книги / Переходы через водотоки
..pdf(:Ё£8 ' 535 |
— ъ-10 |
82.8-11 |
|
|
|
||||
Рис. V-4. Макет инженерно-геологической карты масштаба 1 :2000 по участку мо |
|||||||||
I — русло реки; |
II — бечевник; |
стового |
перехода; |
|
|
надпой |
|||
III — осередок; IV — пойма; V — вторая |
|||||||||
менная терраса; |
VI — третья |
надпойменная терраса; |
VII — коренной |
склон пра |
|||||
вого берега долины; hQ4— отложения |
болот; dpQ4— оползневые массы; |
alQ4 — |
|||||||
современный аллювий; |
dlQ4 — современный делювий; |
alQ3 — аллювий второй над |
|||||||
пойменной террасы; alQ2 — аллювий третьей надпойменной террасы; |
Сп — отло |
||||||||
жения меловой |
системы; Л — Б — трасса |
линии (цифры — пикетаж, |
кружки — |
||||||
|
|
|
|
скважины) |
|
|
|
||
1 — гравий и гравелистый |
песок; |
2 — песок; |
3 — суглинок; |
4 — глина; 5 — торф |
(болото); |
||||
6 — действующий овраг; 7 — конус выноса оврага; |
8 — подмывы берегов и сплывы; 9 — ополз |
ни; 10 — р а з м ы в д н а р у с л а ; 11 — отметка уст ья с к в а ж и н ы
Когда «есущими будут пласты лессовых или набухающих грун тов, определяют относительную просадочность или параметры на
бухания |
глинистых грунтов и их прочность при полном водонасы- |
щении. |
91 |
Количество испытаний грунтов каждогонесущего пласта в ла боратории и массиве должно быть достаточным для статистической обработки частных величин показателей и для получения расчетных значений угла внутреннего трения, сцепления, модуля деформации, относительной просадочности, параметров набухания грунтов. При выборе варианта мостового перехода число частных значений пока
зателей определяемой величины принимают не |
меньшим |
20— 15 |
для каждого инженерно-геологического элемента |
(пласта, |
линзы |
пород и др.). |
|
|
Воды русла реки и всех гидравлически самостоятельных подзем ных водоносных горизонтов, вскрытых выработками, анализируют для определения их агрессивности по отношению к бетону.
Если скважины пройдут соле- и гипсоносные породы, устанавли вают свойства агрессивности последних.
На карьерах и месторождениях ископаемых строительных мате риалов, согласованных с землепользователями и местными совета ми, перспективных по качеству и запасам полезного ископаемого, по транспортной доступности и условиям разработки, выполняют разведку и опробование с детальностью по категории Сь
По результатам выполненных работ составляют карту размеще ния месторождений строительных материалов и грунтов для гидро намыва насыпей и дамб, паспорта согласованных месторождений, инженерно-геологические карты масштабов от 1 :25 000 до 1 : 1000, геологические и геофизические профили и разрезы по вариантам перехода. Составляют ведомости анализов грунтов, материалов и воды, (паспорта испытаний грунтов, пояснительную записку по срав нению инженерно-геологических условий створов и обоснованию выбора оптимального варианта.
На рис. V-4 показан макет инженерно-геологической карты мас штаба 1 :2000, который целесообразно рассматривать совместно с геологическим разрезом по створу этого же мостового перехода (рис, V-5). Меженный урез воды в русле ограничен отметкой 80,00.
§ 20. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РАБОТЫ ПО ВЫБРАННОМУ ВАРИАНТУ МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА
Программу инженерно-геологических работ по выбранному ва рианту мостового перехода в стадии технического проекта состав ляют на основе материалов предшествовавшего этапа изысканий.
Целями изысканий на участке выбранного мостового перехода является получение инженерно-геологической информации, необхо димой для разработки схемы и конструкции моста, подходов к не му, защитных и регуляционных сооружений и обеспечение строи тельства местными ископаемыми строительными материалами и грунтами для возведения насыпей и других сооружений перехода.
В задачи изысканий входит изучение геологического строения гидрогеологических условий, физико-геологических процессов, со става, сложения, состояния и свойств грунтов на участке мостового
92
У S ' , a^J
|
|
|
|
|
|
|
Бечев 2-я надпо йм ен н а я |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
ник |
т ерраса д о л и н ы |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
ШмыЬ бере |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
га и оползни |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
Г"“> с=» |
Э |
с ъ |
О о |
|
С э |
|
|
|
|
|
|
|
£Г> с э Д * |
с о |
|
С э |
||
|
|
|
___ |
- __ |
fc^ |
!>■ |
с э |
|
с э |
^О*ч |
|
С^| |
|
|
|
ГЧ Wо о ОО^ |
^■* |
so |
СМ |
||||||
|
|
|
30 |
I 4o |
| за |
\w\ |
io \w\io\га |
\ ?o 1 |
|
|||
п и к е т ы |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. V-5. Геолого-литологический разрез по оси мостового перехода: |
|
7 |
|
|
|
|||||
1 — суглинок; |
2 гравий с |
песком; |
3 — глина четвертичного возраста; 4 — песок; |
5 — глина |
коренная; |
5 — известняк; |
галечник с |
гравием; |
||||
|
8 — супесь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
перехода в пределах уровня* высоких вод и обследование согласо ванных к отводу площадей месторождений строительных материа лов и грунтов.
Выполняют следующие работы: геофизические исследования;' разведочное бурение и шурфование с отбором проб воды, образцов грунтов и строительных материалов; испытания прочности и дефор мируемости грунтов несущих пластов в массиве; откачки подзем ных вод из выработок; режимные гидрогеологические, температур ные и стационарные наблюдения за развитием и протеканием неко торых неблагоприятных физико-геологических процессов; лабора торные исследования воды, грунтов и строительных материалов; камеральную обработку получаемых данных.
Геофизические исследования проводят для уточнения данных* полученных на первом этапе изысканий и не увязывающихся с ре зультатами разведки и опробования грунтов при выборе варианта перехода.
В пределах проектируемых сооружений перехода каждый из выделенных (по результатам ранее выполненных работ) инженер но-геологических участков разведывают не менее чем двумя выра
ботками для возможности построения |
геологических разрезов. |
Если выработок, пройденных при выборе |
варианта перехода, для |
этого недостаточно, закладывают дополнительные скважины. На
суше расстояния между выработками принимают |
не |
более 200 ж* |
в русле реки по оси перехода — 100 ж. |
|
|
При неблагоприятных инженерно-геологических условиях зада |
||
ют скважины и на поперечниках к оси перехода и |
осям трасс дру |
|
гих проектируемых на нем сооружений, стремятся |
оконтурить и |
плане и разрезе древние и современные размывы, зоны трещинова тости и закарстованные участки, выявленные при предшествовав ших изысканиях.
На воде бурят с понтонов и плотов. Стремятся снизить труднос ти разведки с плавучих средств, используя бурение со льда, на ко сах, отмелях и осередках. Как правило, бурят всухую, чтобы не пропустить в разведываемом разрезе прослоев мягких, просадочных, набухающих и растворимых пород. Только при надежном по строении разреза по уже полученным данным часть скважин можно пройти и с промывкой шлама.
Из скважин отбирают образцы грунтов и пробы воды, проводят полевые испытания и лабораторные исследования так же, как и на предшествовавшем этапе полевых изысканий (см. § 19). Число подлежащих статистической обработке значений показателей проч ности или деформируемости грунтов каждого несущего пласта, лин зы для получения расчетных величин, используемых при проектиро вании, должно быть не менее 25.
Для определения модулей деформации и осадки текуче-, мягко- и тугопластичных глинистых грунтов, мелких, пылеватых и рыхлых песков проводят отдельные испытания штампами в забоях скважин. В последнее время появилась возможность замены трудоемких нагружений на штампы прессиометрическими испытаниями сжимае
94
мости грунтов в стенках скважин при расширении погруженной в скважину резиновой камеры давлением нагнетаемой воды.
При проектировании водоотлива из котлованов устоев моста определяют коэффициент фильтрации водоносной толщи, применяя опытные откачки. Если котлован вскроет однородные по составу породы и удается отобрать образец водоносного грунта ненарушен ного сложения, водопроницаемость его можно определить в лабора тории.
Полевые испытания и опытные работы в массиве позволяют оп ределять прочность, деформативные свойства и водопроницаемость грунтов только при определенном природном или заданном сложе нии и состоянии (природную прочность в естественном залегании или возникающую после промерзания, оттаивания и т. д.). При ла бораторных испытаниях устанавливают, кроме того, прочность, ко торую грунт приобретает при заданных плотности и влажности или после консолидации его проектной нагрузкой, т. е. задаваемую и ожидаемую прочность. Поэтому необходимо сочетать полевые в массиве и лабораторные испытания грунтов.
Врайонах вечной мерзлоты под опорами мостов может наблю даться повышение температуры грунтов вплоть до образования ча ши протаивания. При температуре более —3°С в скважинах прово дят годичные режимные наблюдения за изменениями температуры грунтов.
Вдолинах с оползнями, селями, явлениями карста и эрозии, ес ли этиявления угрожают проектируемым сооружениям мостового перехода, может возникнуть необходимость в проведении стацио нарных наблюдений за развитием и протеканием этих процессов.
Для проведения лопастных, штамповых и прессиометрических испытаний, опытных откачек, гидрогеологических и мерзлотных ре жимных и некоторых стационарных наблюдений на склонах и в рус ле реки оставляют специальные скважины. Все остальные скважи ны ликвидируют (тампонируют связными грунтами). По оконча нии полевых испытаний, откачек, режимных и стационарных наблю дений ликвидируют и специальные скважины.
Восновании проектируемых дамб и подходных насыпей высотой
до 6 м проходят выработки глубиной 3 м, а при большей высоте — 6 м, в слабых грунтах — 15 м.
Опробуют породы каждого вскрытого выработками слоя. Опре деляют гранулометрический состав песков, влажность и пределы пластичности связных грунтов. Если проектируемые дамбы и насы пи выше 12 м, то испытывают на сопротивление быстрому неконсо-
лидированно-недренированному сдвигу грунты основания земляных сооружений при ненарушенном сложении и естественной влажно сти, а грунты, предназначаемые для возведения насыпей и дамб, при проектных влажности и плотности. Попадающие в зону подтоп ления грунты испытывают в водном окружении.
Оползневые, закарстованные, суффозионные склоны, селеносные площади, участки с подземными льдами и мощными толщами илов обследуют по индивидуальным программам.
95
Перспективные месторождения строительных материалов доразведуют, опробуют, подсчитывают запасы по категории В.
Месторождения песков, предназначаемых для гидронамыва, разведывают в зависимости от выдержанности напластований по сеткам от 50X50 до 25x25 м. Определяют гранулометрический сос
тав, оптимальную влажность и максимальную плотность материала. Если проектируется насыпь или дамба высотой более 12 ж, то нахо дят прочность грунта при плотности и влажности, обусловленных проектом.
Проектировщикам выдают продольный инженерно-геологиче ский профиль по оси мостового перехода в пределах уровня высо ких вод, поперечные к оси геологические разрезы, а также разрезы по основаниям проектируемых регуляционных сооружений. Пред ставляют расчетные значения параметров прочности и сжимаемос ти грунтов несущих пластов, которые будут служить основаниями проектируемых сооружений. Эти значения получают путем стати стической обработки частных определений при полевом в массиве и лабораторном опробовании грунтов. Такие материалы необходи мы для расчетов по деформациям и оценки несущей способности грунтов оснований, разработки схемы моста, обоснования проект ных решений по земляному полотну на подходах к мосту и прочих сооружений мостового перехода. Составляют паспорта месторож дений строительных материалов и грунтов.
В пояснительной записке характеризуют геолого-литологическое строение и гидрогеологические условия оснований и среды проекти руемых сооружений, состав, сложение, состояние и свойства грун тов и местных строительных материалов, состав и свойства агрес сивности поверхностных и подземных вод по отношению к бетону.
Приводят рекомендации по выбору типа оснований опор моста и конструкциям сооружений перехода, способам производства стро ительных работ.
К записке прикладывают документы по согласованию отвода земель на площадях месторождений и карьеров строительных мате риалов и грунтов.
По результатам выполненных работ составляют инженерно-гео логический отчет. Его содержание должно отвечать требованиям представления во Всесоюзный или территориальные геологические фонды Министерства геологии СССР или союзных республик.
Отчет состоит из общей и специальной частей. В первую включа ют разделы: климат, рельеф, геоморфология, геологические явления в районе и по участкам вариантов мостового перехода, местные строительные материалы. В специальной части характеризуют сос тав, сложение, состояние и свойства грунтов отдельных инженерно геологических элементов по вариантам мостового перехода. .
Текст отчета иллюстрируют фотографиями, аэрофотоснимками, зарисовками. В состав приложений включают инженерно-геологи ческие карты масштабов от 1 : 25 000 до 1 : 10 000 для площадей развития различных неблагоприятных физико-геологических про цессов до 1 : 5000— 1 : 1000 на участках вариантов мостового пере-
96
хода (см. рис. V-4), масштабную (1 : 25 000— 1 : 10 000) схему раз мещения и паспорта месторождений и карьеров местных ископае мых строительных материалов, продольные геофизические и инже нерно-геологические профили (см. рис. V-5) и поперечные разрезы по вариантам перехода и основаниям проектируемых сооружений, колонки выработок, графики опытных откачек воды, полевых и ла бораторных испытаний грунтов, режимных наблюдений, карту фак тического материала.
Текстовыми приложениями к отчету служат паспорта и таблицы анализов и испытаний физико-механических свойств грунтов и ис копаемых строительных материалов, петрографические описания пород, данные по анализам вод с заключениями о свойствах их аг рессивности по отношению к бетону. Прикладывают каталог прой денных выработок и список использованных источников.
§ 21. ИЗЫСКАНИЯ ПРИ РАБОЧЕМ ПРОЕКТИРОВАНИИ
После того как выбрана схема моста и определено положение опор разведывают основание каждой опоры. Примерные объемы разведочных работ в основании одной опоры для различных усло вий указаны в табл. V-1. Если на площадку проектируемой опо ры попали выработки, пройденные при изысканиях для стадии технического проекта, объемы планируемой разведки и отвечающе го ей полевого и лабораторного опробования вскрываемых грунтов основания соответственно сокращают.
Число и глубина скважин, закладываемых под опору, даны в таблице ориентировочно. Они неодинаковы для различных условий основания опор. При благоприятных условиях и длине большей оси проектируемой опоры, меньшей 15 му проходят одну скважину в
центре контура фундамента, а при большей длине — две скважины по краям длинной оси. Также располагают выработки и в случае падения более 15° пластов или кровли прочных пород, залегающих под аллювием. Третью скважину бурят по оси моста у одной из длинных сторон опоры так, что в плане точки всех трех выработок образуют треугольник. Четыре скважины располагают по углам ромба, описываемого на плановом очертании фундамента проекти руемой опоры: две — на оси моста; две — на длинной оси опоры.
Если геофизическая разведка обнаружила на расстоянии до не скольких метров от предполагаемого места размещения опоры кар стовые полости или подземные льды, может возникнуть решение о смещении оси моста или сдвижке отдельных опор по оси. Для опре деления точного положения в плане и по глубине и размеров этих образований закладывают дополнительные скважины в стороне от контуров фундаментов опор проектируемого моста для решения во просов необходимых смещений.
При экспертизе технического проекта и по замечаниям строи тельной организации могут быть приняты решения по изменениям положения оси трассы, высоты проектной линии, схемы и длины моста и др. В связи с этим может возникнуть необходимость выпол-
97
Инженерно-геологические условия основания |
Число |
|||||
|
|
опоры |
|
|
скважин |
|
Благоприятные (простые) |
при ши |
1 |
||||
рине опор по длинной стороне менее |
|
|||||
15 ж |
|
|
|
|
|
2 |
То же, более 15 ж |
когда |
в разрезе |
||||
Сложные |
условия, |
1 |
||||
присутствуют |
пласты |
слабых1 грун |
|
|||
тов, при ширине опор по длинной сто |
|
|||||
роне менее 15 ж |
|
|
|
2 |
||
То же, более 15 м |
|
|
|
|||
Падение пластов и уклоны поверх |
2 |
|||||
ности прочных пород, |
подстилающих |
|
||||
аллювий, |
превышают |
15°, |
имеются |
|
||
карманы выветрелых пород, глубокие |
|
|||||
размывы |
|
|
|
|
|
2—3 |
В разрезе присутствуют пласты ка |
||||||
менной соли, |
гипса, |
ангидрита, соле- |
|
|||
и гипсоносных пород |
|
|
|
2—3 |
||
В толще |
известняков, доломитов, |
|||||
мела или мергелей имеются карстовые |
|
|||||
полости |
|
присутствуют |
линзы и |
2—3 |
||
В разрезе |
||||||
пласты подземных |
льдов, |
просадоч- |
|
|||
ные грунты |
|
|
|
|
|
3—4 |
В основании опор могут быть встре |
||||||
чены тектонические |
разрывы пластов |
|
||||
и блоков прочных пород и зоны дроб |
|
|||||
ления |
|
|
|
|
|
3—4 |
Под дном долины расположены по |
||||||
верхности скольжения оползней |
2—3 |
|||||
В аллювии погребены глыбы и ва |
||||||
луны скальных пород или аллювий |
|
|||||
подстилается |
валунной мореной, глы |
|
бовыми скоплениями
Т а б л и ц а V - l
Глубина разведки
Не |
более |
15 |
ж |
|
|
|
Не |
более |
15 |
ж |
поверхности |
||
На |
5 |
ж |
ниже |
|||
прочных |
пород, |
но |
не более |
|||
40 ж |
|
|
|
|
|
|
На |
5 |
ж |
|
» |
поверхности |
|
ниже |
||||||
прочных |
пород, |
но |
не более |
|||
30 ж |
|
|
|
|
|
|
На 5 ж ниже подошвы тол щи растворимых пород, но не более 30 ж
На 5 ж ниже подошвы гори зонта карстования, но не бо лее 30 ж
На 5 ж ниже подошвы под земных льдов, толщи просадочных грунтов, но не более 30 ж На 5 ж ниже поверхности массива пород, нарушенных разрывом, подошвы зоны дроб
ления, но не более 30 ж На 5 ж ниже самой нижней
поверхности скольжения На 5 ж ниже подошвы аллю
вия, но не более 20 ш
1 |
Торф, илы, глинистые грунты текучей, текуче- и мягкопластичной консистен |
ций и |
другие неплотные грунты. |
нения при изысканиях для рабочих чертежей дополнительных гео физических исследований, разведки, полевого и лабораторного оп робования на участках перетрассировок, в местах нового располо жения опор моста и потребность в составлении дополняющих разрезов, описаний и т. п. При повышении проектной линии может потребоваться доразведка месторождений грунтов для возведения более высоких насыпей на подходах к мосту.
В задачи изысканий входит также инженерно-геологическое обо снование застройки и временной эксплуатации сооружений на стро ительных площадках у мостового перехода и организуемых карье рах строительных материалов. К переходу и карьерам от действую щих путей может понадобиться проложить подъездные пути,- трассы которых также нужно обследовать.
98
По результатам изучения оснований проектируемых опор моста составляют уточненные продольный инженерно-геологический про филь перехода и поперечные геологические разрезы, а для сложных условий иногда и блок-диаграммы оснований опор моста. Для участков перетрассировок составляют заключения с приложениями по форме специальной части инженерно-геологического отчета в стадии технического проекта (см. § 20).
Гл а в а VI. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
§22. ОБЩИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ
НА РЕКАХ
Состояние речной гидрографической сети зависит от климата и геоморфологии отдельных районов земной поверхности. Инженер ные расчеты, связанные с изучением природных явлений на реках,
охватывают большой комплекс вопросов при проектировании гидро технических сооружений и, в частности, мостовых переходов.
Речные долины обычно имеют плавное очертание, но русло в пределах долины может меандрировать в широких пределах. Для ряда гидрологических расчетов нужно различать уклон долины, ис пользуемый, например, при переносе расходов, и местный уклон у исследуемого створа для определения скоростей и расходов. Живые сечения по створу поперек долины весьма разнообразны и зависят главным образом от геологического строения долины и величин осадков и стока (рис. VI-1). Колебания уровней на реках зависят не только от количества осадков и стока, но и от конфигурации до лины. В узком живом сечении уровень при том же расходе выше, чем при наличии широких пойм.
Рис. VI-1. Живые сечения (в одинаковом масштабе):
а — Оби у г. Сургута (створ протяжением 32 км); б — Оби у Белогорья ниже ' впадения Иртыша; в — р. Енисей у Игарки
|
л |
|
|
|
|
/у |
; |
£ |
|
ь1о6ыи\уpot1ень |
56,95 |
|
|
|
ц |
|
2 |
||
Б айк'ала :шУ,гг |
< |
|
|
|
|
г* |
|
|
|
|
|
1 ' |
|
|
*.*•-- ■ --- — |
|
t |
. J ! |
/ |
— — |
— |
|||
т г т г т т 1| | | | | | | |
11 1 | JLL . J - L _LL J _ L J J _ _L L J _L JL L |
|||
I Л ш N Y Ш ш ш к X Л XX I Л Ш W T |
||||
|
1 9 3 2 г. |
|
|
1933г. . |
|
Рис. VI-2. Колебания уровня: |
|
||
1 |
оз. Байкала; 2 — р. Селенги у Улан-Уде |
Наибольший подъем уровня, зарегистрированный в Европе для равнинных рек, наблюдался на р. Оке у Калуги в 1903 г. и составил 18 м. На предгорном участке Нижней Тунгуски в «щеках» подъем в 1937 г. составил 32 м. Наибольший подъем из известных наблю дался на р. Янцзы в районе Ичана в 1876 г. — 60 м.
Значительно меньшие колебания уровней имеют реки, зарегули рованные большими озерами. К ним относится Нева, зарегулиро ванная Ладожским озером, Ангара — Байкалом, Свирь — Онеж ским озером, Нарва — Чудским и Псковским озерами, Волхов — озером Ильмень и др. Снижение колебаний уровней видно на примере озера Байкал (рис. VI-2). Уровень реки Селенги, которая главным образом питает Байкал, колеблется в несколько раз боль ше, чем озера.
Много рек в настоящее время частично зарегулировано плотина ми. К ним относятся реки Волга, Кама, Днепр и др. Частичное регу лирование происходит, когда средние плотины высотой до 30 м
сбрасывают редкие паводки без уменьшения. Полное регулирова ние происходит при плотинах высотой 100—300 м. Сбор, проверка
и обработка данных по регулированию рек обязательны при изы сканиях.
Колебания уровней и расходов определяют основные параметры для расчета всех элементов проекта перехода. В частности, необхо димо определить частоту затопления пойм, что важно для перехо дов с пониженной отметкой насыпи, для железнодорожных станций, городов, поселков, предприятий промышленности и сельского хозяй ства. За последние десятилетия многогородов развиваются и зани мают часть пойм. Зарегистрйрованы затопления городов на ряде больших и средних рек — и даже смыв целого города Зея в 1928 г. Большие затопления территорий были и в 1970 г.
Паводки проходят в разные времена года. На большей части территории нашей страны, а также в Канаде и Аляске они прохо
100