка и гравия во время штормового волнения, поэтому их лицевые грани покрывают соответствующей антиабразионной облицовкой. Интенсивность волнового воздействия в значительной степени зависит от наличия или отсутствия перед сооружением пляжной полосы, бермы или другой защитной зоны.
Стенки без пляжа (бермы) подвергаются особенно сильным волновым ударам, сопровождающимся высокими всплесками, большими размывающими скоростями и интенсивным стирающим воздействием твердых частиц. Возводят их при небольших волнениях. Для защиты от подмыва повышения устойчивости бермы либо заглубляют в грунт, либо опирают на мощный упорный массив, либо снабжают зубом (рис.).
Стенки с пляжной зоной (рис.) испытывают значительно меньшее воздействие волн, гасящих часть своей кинетической энергии и защитной пляжной зоне. При достаточной ширине пляжа такие стенки испытывают воздействие волн лишь при сильных штормах.
Стенки с защитной бермой возводят при отсутствии пляжной зоны. Берма ослабляет удар волны о стенку, однако не уменьшает истирающего действия твердых частиц, так как скорость и сила волнового потока в этих условиях могут заметно возрасти.
Стенка с береговым барьером испытывает смягченные удары волн и ослабленное воздействие потока. Конструктивно береговой барьер обычно выполняют в виде массивовой наброски.
Все типы волноотбойных стенок испытывают, помимо волновых нагрузок и воздействий распорное давление грунта со стороны берега.
Откосные берегозащитные сооружения и укрепления отличаются между собой, прежде всего конструкцией защитного слоя (одежды) откоса, выполняемой из камня, бетонных плит или массивов, различного рода синтетических материалов и т.п.
Каменно–набросанные откосные сооружения наиболее просты по устройству. Они представляют собой выровненную наклонную либо ступенчатую двухслойную (верхний слой из камня массой 0,75 – 100 кг, нижний – 30 кг) каменную наброску толщиной порядка 1, подстилаемую контрфильтром из щебня или гравия (рис.) на открытых побережьях масса камня, количество слоев и толщина наброски могут заметно возрасти.
Облицовка откосов одиночным или двойным булыжным, клинкерным или брусчатым (притесанные камни) мощением по гравийно-щебеночной подготовке (рис.) более сложна в изготовлении. Выполняют ее плоской, ломаной и криволинейных очертаний поперечного сечения. В связи с большой трудоемкостью в настоящее время облицовку применяют редко.
Покрытия откосов отличаются многообразием вариантов конструктивных решений (рис.): сборные бетонные или плоские железобетонные или ступенчатые плиты, асфальтобетонные покрытия, защитные покрытия из каменной выкладки с заполнением зазоров раствором, фасонные блоки и т.д. Для повышения волногасящих качеств покрытия его поверхность часто выполняют с искусственной шероховатостью в форме отдельных выступов, ступеней и т. п.
Массивовая кладка также находит достаточно широкое распространение в откосных берегоукрепительных сооружениях, как из массивов правильной формы, так и фасонных блоков. Располагают ее, как правило, на каменной призме с гравийно–щебеночным контрфильтром; может образовывать как плоскую, так и ступенчатую формы откоса.
Массивовая наброска, как правило, двухслойная, требует большей толщины защитного слоя, однако, имея большую пористость и в случае фасонных блоков повышенную зацепляемость и не реагируя на неравномерные осадки, является весьма надежным сооружением с высокими волногасящими качествами. Расход бетона на единицу длины сооружения из массивовой наброски удается заметно снизить, а подготовку над наброской существенным образом упростить и удешевить при использовании специальных фасонных блоков (рис.).
Комбинированные откосные сооружения состоят из отдельных частей рассмотренных выше конструкций. Сравнительно сложная технология возведения этих сооружений иногда оправдывается общими окончательными показателями технико–экономической целесообразности их строительства.
Буны, шпоры, траверсы. Эффективность наносоудерживающего действия бун зависит, прежде всего, от профиля (контура) сооружения.
Профиль буны на берегах с галечными наносами должен перекрывать своими контурами профиль равновесия устойчивого образования наносного материала, откладывающегося всегда с наветренной (верховой) стороны буны. Такое сооружение называется буной полного профиля (рис.). Если контур буны не перекрывает профиль равновесия пляжа по высоте (низкая буча) или длине (короткая буна), то такой пляж не сохраняется, наносной материал угоняется через сечение, не перекрываемое буной. В условиях песчаного берега наносы откладываются не только с наветренной (верховой) стороны буны, но главным образом в зонах с пониженными скоростями вдоль береговых течений с подветренной (низовой) ее стороны. По своему устройству буны могут быть гравитационными, свайными и комбинированными.
Гравитационные буны и шпоры могут быть в поперечном сечении откосного профиля: каменно–набросные, из массивовой наброски (из обычных или фасонных блоков), из местных материалов; вертикального профиля: из массивовой крупноблочной кладки (правильной или фасонной формы), из массивов–гигантов и т.п.
Свайные буны могут быть простейший однорядкой конструкции – из деревянных либо железобетонных свай или металлических труб и т.п.; двухрядной – с заполнением из песка, гравия, щебня, камня; сложной сборной свайно–стеночной – с пролетными перекрытиями из железобетонных брусьев, щитов и других элементов; комбинированными – гравитационные и свайные.
Подводные берегоукрепительные волноломы задерживают и сохраняют в пространстве между волноломом и берегом наносный материал, забсываемый штормовым волнением со стороны моря на огражденную защищенную акваторию.
Подводные волноломы: а – из бетонных массивов с переднее наклонной гранью (обычный гравитационный); б – зафиксированный колоннами – оболочками; в – двухкурсовый (двухъярусный); г – облегченной конструкции; 1 – берменные массивы; 2 – сваи.
Эффективность действия волнолома в большей степени зависит от отметки его гребня. При надводном положении гребня наносный материал перебрасывается через гребень с малой интенсивностью. При слишком низком заложении гребня возможен угон ранее отложившегося пляжевого материала, особенно песка. В строительной практике чаще всего встречаются гравитационные и набросные подводные волноломы.
Комбинированное сооружение бун с волноломами называют траверсами.
Гравитационные сооружения могут быть нескольких типов. Кладки из массивов массой до 100 т с передней наклонной гранью является наиболее распространенной в отечественной практике конструкцией (рис.) на плотных коренных породах массивы могут устанавливать непосредственно на дно, предварительно выровненное водолазами. При размываемых грунтах они располагаются на постели из камня массой до 100 кг с галечно–щебеночным контрфильтром толщиной соответственного порядка 1 и 0,5 м.
Берма сооружения в случае необходимости погружается берменными массивами или плитами. Для увеличения устойчивости массивы иногда фиксируют сваями (рис.). При значительных глубинах кладка может быть двухъярусной (рис.). Тонкостенные железобетонные конструкции (рис.) применяют реже.
Набросные подводные волноломы, встречающиеся чаще в зарубежной практике, состоят, как правило, из каменного ядра, покрытого массивами, фасонными блоками или плитами.
Современные технологии постоянно совершенствуются. Предлагая все новые и более доступные способы благоустройства окружающей среды. Когда речь заходит об укреплении береговой линии, специалисты предлагают большое количество различных вариантов. Каждый из них имеет свои достоинства и недостатки. Но самым оптимальным считается укрепление берегов габионными конструкциями. Материал прекрасно справляется с влиянием внешних факторов и предотвращает размывание и эрозию грунта. Что же такое габионы? Конструктивно это большие и весьма габаритные блоки, наполнение которых производится любыми сыпучими материалами. Преимущественно это галька, массивные камни или щебень.
Структура решает все
1. Устойчивость и прочность сетчатой структуры габионов предопределяет их эффективность против воздействия грунтовых вод и смещению почвенных слоев.
2. При этом, долговечность таких конструкций весьма внушительна. Берегозащитные укрепления прослужат не менее восьми десятков лет. Причина такой надежности - в заполняющей их растительности. С годами габионы становятся только прочнее.
3. Именно с помощью габионов можно создать идеальную непрерывную береговую линию, эстетичную и прочную, отлично удерживающую «большую» воду в обозначенных пределах.
4. Кроме того, габионы, за счет сетчатой структуры, совершенно не мешают формированию растительного ландшафта берега и не влияют на его разнообразие.
5. Если возникает необходимость в усилении защитных свойств укреплений, габионы можно легко сочетать с другими более традиционными способами и технологиями. Отлично совмещаются с габионами лиственничные террасы и георешетка.
Плюсы и минусы укрепления берега габионными конструкциями
Основными плюсами использования габионов для берегозащиты можно назвать:
- Беспорядочно переплетенные металлические или полимерные волокна образуют различные по высоте «емкости», которые больше похожи на матрас или ящик. Сами по себе они не настолько тяжелые, как может показаться. Поэтому уложить их в нужном порядке на берегу можно и без применения спецтехники.
- А вот заполнение инертными материалами - процесс куда более сложный и кропотливый. Зато в результате вы получаете практически монолитный слой, не восприимчивый ни к перепадам температур, ни к влажности, ни к любым подвижкам грунта.
Так мы работаем
Обращение
к нам —
первичная консультация
составление предварительного коммерческого предложения
Выезд специалиста для следующих работ
— Осмотр и замеры;
— Консультация архитектора / дизайнера
— Фото и видео фиксация;
— Составление Технического задания;
Берегоукрепительные работы – это мероприятия, проводимые в целях защиты берегов рек, каналов и водоемов от разрушения. Понятие берегоукрепительные работы обычно включает в себя комплекс работ по защите берегов главным образом от динамического влияния воды (воздействия волн, повышенной скорости течения и т.п.). Важность укрепления берегов каналов и рек в особенности возрастает при существовании пароходного движения, так как производимые пароходами волны являются главными разрушителями берегов. Следует учитывать, что берегоукрепительные работы не могут быть отделены от работ по выправлению русла рек. Берегоукрепительные работы, выполняемые в условиях легко разжижаемых и разрушаемых водой грунтов, входят в комплекс выправительных работ. Достаточно большие колебания уровня воды, наличие широких пойм, а также образование на многих реках наледей и донного льда существенным образом удорожают и осложняют проведение берегоукрепительных работ. Вновь построенные, строящиеся и намечаемые к строительству каналы ставят берегоукрепительные работы в ряд весьма сложных и ответственных работ в строительстве.
При проведении берегоукрепительных работ могут применяться самые различные строительные материалы: камень, кирпич, хворост, земля, сваи и т.д. Применяемый для фашинных работ хворост может быть разнородным или только ивовым. Разнородный хворост обычно используется лишь для тех частей укреплений берегов, которые постоянно находятся под водой. В Средней Азии и на Кавказе фашины нередко изготавливались из гребенщика, который достаточно хорошо сопротивляется гниению. Применяемые фашины из тростника в силу своей недолговечности рассматриваются исключительно как временные, непригодные для сколько-нибудь серьезных сооружений. Камни, используемые при берегоукрепительных работах, должны быть устойчивыми к размыванию. Наиболее пригодными для этих целей являются граниты, кварциты и плотные известняки. Земля употребляется при устройстве хворостяных сооружений в качестве балласта для погрузки хворостяной кладки в воду. Колья, используемые при хворостяных работах, изготавливаются из толстых ветвей и тонких стволов деревьев, а сваи - из круглого леса. Веревки (так называемые «снасти») при этом употребляются пеньковые, смоленые. Для вязки тяжелых фашин используется отожженная проволока. К основным берегоукрепительным работам на реках, производимым из вышеописанных материал
ов, относятся хворостяная выстилка, погружение тяжелых фашин, каменная наброска, каменная сухая кладка и одерновка откосов.
Выбор способа укрепления берегов зависит от , характера его разрушения, очертания берега в плане, режима и характера стока реки, а также имеющихся местных или легко доставляемых дешевых строительных материалов. Высота, до которой производится укрепление берега, напрямую зависит от уровней воды и льда. Верхние части берегов, находящиеся выше горизонта самых высоких вод обычно укрепляют только в тех случаях, когда они не защищены растительностью или разрушаются независимо от ее влияния. Разрушительное воздействие внешних влияний проявляется главным образом в нижней части берега - ниже горизонта «средних» вод. Поэтому берега укрепляют в основном в их нижней части. Для укрепления подводной части берега нередко применялись фашинные тюфяки с загрузкой их камнями, а также и просто каменная наброска.
При укреплении берегов каналов, как вариант, по урезу наинизшего горизонта воды в канале могут забиваться сваи. Непосредственно за ними могут закладываться доски, а за ними устраиваться призмы из сухой каменной кладки.
Отдельно следует написать об укреплении береговых откосов рек и каналов габионами. Укрепление откосов габионами состоит в следующем. Из стальной оцинкованной проволоки сплетаются формы-ящики, заполняемые в последствие камнями. Габионы (обычно призматической или цилиндрической формы) связываются между собой, в результате чего получается массив, достаточно хорошо сопротивляющийся сдвигу и размыву. Обычно из габионов сначала устраивают основание, а затем уже и саму рабочую часть берегоукрепительного сооружения. Основание нередко делается из относительно тонких габионов толщиной около полуметра. Рабочая же часть может состоять из габионов различных размеров, расположенных в один или несколько рядов, сообразно с высотой, которую ей желают придать.
В тех случаях, когда скорости течения невелики, для защиты от размыва пологих и достаточно широких подводных откосов берегов, состоящих из мелкопесчаных и илистых наносов, нередко применялись маты из тонких ивовых ветвей. Такие маты вязались на месте их укладки на суднах. Делались они шириной до пятидесяти метров. Судна передвигались вдоль берега, и маты постепенно спускались на подводные береговые откосы. Погружение таких матов производилось посредством наброски на них камней. Здесь же следует упомянуть и о практике проведения берегоукрепительных работ с использованием
Морей, озёр , водохранилищ , каналов и др.) от разрушающего воздействия волн, течений, напора воды и льда и других природных факторов. Берегоукрепительные сооружения возводятся для предупреждения разрушений берегов и затоплений населённых пунктов, промышленных объектов, дорог, мостов, линий связи, ценных лесных и сельскохозяйственных угодий, культурных и исторических памятников и т.п.
Требования, предъявляемые к берегоукрепительным сооружениям: эффективность работы и надёжность (долговечность) конструкций, простота устройства, возможность максимального использования местных строительных материалов и проведения ремонтно-восстановительных работ, экономичность.
Берегоукрепление производят в пределах акваторий портов и на открытых побережьях. В первом случае оно призвано защитить от размыва незастроенные участки береговой линии и обеспечить благоустройство территории порта. Во втором случае берегоукрепительные сооружения строятся для защиты от размыва участка сопряжения прибрежной полосы с курортными комплексами, населёнными пунктами, промышленными объектами, железными и автомобильными дорогами.
Укрепление берега особенно актуально при сооружении водоотводных каналов, водосбросов дамб , при строительстве опор, конусов мостов, насыпей для железнодорожных путей, автомагистралей.
По основному материалу берегоукрепительные сооружения подразделяются на деревянные, каменные, стальные, бетонные и железобетонные.
По характеру взаимодействия с водным потоком берегоукрепительные сооружения подразделяются на активные, использующие энергию потока на работу по намыву и сохранению береговых наносов, и пассивные, противопоставляющие водному потоку только прочность и устойчивость своей конструкции.
К активным берегоукрепительным сооружениям на морях и озёрах относятся наносозадерживающие полузапруды (буны), молы и волноломы, на реках – поперечные полузапруды, регулирующие дамбы, струенаправляющие щиты.
Пассивные берегоукрепительные сооружения на морях – волноотбойные стены, наброска из крупных блоков и фигурных массивов, на реках – каменная наброска, тюфяки, габионы, бетонные и железобетонные плиты и др.
Выбор комплекса берегоукрепительных сооружений и их типов зависит от рельефа берега, его гидрогеологического режима и геологического строения.
Мол – гидротехническое оградительное сооружение для защиты акватории порта от волнения, примыкающее одним концом к берегу. Одновременно мол может служить для размещения причалов и перегрузочных устройств.
В портах, расположенных на открытом берегу, сооружают два сходящихся или параллельных мола с воротами между ними (парные молы). Если порт расположен в бухте, берега которой частично защищают акваторию от ветра и волн, обычно ограничиваются одним молом. Конструкция и тип мола в основном определяются гидрологическим режимом и геологическими условиями района расположения порта.
Различают молы:
- откосного типа – сооружаемые наброской из камня или бетонных массивов;
- вертикального типа – в виде стенок, возводимых из каменной кладки, бетонных или железобетонных массивов;
- комбинированного типа (сочетание первых двух типов).
Головная (выдвинутая в море) часть мола делается на 1–1,5 м выше остальной, и на ней устанавливают сигнальный огонь или маяк.
Волнолом , или волнорез – гидротехническое сооружение на воде (в море, на озере, водохранилище или реке), предназначенное для защиты береговой линии или акватории порта от волн, течений, льда и наносов. От мола отличается тем, что не примыкает к берегу.
Различают волноломы гравитационного типа, свайные, плавучие, гидравлические, пневматические, оградительные (окруженные водным пространством) и берегозащитные (расположенные непосредственно у берега).
Щит струенаправляющий предназначен для направления потоков и увеличения пути движения сточных вод в сооружениях очистки.
Полузапруда (буна, поперечная дамба) – гидротехническое сооружение, предназначенное для регулирования режима водного потока и защиты морского или речного берега от размыва. Для устройства полузапруды применяют грунт, камень, бетон, фашины, габионы. Устанавливают полузапруды вертикально или под некоторым углом к берегу. Донные полузапруды служат для предохранения от размыва оснований береговых сооружений (дамб, подпорных стенок и др.).
В зависимости от целей и местных гидротехнических условий в берегоукреплении используются различные конструкции и материалы. Берегоукрепительные сооружения могут быть выполнены в виде стенок набережных или в виде укрепительных одежд, уложенных на соответствующим образом спланированный откос берега.
Откосное берегоукрепление может быть выполнено быстрее и со значительно меньшими затратами, чем сооружение стенок набережных. Однако берегоукрепительные сооружения этого типа не всегда могут быть применены. Необходимо иметь в виду, что если берег реки, подлежащий укреплению, достаточно высок и сложен слабыми горными породами, то для обеспечения устойчивости откоса потребуется выделить полосу территории значительной ширины (при высоте берега 15 м над уровнем воды и среднем уклоне откоса 1:3 потерянная полоса территории составит 45 м). Отказ от использования такой значительной полосы береговой территории при ограниченных размерах строительной площадки не всегда возможен.
Откосное укрепление берега также не может быть применено в случае необходимости использования береговой полосы для причала судов и организации погрузочно-разгрузочных работ.
При благоустройстве береговой полосы в пределах населённого пункта могут применяться как откосные берегоукрепительные сооружения, так и набережные стенки в зависимости от архитектурно-планировочного решения береговой полосы.
При проведении берегоукрепительных работ в зоне зелёных насаждений находят применение комбинированные двухъярусные берегоукрепительные сооружения, состоящие из низкой, затопляемой паводковыми водами подпорной стенки и откоса, закреплённого дерновым покровом и кустарниковой растительностью. Набережные такого типа, помимо их основного использования как берегоукрепительных сооружений, могут также служить для организации отдыха населения.
В комплекс городских набережных, помимо берегоукрепительных сооружений, входят специальные устройства в виде сходов – причалов, лестниц и др. Стенки городских набережных покрывают на уровне тротуаров карнизным камнем и ограждают решетками или парапетами.
Ю.В. Богатырева, А.А. Беляков
