Выправительные сооружения и их возведение

Русловые сооружения из каменной наброски

Типы конструкции выправительных сооружений.

Тип конструкции выправительного сооружения выбирают в зависимости от расчетного срока его службы и местных условий на затруднительном участке реки: глубины и скорости течения, особенности пропуска ледохода, наличия местных строительных материалов и строительного оборудования для их возведения и др. При возведении выправительных сооружений следует применять такие строительные материалы, которые позволяют наиболее полно механизировать процесс строительства.

Различают следующие разновидности конструкции выправительных сооружений, применяемых при коренном улучшении судоходных условий на затруднительных участках рек: из каменной наброски; из грунта (намывные и насыпные); свайные и свайно–грунтовые.

При этом выправительные сооружения из каменной наброски наиболее надежны и долговечны.

Из каменной наброски возводят полузапруды, запруды и продольные дамбы преимущественно меженного действия. Они могут применяться в любых гидрологических условиях.

Полузапруды из каменной наброски.

Полузапруда из каменной наброскив поперечном сечении имеет форму трапеции с шириной по гребню 1.5–4 м и откосами: верховым (напорным) от 1:1 до 1:1.5, низовым (сливным) от 1:1.5 до 1:2 и речным (откос головы сооружения)от 1:3 и более (рис. 3.15).

Гребню полузапруды придается продольный уклон от 1:300 до 1:100 с подъемом от головы сооружения к берегу (корню). При подходе к корню гребень полузапруды делается с большим уклоном от 1:25 до 1:10 на протяжении от 1/10 до 1/6 длины сооружения. При большой длине полузапруды или низком береге уклон гребня уменьшают, а в некоторых случаях делают его даже горизонтальным.

Гребень и прилегающие к нему части откосов сооружения выкладывают по возможности из более крупных камней, хотя это требует ручного труда.

В основании каменной полузапруды, возводимой на легкоразмываемых грунтах, предварительно укладывают расстилочный тюфяк с загрузкой камнем в количестве 0.1–0.2 м³ на 1 м² тюфяка. Расстилочный тюфяк устраивают с выпуском из–под тела сооружения на 2–4 м с верховой стороны и 5–10 м с низовой стороны, чтобы обеспечить надежную защиту основания от выноса мелких частиц грунта через поры каменной наброски при фильтрации воды.

При возведении полузапруд из каменной наброски на трудноразмываемых грунтах расстилочный тюфяк укладывают только под головой полузапруды.

Для второстепенных полузапруд, возводимых из камней различной крупности (несортированных), расстилочные тюфяки вообще не применяют. В этом случае при частичном подмыве основания и просадке тела полузапруды необходимо своевременно досыпать требуемое для ремонта количество камня.

В некоторых случаях роль расстилочного тюфяка может заменить слой мелкого обломочного материала (щебня или гравия) толщиной 0.4 м,

Рис. 3.15. Полузапруда из каменной наброски на хворостяном тюфяке: 1– двойная мостовая на слое обратного фильтра; 2 – расстилочный тюфяк с пригрузкой камнем; 3– пригрузка тюфяка камнем; 4 – каменная наброска с облицовкой из крупных камней по гребню и откосам

отсыпаемый в основание полузапруды, которая возводится на легкоразмываемых грунтах.

Берег у корня полузапруды планируют до откоса не круче 1:2 и укрепляют на протяжении 10–15 м выше створа сооружения и на 15–25 м ниже по течению, чтобы защитить берег от размыва при переливе воды через гребень полузапруды при ее работе в затопленном состоянии.

При этом надводное (выше среднемеженного уровня) укрепление выше и ниже корня полузапруды обычно делают в виде двойной или одиночной каменной мостовой, а подводное – в виде тюфяка или каменной наброски. Для надежного соединения корня сооружения с берегом иногда делают котлован глубиной 1–2 м при ширине поверху, равной ширине гребня полузапруды. При этом корень сооружения заделывают в берег на длину не менее 10 м. При устойчивых берегах корень сооружения делают без устройства котлована путем простого сопряжения с береговым укреплением.

Запруда из каменной наброски.

Запруда из каменной наброскив поперечном сечении также имеет форму трапеции с примерно такими же значениями ширины гребня и откосов сооружения, как и у полузапруды (рис. 3.16). Иногда ширина по гребню сравнительно высоких запруд определяется расчетом из условия устойчивости сооружения при воздействии ледовых нагрузок.

Гребень запруды в средней части делают горизонтальным, а к берегам – с уклонами, как у полузапруды.

При наличии легкоразмываемых грунтов дна запруду строят с устройством расстилочного тюфяка в основании. Выпуск тюфяка из–под тела сооружения делают порядка 3–5 м с верховой стороны и 6–12 м с низовой.

При этом длина расстилочного тюфяка с низовой стороны должна быть обоснована гидравлическим расчетом, так как она зависит от режима сопряжения бьефов при переливе воды через гребень запруды.

Откосам берегов в районе корней запруды из каменной наброски придают уклоны не круче 1:2, после чего они укрепляются. Длина крепления берега с верховой стороны составляет 10–15 м, с низовой 15–25 м, а иногда и более.

Прилегающая к бровке полоса берега также укрепляется на ширине порядка 2 м. В месте сопряжения надводного и подводного укреплений берега устраивают каменную призму.

Рис. 3.16. Запруда из каменной наброски на тюфяке: 1 – одиночная мостовая на слое обратного фильтра; 2 – сопрягающая призма из каменной наброски; 3 – расстилочный тюфяк с загрузкой камнем; 4 – каменная наброска с облицовкой из крупных камней по гребню и откосам; 5 – рассадка ивняка

Струенаправляющие дамбы из каменной наброски имеют аналогичные конструктивные размеры за исключением уклона гребня сооружения, который обычно принимают равным уклону свободной поверхности воды на затруднительном участке реки. Для облегчения работы корневой части дамбы отметку гребня повышают в сторону берега с уклоном от 1:10 до 1:25 на протяжении 20–25 м. В корневой части тело дамбы постепенно переходит в береговое укрепление.

Возведение сооружений из каменной наброски.

Возведение сооружений из каменной наброски может выполняться как в навигационный, так и в зимний период. Строительство в навигационный период является наиболее целесообразным и экономичным в случае, когда доставка камня из карьера осуществляется по воде с непосредственной выгрузкой камня в тело сооружения. Возведение выправительных сооружений в зимний период производится там, где строительство во время навигации может вызвать затруднения для судоходства или в тех случаях, когда доставка камня от карьера к месту производства работ обеспечивается сухопутным транспортом.

Сооружения из камня обычно оказываются экономически целесообразными при наличии местного камня или доставки его на расстояние не более 80–100 км. Если карьеры расположены на большем расстоянии, то рентабельность использования сооружений из камня обосновывается технико–экономическим расчетом.

Технологический процесс возведения полузапруды из каменной наброски состоит из следующих операций: планировки берегового откоса и выемки котлована для устройства корня; укладки расстилочного тюфяка; отсыпки корневой части сооружения, сопрягающей призмы на границе надводной и подводной части берегового укрепления и тела сооружения; устройства надводной части укрепления берега.

Если сопряжение тела сооружения с берегом делается без врезки корня, то сначала укрепляют береговой откос, а затем отсыпают тело полузапруды. При наличии достаточных глубин для подхода судов к строящемуся сооружению камень укладывают в тело непосредственно с баржи плавучим краном.

Если сооружение строят при низких уровнях воды на малых глубинах и имеется подъезд к месту строительства на суше, то камень в тело полузапруды отсыпают самосвалами. При этом отсыпку начинают от берега, постепенно продвигаясь в русло реки (пионерным способом). Автосамосвалы подъезжают к месту выгрузки камня по ранее построенной части сооружения. Если подъездных путей по суше нет, то тело полузапруды отсыпают зимой со льда.

Иногда возведение полузапруд начинают в половодье, применяя саморазгружающиеся суда. Наличие весной сравнительно больших скоростей течения не позволяет в данном случае отсыпать сооружение до проектных размеров, так как происходит большой разброс камня. Поэтому этот способ используется для отсыпки не всего сооружения, а лишь подводной его части. Надводная часть полузапруды достраивается при низких уровнях воды плавучим краном или автосамосвалами в зависимости от местных условий в районе строительства сооружения.

Последовательность возведения запруды из каменной наброски несколько отличается от строительства полузапруды и состоит из следующих операций: планировки береговых откосов и выемки котлованов для устройства корней; укладки расстилочного тюфяка; отсыпки корней запруды и устройства береговых укреплений в районе корней; отсыпки тела запруды.

Отсыпку камня в тело запруды после укладки расстилочного тюфяка обычно проводят по всей площади основания сооружения равномерным слоем по длине запруды. С увеличением толщины слоя каменной наброски по высоте увеличивают крупность отсыпки камня, так как скорости течения по мере перекрытия возрастают. Камень в тело запруды можно отсыпать также в период стояния высоких уровней с последующей обделкой сооружения под проектный профиль при низких уровнях воды. В этом случае укладку расстилочного тюфяка выполняют в зимний период, а отсыпку камня в тело – в весенний.

Русловые сооружения из грунта

Сооружения из грунта являются самыми экономичными и наиболее прогрессивными по способу проведения работ. Преобладающими видами грунтовых сооружений являются продольные струенаправляющие дамбы и полузапруды; реже применяются запруды.

По способу возведения грунтовые сооружения могут быть: намывные с помощью землесосов; насыпные, возводимые многочерпаковыми или грейферными снарядами либо автосамосвалами; комбинированные (нижняя часть намывная, а верхняя насыпная).

Наиболее целесообразным считается возведение сооружений из местного грунта с помощью намыва землесосом. Они имеют распластанный поперечный профиль с шириной гребня до 6–15 м и откосами от 1:3 до 1:15 и более пологими в зависимости от крупности частиц грунта, скорости течения и глубины потока в месте их возведения (рис. 3.17, а). Сооружения из насыпного грунта (рис. 3.17, б) обычно имеют ширину гребня 4–6 м, что соответствует минимальным размерам, обеспечивающим передвижение по гребню строительных машин при достройке сооружения.

Рис. 3.17. Поперечный профиль грунтовых сооружений:

а – намывного; б – насыпного; в – комбинированного

При отсыпке полузапруд береговыми механизмами и плавучими кранами откосы получаются существенно круче – от 1:2 до 1:4.

При необходимости обеспечения долговременной работы гребень, а иногда и откосы грунтовых сооружений укрепляют (рис. 3.18) преимущественно мелкообломочным материалом (гравием, щебнем, галькой), реже – каменной наброской или другими видами покрытия.

Технология возведения намывных сооружений.

Струенаправляющие дамбы из намывного грунта возводят землесосами, начиная от корня к голове сооружения, с использованием специального

Рис. 3.18. Варианты укрепления поперечного профиля грунтовых сооружений: а – слоем щебня; б – слоем камня; в – хворостяным тюфяком или матом с пригрузкой камнем

концевого понтона – плавучего пульпопровода с оперативными лебедками и устройством для регулирования высоты выкидного патрубка грунтопровода (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Схема намыва грунтовой продольной дамбы:

1 – концевой понтон; 2 – землесос; 3 – плавучий пульпопровод

Для плотной укладки грунта в намывное сооружение и получения его проектного профиля концевой понтон перемещают возможно более частыми и короткими подачами вниз по течению.

Полузапрудынамывают (рис. 3.20) землесосами, начиная от берега к голове. При небольших скоростях течения и глубинах потока концевой понтон устанавливают по оси полузапруды, а при больших скоростях и глубинах понтон ставят нормально к оси сооружения.

Рис. 3.20. Схема намыва полузапруды:

а – при небольших скоростях течения; б – при малых скоростях течения (1 и 2 – последовательные положения земснаряда
и концевого понтона)

Корневую часть полузапруды намывают из ближнего подводного карьера, а головную – из удаленного. Укрепление гребня и откосов полузапруды, если оно предусмотрено проектом, выполняют сразу после окончания намыва грунта.

Запрудынамывают также землесосом. Намыв обычно ведут от берега, у которого имеются большие скорости течения и глубины потока, чтобы облегчить закрытие прорана, образующегося в конце возведения сооружения, а также сопряжение запруды с противоположным берегом.

При наличии в средней части рукава осередка с небольшой глубиной намыв запруды целесообразно вести одновременно от двух берегов. Если в перекрываемом рукаве большие скорости течения и легкоразмываемое русло, то предварительно укладывают расстилочный тюфяк в районе намечаемого прорана (рис. 3.21).

Рис. 3.21. Схема намыва запруды землесосом

1 – землесос, 2 – концевой понтон

При перекрытии намывными запрудами больших рукавов для ускорения заделки прорана используют песчано–гравийную смесь, а в некоторых случаях при большой скорости течения применяется камень. Иногда такие запруды возводят под защитой временного продольного сооружения или мягкого наливного сооружения, расположенного в перекрываемом рукаве выше по течению.

Возведение сооружений многочерпаковыми снарядами

При наличии связных или песчаных грунтов с каменными включениями грунтовые сооружения возводят с помощью многочерпакового снаряда, начиная от головы сооружения и продвигаясь к берегу. При этом снаряд забирает грунт со дна, разрабатывая траншею вдоль напорного откоса, которая во время эксплуатации постепенно заносится наносами.

Поднятый со дна грунт по удлиненному грунтовому лотку снаряда подается непосредственно в тело сооружения (рис. 3.22). После отсыпки гребень полузапруды разравнивают бульдозером до получения проектных размеров, а поверхность, при необходимости, укрепляют.

Плавучим грейферным краном возможна отсыпка выправительных сооружений из песка, гравия и гальки с такой же последовательностью, как и многочерпаковым снарядом. При этом карьер для забора грунта располагают с обеих сторон или с одной напорной стороны сооружения.

Грунтовые сооружения, отсыпаемые многочерпаковыми снарядами или плавучими грейферными кранами из песчано–гравелистых грунтов, имеют подводные откосы: верховой от 1:3 до 1:4 и низовой от 1:6 до 1:10, а надводные соответственно от 1:3 до 1:5.

Рис. 3.22. Отсыпка тела грунтового сооружения

многочерпаковым снарядом или грейферным плавучим краном:

1 – карьер (траншея) грунта; 2– тело сооружения

Возведение выправительных сооружений береговыми землеройными машинами.

Грунтовые сооружения могут полностью или частично отсыпаться бульдозером с предварительным созданием резерва грунта вблизи створа сооружения. Обычно отсыпка грунтовой полузапруды ведется по длине от берега к голове (пионерным способом) в два яруса по высоте.

Первоначально отсыпается тело сооружения до отметки на 0.2–0.5 м выше рабочего уровня и во вторую очередь – до проектной отметки гребня. При возведении нижнего (первого) яруса насыпи (рис. 3.23) грунт перемещают из берегового карьера бульдозером в воду в пределах всей ширины этого яруса на уровне принятой отметки.

Грунт перемещают на длину до 20 м веерообразными проходами бульдозера, который возвращается обратно задним ходом. После возведения первого участка насыпи длиной 20 м на полную ширину первого яруса бульдозер начинает отсыпку следующего участка. При этом он может разворачиваться и обратно возвращаться по отсыпанному и уплотненному первому участку прямым ходом.

Для возведения верхнего (второго) яруса насыпи (рис. 3.24) бульдозер перемещает грунт по ходовой траншее к голове полузапруды или дамбы, откуда и начинает отсыпку.

Рис. 3.23. Схема отсыпки нижнего яруса насыпи полузапруды бульдозером: 1 – береговой резерв грунта; 2 – бульдозер;

3 – направление отсыпки насыпи; 4 – место отсыпки грунта веерообразными проходами бульдозера;5 – рабочий участок отсыпки; 6 – траншея для прохода бульдозера при перемещении грунта

Рис. 3.24. Схема отсыпки верхнего яруса насыпи бульдозером при небольшой ширине гребня полузапруды: 1 – береговой резерв грунта; 2 – отсыпанный первый ярус тела полузапруды;

3 – бульдозер; а, 6, в, г, д – последовательность отсыпки слоев грунта; А – направление хода бульдозера; Б – направление отсыпки второго яруса насыпи; I – участок перемещения бульдозера прямым ходом вперед и обратно; II – участок отсыпки с обратным перемещением бульдозера задним ходом; III – участок законченной отсыпки до отметки гребня полузапруды

Каждый рабочий участок второго яруса длиной не более 20 м отсыпается по высоте наклонными слоями. При этом отсыпка в конце участка доводится до проектной отметки. Дойдя задним ходом до начала рабочего участка, т.е. до отметки первого яруса, бульдозер разворачивается и возвращается к резерву грунта уже прямым ходом.

По мере отсыпки полузапруды до проектных отметок проводится планировка и обделка под проектный профиль гребня сооружения бульдозером и надводных откосов – навесным планировочным щитом. После чего насыпь тела грунтового сооружения при надобности укрепляют в возможно короткие сроки.

Береговые землеройные машины при возведении сооружений из грунта применяются преимущественно совместно с землесосами. При этом землесос намывает подводную часть сооружения и резерв грунта для отсыпки надводной части береговыми машинами. Для образования этого резерва подводная часть намывается шире профиля сооружения и на 0.3–0.5 м выше рабочего уровня воды.

Объем резерва примерно в 1.5 раза должен быть больше объема отсыпаемой части сооружения, так как при работе береговых машин наблюдаются довольно большие потери грунта. Допускается также отсыпка надводной части сооружения из берегового карьера автосамосвалами с разравниванием затем бульдозерами, если резерв намыть невозможно. Обычно ширина гребня насыпной части такого сооружения составляет
4–6 м, откосы – от 1:3 до 1:5.

Тип крепления гребня и надводных откосов грунтовых сооружений определяется условиями работы сооружения и производственными возможностями. Крепление должно быть достаточно прочным – чтобы противостоять размыву потоком и разрушению ледоходом, морозостойким, допускать применение механизации работ по его возведению с использованием местных строительных материалов.

Свайные и свайно–грунтовые сооружения

Сооружения из свай применяют в качестве полузапруд, запруд и сквозных шпор для защиты берегов от размыва. По конструкции они подразделяются на сквозные, сплошные и комбинированные (свайно–грунтовые).

Сквозные свайные сооружения.

Сквозное свайное сооружение(рис. 3.25) представляет собой несколько (от 2 до 4) параллельных рядов свай, забитых на расстоянии 1–2 метра один от другого. В каждом ряду интервал между соседними сваями обычно принимается равным 0.8–1.0 м. Сваи используют диаметром 16–20 см, при этом в головной части полузапруд забивают сваи большего диаметра. Для усиления конструкции головную часть оформляют из кустов свай, по три сваи в каждом кусте, а для более эффективного воздействия на поток сваи в смежных рядах располагают в шахматном порядке.

Рис. 3.25. Свайная сквозная полузапруда:

1 – одиночные сваи; 2 – куст свай

Глубина забивки свай определяется в зависимости от устойчивости грунтов в основании сооружения и скорости течения воды. В среднем она равна 2.0–2.5 м для одиночных свай и 2.5–3.0 м для кустов свай. Отметка гребня сквозного свайного сооружения определяется расчетом с учетом условия пропуска весеннего ледохода. Обычно она равна 1–2 м над проектным уровнем путевых работ.

При возведении свайных сооружений на легкоразмываемом дне предварительно основание укрепляется расстилочным тюфяком или слоем мелкообломочного материала толщиной 0.3–0.4 м. Без расстилочных тюфяков свайные сооружения строят только как временные.

Сквозные свайные сооружения оказывают сопротивление движению потока и незначительно увеличивают скорость течения в районе выправительной трассы. Эффект воздействия таких сооружений существенно возрастает, если они способствуют отложению наносов в зоне застройки, образуя там песчаное образование в виде побочня.

Сплошные свайные сооружения.

Сплошное свайное сооружение(рис. 3.26), являющееся капитальным типом сооружения, представляет собой стенку из свай, расположенных вплотную друг к другу. При этом сваи забивают так, чтобы в русловой части гребень имел уклон 1:250, а в прикорневой – 1:25. Отметку гребня сплошного свайного сооружения определяют расчетом. Обычно она превышает проектный уровень на 1–1.5 м. Глубина забивки свай составляет 2–3 м.

Рис. 3.26. Свайная сплошная полузапруда:

1 – свайный ряд; 2 – расстилочный тюфяк

Для защиты свайного сооружения от подмыва течением вдоль оси в средней части укладывают тюфяк шириной 4 м, в корневой части – шириной 6 м, а в районе головы – шириной 12 м. При этом большая часть тюфяка выпускается в низовую по течению часть. Иногда на выпуски тюфяка у головы сооружения укладывают каменную наброску для лучшей устойчивости свайного ряда.

В некоторых случаях вместо расстилочного тюфяка в створе свайного сооружения отсыпается постель из гравия и гальки (рис. 3.27), которая является защитой дна от размыва.

Рис. 3.27. Свайная сплошная полузапруда с креплением основания слоем гравия и гальки

При возведении таких свайных сооружений сваи забивают через предварительно отсыпанную постель из гравия и гальки.

Свайно–грунтовое сооружение.

Свайно–грунтовое сооружение(рис. 3.28) в качестве рабочей части имеет сплошную стенку из свай диаметром 16–20 см, забитых на глубину 2–3 м. После забивки свайного ряда землесосом намывают верховую и низовую грунтовые призмы, которые делают сооружение более устойчивым и непроницаемым. При этом большая часть грунтового тела располагается выше свайного ряда.

Рис. 3.28. Поперечный профиль свайно–грунтового сооружения:

1 – сплошной свайный ряд; 2 – грунтовая призма;

3 – укрепление слоем гальки и гравия

Еще более устойчивым свайно–грунтовым сооружением является сплошной свайный ряд с насыпными грунтовыми призмами из местного грунта, отсыпаемого плавучим краном. При этом верховой откос сооружения получается 1:2, а низовой – 1:2.5, так как из–за свайного ряда скорость течения небольшая в месте отсыпки грунтовых призм.

После отсыпки грунтовых призм они покрываются слоем гальки и гравия толщиной 0.5 м. При этом головную часть такого сооружения длиной 25–30 м полностью отсыпают из гравийно–галечного грунта и делают расширенного профиля с низовым откосом от 1:4 до 1:5.

Для обеспечения лучшей сохранности сооружения во время перелива воды через гребень дно с низовой стороны также покрывают слоем гравийно–галечного грунта толщиной 0.5 м на протяжении 10–12 м.

Береговые укрепления и покрытия

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 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.

Берегоукрепления из каменной наброски.

Берегоукрепления из каменной наброски обычно работают в весьма тяжелых условиях. Это наиболее распространенный тип крепления береговых откосов рек и водохранилищ при производстве работ «в воду». Кроме того, крепление каменной наброской не боится местных деформаций грунта (пучение, просадка) и может осуществляться почти в любых встречающихся на практике грунтовых условиях. Каменная наброска легко восстанавливается при частичном разрушении. Работы по устройству каменной наброски можно полностью механизировать.

Крепление из каменной наброски применяется в районах со сравнительно невысокой стоимостью камня для водоемов, где высота ветровой волны не превышает 2 м, а ледовые условия (толщина льда, возможный навал ледяного поля на откос, колебание уровней воды в зимний период и др.) не могут вызвать значительного повреждения наброски. Для более тяжелых волновых и ледовых условий применение каменной наброски носит ограниченный характер, так как необходимость укладки на откос камней больших размеров усложняет производственный процесс. Каменная наброска может быть выполнена как из сортированного, так и из несортированного камня. Во втором случае работы по ее созданию менее трудоемки (исключается сортировка камня), но требуют большего количества материалов.

Крепление каменной наброской, как правило, состоит из двух слоев – слоя камня и слоя обратного фильтра или однослойной подготовки. В отдельных случаях слой камня отсыпается на тюфяк. Крупность камня, а также толщина слоев наброски назначаются в зависимости от высоты волны, ледовых условий и условий производства работ.

Устойчивость каменного крепления в значительной степени зависит от крупности камня, а также от правильно подобранного фильтра или подготовки. Применение мелкого камня диаметром 10–15 см не обеспечивает устойчивости крепления – камни такого размера легко перемещаются под действием волнения. Камни слишком крупных размеров (диаметр свыше 70 см)для наброски также непригодны – при их укладке образуются большие щели, которые при различных деформациях раскрываются еще больше, обуславливая разрушение крепления и откоса.

Окатанные камни имеют большие промежутки и щели, нежели таких же размеров колотые камни. Наброска из колотого камня, за счет плоских граней, имеет хорошее уплотнение и меньшие промежутки.

При воздействии на каменную наброску ледяного припая или навала ледяного поля, рекомендуется защищать ее омоноличиванием верхнего слоя бетоном.

Для укрепления откоса камнем берег предварительно планируют под уклон не круче 1:2 и устраивают в надводной его части слой обратного фильтра из крупного песка и щебня или гравия.

Крепление надводного откоса (рис. 3.29) проводят после устройства надежного упора в виде каменной призмы на границе подводной и надводной части укрепления. Упорная призма обычно имеет ширину 1–1.5 м и речной откос с уклоном 1:1.5.

Рис. 3.29. Укрепление береговых откосов каменной мостовой:

1 – сопрягающая каменная призма; 2 – слой обратного фильтра

При этом гребень ее устраивают на отметке среднемеженного уровня. В случае крепления подводной части откоса тюфяком с пригрузкой камнем необходимо закончить его на отметке средненизкого уровня.

После устройства крепления подводной части откоса и сопрягающей упорной призмы проводят укрепление надводного откоса в виде каменной отмостки или наброски до отметки на 0.5 м выше наивысшего весеннего уровня воды. В случае затопляемого берега крепление выводят на горизонтальный участок берега длиной не менее 2 м.

На крупных реках, где возможна значительная волна, для придания большей устойчивости камня на надводной части откоса крепление может устраиваться в виде каменной наброски в железобетонных клетках
(рис. 3.30). Размеры клеток в плане 1.2 1.2 м или 1.5 1.5 м, высота
0.3–0.4 м, толщина стенок 0.1 м.

Рис. 3.30. Укрепление берега каменной наброской в железобетонных клетках: 1 – прямоугольные клетки; 2 – слой обратного фильтра;

3 – упорная каменная призма; 4 – каменная наброска

Изготовленные заводским способом клетки укладывают по предварительно спланированному откосу на слой обратного фильтра, располагая их диагональю к направлению течения. После чего клетки и промежутки между ними заполняют камнем вровень с верхом клеток. Такое крепление хорошо гасит волну, уменьшает высоту ее наката за счет шероховатости и проницаемости камня, обеспечивает свободный выход грунтовых вод, обладает гибкостью и легко поддается ремонту.

Бетонные и железобетонные плитные крепления.

Бетонные и железобетонные плитные крепления берегов можно применять в любых гидрологических условиях. Они отличаются высокой прочностью и долговечностью, но несколько меньшей, чем крепления из естественного камня. Плитные крепления откосов судоходных каналов, земляных гидротехнических сооружений, берегов рек и водохранилищ выполняются из железобетонных, асфальтовых и других видов плит. По способу их изготовления они могут быть монолитными, т. е. выполненными непосредственно на месте их укладки, или сборными, монтируемыми на откосе из отдельных плит. Одно из важных положительных качеств бетонных покрытий – возможность индустриального изготовления элементов.

Вместе с тем этот вид крепления является наиболее дорогостоящим, требует для изготовления специального оборудования и строительных материалов – арматурной стали и цемента. Бетонные крепления нельзя укладывать на водонасыщенные грунты и грунты, подверженные пучению. Крепление откосов монолитным бетоном осуществляется, как правило, в летнее время. В России получили распространение монолитные бетонные крепления, изготовляемые непосредственно на укрепляемом откосе при заложениях последних от 1,5 до 6.

К общим недостаткам плитных покрытий относятся:

– необходимость устройства спланированной щебеночной или гравийной подготовки, а в отдельных случаях и обратного фильтра;

– необходимость тщательной заделки стыков между отдельными плитами (так как плитные крепления, кроме гибких, не допускают неравномерной осадки оснований, а также вымывов грунта из–под покрытий);

– меньшая волногасящая способность по сравнению с покрытиями, имеющими шероховатую поверхность;

– значительные трудности при ремонте.

При использовании плитных креплений для защиты откосов от волновых нагрузок, необходимо иметь в виду, что удары волн вызывают свободные колебания плит, амплитуда которых является функцией энергии удара волны. При динамических воздействиях, характеризующихся определенной частотой, между частицами песчаного грунта основания исчезают силы трения, грунт разжижается, что приводит к деформации основания, а затем к потере устойчивости плит крепления.

Крепления из сборных железобетонных плит.

Такие покрытия можно разделить на две основные группы:

– крепления разрезными плитами, состоящие из отдельных железобетонных плит, уложенных на подготовку в виде обратного фильтра, без омоноличивания швов между ними;

– крепления плитами, омоноличенными по контуру, состоящие из отдельных железобетонных плит, уложенных на однослойную подготовку, или без нее, с последующим омоноличиванием стыков между плитами.

Для укрепления надводных откосов берега применяют бетонные плиты (рис. 3.31) квадратной или прямоугольной формы, толщиной от 8 до
20 см. Размеры квадратных плит в плане при их заводском изготовлении делают от 1 1 м до 3 3 м. Плиты, бетонируемые непосредственно на откосе, имеют размеры в плане от 4 4 м до 10 10 м и толщину 10–30 см.

.

Рис. 3.31. Укрепление берега бетонными плитами

на слое обратного фильтра: 1 – каменная наброска; 2 – упорная каменная призма; 3 – двухслойный обратный фильтр; 4 – бетонные плиты

Основой надежности работы такого укрепления является хорошая подготовка обратного фильтра (обычно трехслойного), тщательная заделка швов между отдельными плитами и усиленная упорная призма.

На глинистых грунтах (рис. 3.32), способных пучиться, в основание крепления, кроме подстилающего обратного фильтра, насыпается песчаная подушка взамен пучинистого грунта, срезанного по откосу до глубины промерзания примерно на 1 м.

Рис. 3.32. Укрепление бетонными плитами берегового откоса, сложенного глинистым грунтом: 1 – упорная каменная призма

с обратным фильтром; 2 – хворостяной тюфяк; 3 – слой обратного фильтра; 4 – глинистый пучинистый грунт; 5 – песок;

6 – бетонные плиты

Крепления из сборных железобетонных плит имеют ряд достоинств по сравнению с креплениями из монолитных плит:

– полная индустриальность изготовления плит позволяет обеспечить высокую интенсивность и поточность строительно–монтажных работ с использованием комплексной механизации;

– плиты можно изготавливать и устанавливать в зимнее время. Кроме того, сборные плиты, изготовленные в заводских или полигонных условиях и имеющие более плотную структуру бетона, долговечнее монолитных, а по расходу материалов экономичнее их.

Для покрытий из сборных разрезных железобетонных плит используются плиты различной конфигурации и формы: прямоугольные, шестиугольные, ребристые, сплошные, с отверстиями. Размеры плит в плане и их толщина также отличаются большим разнообразием.

Гибкие железобетонные и асфальтобетонные тюфяки.

Гибкие тюфяки в России использовались только в единичных случаях. Более или менее успешно железобетонные гибкие конструкции применялись для берегозащиты на реках Кавказа, причем в основном на прибрежных железнодорожных линиях.

При проектировании гибких грунтонепроницаемых тюфяков размеры отдельных блоков должны назначаться из условия обеспечения изгиба тюфяка по кривой малых радиусов (до 1,5 м) в любых направлениях. В связи с этим размеры плиток в плане должны приниматься в пределах от 70´70 см до 100´100 см. Плановые размеры блоков назначаются конструктивно с учетом габаритов пропарочных камер и вибростолов, транспортных средств для перевозки плит, а также способов их укладки. Размеры карт в зависимости от способа монтажа и размеров сборочной площадки и должны быть кратными ширине блока.

Берегозащита фасонными бетонными блоками промышленного