Виды и назначение регуляционных и защитных сооружений

В процессе эксплуатации мостового перехода неизбежны русловые деформации в его зоне. Чтобы сделать их безопасными для основных сооружений, в состав мостового перехода включаются регуляционные и защитные сооружения различной формы и назначения.

При проходе паводковых вод по поймам в зоне мостового перехода поток воды встречает насыпи подходов, которые преграждают ему путь. Пойменные струи движутся вдоль подходных насыпей к мосту, где в районе конусов встречается на перпендикулярных направлениях с русловыми струями. Возникающие при этом завихрения вызывают размывы вдоль подошвы конусов перед мостом и размывы дна непосредственно под мостом (рис. 6.1).

Рис.6.1. Схема размыва перед мостом при отсутствии регуляционных сооружений

Регуляционные и защитные сооружения устраивают для:

– обеспечения плавного подведения пойменных потоков к отверстию моста;

– выпрямления потока под мостом;

– регулирования размыва русла и защиты подходных насыпей от размыва.

Регуляционные и защитные сооружения подразделяют на:

– струенаправляющие дамбы;

– водоразделительные дамбы;

– траверсы;

– срезки грунта на пойменных участках;

– продольные (низководные) русловые дамбы;

– поперечные сооружения и укрепления (шпоры, полузапруды);

– укрепления берегов.

Струенаправляющие дамбы относятся к регуляционным сооружениям. Их устраивают на мостовых переходах через равнинные реки с широкими поймами, а также через реки с блуждающим руслом. Струенаправляющие дамбы могут быть двусторонними – в случае двусторонних пойм (рис. 6.2) и односторонними – в случае отсутствия одной из пойм (рис. 6.3). Они представляют собой земляные незатопляемые насыпи с укрепленными откосами. Назначение струенаправляющих дамб – обеспечить плавное подведение пойменных потоков к мостовому отверстию и плавный вывод потока из отверстия. чтобы уменьшить неравномерность деформаций подмостового русла и улучшить условия судоходства при высоких уровнях воды.

Рис.6.2. Мостовой переход через реку Пышма на автодорге Тюмень–Ишим–Омск

Рис. 6.3. Мостовой переход через реку Дон у станицы Вёшенской

Очертание струенаправляющих дамб имеет переменную кривизну. Малая кривизна верховых дамб вблизи моста обеспечивает меньший размыв под мостом, поскольку струи потока имеют траекторию близкую к прямолинейной. Вдали от моста увеличение кривизны необходимо для направления пойменных струй под мост. При обтекании верховых участков

дамб может произойти так называемый срыв потока, что приводит к завихрениям и возникновению размывов. Вследствие этого кривизна верховых участков дамб не должна быть больше той, при которой обеспечивается безотрывное обтекание их водным потоком. Кривая, по которой очерчивается ось верховой дамбы, как правило принимается эллиптической. Дамбы, очерченные по такой кривой, в виде протяженной земляной насыпи называются шпоровидными.

Наличие струенаправляющих дамб позволяет вынести зону наибольших местных размывов

Рис.6.4. Схема работы криволинейных струенаправляющих дамб

от подножия конусов выше по течению. При этом, как правило, возникают местные размывы возле головы струенаправляющей дамбы, однако они менее опасны для мостового сооружения чем размывы непосредственно под мостом (рис. 6.4).

Криволинейные струенаправляющие сооружения не являются единственным типом регуляционных сооружений, применяемых для улучшения работы мостовых переходов. Чтобы отодвинуть общий размыв на некоторое расстояние от моста, могут сооружаться

прямолинейные параллельные струенаправляющие дамбы, при помощи которых зона наибольших размывов перемещается выше по течению к входу в пространство между дамбами (рис. 6.5). Также могут применяться сооружения комбинированного типа, когда криволинейные дамбы удлиняются с помощью прямолинейной вставки. При проектировании мостовых переходов через реки с пойменной или русловой мнногорукавностью, на островах между отдельными рукавами автомобильная дорога проходит по насыпи, которую защищают от размывов водоразделительными дамбами (рис. 6.6). К защитным сооружениям относятся траверсы, которые служат

Рис.6.5. Схема работы прямолинейных струенаправляющих дамб

для защиты подходных насыпей (с верховой стороны) от подмыва

Рис.6.6. Схема работы водоразделительной дамбы

пойменными течениями, идущими вдоль насыпи, а также от разрушения их откосов ледоходом (рис. 6.7). Траверсы представляют собой поперечные незатопляемые дамбы. располагаемые под углом 70— 80° к оси подходной насыпи (рис. 6.8). Откосы траверсов укрепляют для защиты их от размыва и ледохода. При низких уровнях воды в реке также могут происходить естественные русловые процессы, формирующие русло. Необходимо, чтобы эти процессы протекали в желательном направлении, не

вызывали затруднений в судоходстве и не приводили к сильным размывам.

Рис.6.7. Мостовой переход через реку Пышма у пос. Винзили в Тюменской обл.

Рис.6.8. Схема расположения траверс с верховой стороны подходной насыпм

Для упорядочения и регулирования таких русловых процессов устраивают русловые регуляционные и защитные сооружения, к которым относятся продольные низководные (затопляемые) дамбы, предназначенные для регулирования русловых процессов и улучшения условий судоходства; поперечные сооружения (шпоры, полузапруды); укрепления берегов русла от размыва в виде различного рода подпорных стенок и набережных. Шпоры являются защитными сооружениями и представляют собой массивные или сквозные конструкции, выдвинутые в русло от защищаемого берега (рис 6.9).
Отметка верха этих сооружений принимается ниже УВВ. Шпоры проектируют с наклоном вниз по течению. По конструкции шпоры	Рис.6.9. Схема расположения поперечных шпор или полузапруд
могут быть в виде земляных укрепленных насыпей аналогичных траверсам (рис. 6.10). Также массивные шпоры могут сооружаться из бетонных кубов, уложенных по оси шпоры и соединенных металлическими петлями, образующими всестороннеподвижное соединение (рис. 6.11-а). При размыве, который в большей или меньшей степени происходит всегда, такая
	шпора может деформироваться, не разрушаясь и занимать положение в соответствии с изменившимися отметками грунта (рис. 6.11. а). Массивные шпоры также могут сооружаться из габионной кладки (рис. 6.11-б). Габион представляет собой объемную конструкцию, выполненную из металлической сетки двойного кручения с шестиугольными ячейками. Двойное кручение проволочной сетки обеспечивает её целостность, прочность и предотвращает раскручивание в случае разрыва сетки. Сетка выполняется из оцинкованной проволоки. Объемная конструкция (емкость)
Рис.6.10. Конструкция укрепленной земляной траверсы или шпоры	из сетки аполняется булыжником, крупной галькой, крупным щебнем или камнями (рис. 6.12).
Рис.6.11. Конструкция массивных шпор: из бетонных массивов (слева), из габионной кладки (справа)

Рис.6.12. Берегоукрепительное сооружение из габионной кладки

Шпоры сквозной конструкции устраивают в виде свайных рядов или бетонных тетраэдров, уложенных по оси шпоры (рис. 6.13), размеры которых могут быть различны в зависимости от интенсивности воздействия водного потока или воздействия волн. Находят применение также решетчатые железобетонные конструкции, закрепленные на свайных рядах. Уменьшая скорость течения до неразмывающей, сквозные шпоры предотвращают размыв берега и способствуют отложению наносов у защищаемого участка берега.

Полузапруды также предназначены для защиты берегов от

Рис. 6.13. Тетраэдры, применяемые для защиты морских побережий

размыва. Они отличаются от шпор меньшей высотой и бывают частично или полностью затоплены потоком, проходящим в бровках русла. Эти сооружения дешевле незатопляемых шпор, но менее эффективны.

Защита от размыва откосов берегов, отбойных дамб и других защитных сооружении может осуществляться также укреплением их откосов с приданием сооружению или берегу русла плавного очертания. Для укрепления откоса может применяться наброска из камня или из бетонных блоков (рис.6.14), габионная кладка, установка тетраэдров (рис.6.15). Размеры камней и блоков могут варьироваться в зависимости от интенсивности воздействия водного потока или волнового воздействия.

Рис.6.14. Укрепление откоса отбойной дамбы реки Чарыш Шипуновского района Алтайского края

каменной наброской (слева), укрепление откоса наброской из бетонных блоков (справа)

Рис.6.15. Укрепление берега габионной кладкой (слева), укрепление берега реки Мзымта

установкой бетонных тетраэдров (справа)

Рис.6.16. Укрепление берега в виде подпорной стенки из металлических шпунтовых свай (слева),

в виде стенки из валунной кладки (справа)

Для укрепления откосов конусов, подходных насыпей и струенаправляющих дамб чаще всего применяются сборные железобетонные (бетонные) плиты и монолитный бетон (рис. 6.17–6.19). Как сборные плиты. так и монолитный бетон укладываются на спланированные откосы насыпей или конусов, по которым уложены слои геотекстиля и щебеночной подготовки. Щели между сборными плитами расшиваются цементным раствором. Ячейки для укладки монолитного бетона образуются досками опалубки, которые в дальнейшем не извлекаются. Чтобы бетонное укрепление не сползало, по нижнему контуру устраивается монолитный железобетонный криволинейный брус – так называемый упор. При большой вероятности подмыва, упор делается на сваях.

Рис.6.17. Примеры укрепления откосов конусов: сборными железобетонными плитами на мостовом переходе

через реку Шексну на а/д Вологда–Новая Ладога (слева), монолитным бетоном на путепроводе в

Мурманске (справа)

Рис.6.18. Укрепление внутреннего откоса верховой шпоровидной дамбы сборными железобетонными плитами

на мостовом переходе через реку Оку вблизи Нижнего Новгорода

Рис.6.19. Укрепление откосов верховой шпоровидной дамбы монолитным бетоном

Укрепление откосов бетоном (сборным или монолитным) применяется при наличии достаточно интенсивного ледохода с целью противостоять разрушающему воздействию льдин. В случае отсутствия ледохода возможно применение более легких укреплений, которые предотвращают только размыв. К современным типам такого укрепления откосов можно отнести матрацы Рено. Конструкция матрацев Рено сходна с габионами. Они образованы нижней и верхней металлическими сетками, располагающимися на высоте 17-20 см друг от друга, имеющими боковины и разделенными диафрагмами. Пространство между сетками заполняется булыжником, крупной галькой. крупным щебнем или камнями (рис. 6.20). Матрацы Рено укладываются на слой геотекстиля и закрепляются от сползания металлическими шпильками, забитыми в грунт откоса.

Рис.6.20. Укрепление откоса конуса путепровода с помощью матрацев Рено (слева),

конструкция матраца Рено (справа)

При наличии укрепления откоса, размывы, как правило, происходят у его основания. Для защиты основания от размыва устраиваются гибкие тюфяки из бетонных плит, которые соединены подвижно, что позволяет тюфяку деформироваться, не разрушаясь. Соединение может осуществляться с помощью металлических анкерных петель и металлического соединительного кольца (рис. 6.21).

Рис.6.21. Конструкция укрепления откоса струе- направляющей дамбы: поперечный разрез (слева), конструкция тюфяка из железо- бетонных плит и узла подвижного крепления

В настоящее время для укрепления основания откосов от подмыва применяются гибкие маты, в которых бетонные элементы объединяются между собой с помощью металлического троса замоноличенного в бетон при изготовлении секции гибкого мата (рис.6.22).

Рис.6.22. Конструкция укрепления берега из гибких матов на мостовом переходе через Западную Двину

Рис.6.23. Деформации укрепления из гибких матов при размыве