Лекции для студентов

Инженерная подготовка городских территорий — Обвалование территорий

Обвалование территорий

Оградительные дамбы размещают вдоль границ защищаемой территории, поэтому их положение определяется рельефом местности и конфигурацией площади, осваиваемой для городских нужд. Трассу дамбы прокладывают в зависимости от местных условий, диктующих принципиальные схемы ее размещения (рис.29).

Дамбу можно расположить вдоль водоема с некоторым отступом от бровки откоса (схема а) без поперечных ответвлений или с ними (схема б), если требуется исключить затопление территории с флангов.

Поперечные ответвления трассируют до примыкания к существующим отметкам склона, равным отметкам гребня дамбы. В процессе проектирования обычно рассматривают два варианта расположения продольных дамб: первый с полной защитой всей территории и второй — с частичной, при которой защищают лишь участок, необходимый для размещения первой очереди строительства.

При поэтапном освоении поймы реки положение трассы дамб обвалования определяют по границам защищаемой территории на соответствующем этапе освоения.

Секционное обвалование (схема в) проектируют, когда на защищаемой территории имеются боковые притоки с водосборными бассейнами, значительно превышающими площадь защищаемой территории. С градостроительной точки зрения эта схема имеет недостатки по сравнению с предыдущими, так как нарушает целостность композиционного решения города и осложняет планировочную ситуацию, перегораживая дамбами его территорию. Вместе с тем, такое решение позволяет в период паводков и половодий сбросить расходы боковых водоемов в основной и предусмотреть перекачку поверхностных вод только с ограниченных дамбами площадей.

При небольших расходах бокового водотока трассирование можно выполнить по схеме г с размещением дамбы вдоль береговой линии и устройством бассейна, аккумулирующего собираемую с поверхности защищаемой территории воду. Определенные преимущества имеет схема д, где предусмотрено устьевую часть водотока отводить за пределы дамбы и населенного пункта, а насосную станцию использовать только для перекачки ливневых и дренажных вод. Эту схему можно использовать и в случае несовпадения периодов максимальных расходов основной реки и боковых притоков.

Кольцевое обвалование защищаемой территории (схема е) предусматривают чаще всего для небольших населенных пунктов или промышленных зон.

Дамбы могут возводить как на одном берегу, устраивая одностороннее обвалование, так и на двух, обеспечивая двустороннее. Последние делают при размещении застройки с обеих сторон реки. Если по генеральному плану города не предполагается одновременно использовать под застройку всю площадь пойменной террасы, то трассу дамб обвалования обычно проектируют со значительным отступом от бровки берегового откоса. Преимуществом такого решения является возможность применения облегченных конструкций берегоукрепления по сравнению с конструкциями, проектируемыми для откосов дамб, расположенных по берегу и более полно сжимающих русловый поток.

При защите территорий от нагонных наводнений трассы дамб назначают в зависимости от конкретных условий района проектирования. Например, для защиты Санкт-Петербурга от нагонных наводнений запроектирована дамба, протяженность которой более 25 км, в том числе 22,2 км по акватории Финского залива.

Рис. 29. Трассирование дамб обвалования:

1 — граница затопления; 2 — защитная дамба; 3 — границы застраиваемой территории; 4 — насосная станция; 5 — «источник затопления»; б — аккумулирующий бассейн; 7 —плотина, 8 — отводящий канал

Конструкция дамбы обвалования представляет собой земляную плотину, поперечное сечение которой имеет вид трапеции. В зависимости от условий работы и по конструктивным особенностям различают речные, водохранилищные и морские дамбы. Речные дамбы работают как напорные сооружения лишь непродолжительный период — несколько недель в году в период повышения уровней воды в реке. Водохранилищные и морские могут находиться под действием напора длительное время и подвергаться воздействию ветровых волн.

Дамбы сооружают практически из любого местного минерального грунта, за исключением илистых и содержащих большое количество легко растворимых солей. Оптимальным является грунт, зерновой состав которого характеризуется наличием мелких глинистых частиц, заполняющих поры между крупно-зернистыми частицами, не нарушая при этом непосредственного соприкосновения частиц между собой. Такой грунт обладает большим углом внутреннего трения, малой водопроницаемостью и высоким сцеплением, обеспечивая устойчивость откосов сооружения.

Наиболее просты для производства работ дамбы из однородных грунтов (рис. 30, а), в качестве которых используют суглинки или пески. При их возведении из песков и других водопроницаемых грунтов поперечный профиль делают более массивным или устраивают специальные экранизирующие противофильтрационные элементы (схемы б, в). Эти элементы усложняют производство работ, особенно если расположены в теле дамбы. Однако такое усложнение конструкции в ряде случаев, например на устьевых участках рек, объясняют не только особенностями работы сооружения, но и отсутствием поблизости грунтов требуемого гранулометрического состава. Дамбы могут быть возведены и из неоднородных грунтов, послойно формирующих тело сооружения (схема г). Параметры поперечного профиля дамбы — ширину по гребню и заложение откосов назначают из условия обеспечения устойчивости и надежности сооружения. Проектная ширина гребня b зависит от вида грунтов, тела дамбы и ее градостроительного использования, но должна быть не менее 3 м. Если она служит в качестве городской магистрали (рис. 30, б), то ширину гребня определяют требованиями, предъявляемыми к планировке транспортных путей.

Однако во всех случаях обеспечивают возможность движения по гребню дамбы грузового транспорта, необходимого для эксплуатации сооружения.

Рис. 30. Конструкции дамб:

1— слабоводопроницаемые грунты; 2 — водопроницаемые; 3 — противофильтрационный глинистый экран; 4 — водонепроницаемый слой; 5 — жесткий экран-диафрагма; 6 — защитный песчаный слой; 7 — супесь; 8 — песок; 9 — гравий

Заложение откосов дамбы зависит от условий их работы, грунтов сооружения и его высоты (табл. 6.4). Верховой откос, работающий в напорных условиях и подвергающийся воздействию акватории, проектируют более пологим по сравнению с низовым, который таких воздействий не испытывает (рис. 30, а—в). Низовой откос защищают от размыва дождевыми и талыми водами, а также от суффозии.

Волновые нагрузки, фронтально действующие на дамбу, могут быть смягчены уполаживанием верхового откоса, запроектированного с коэффициентами m=15-30 и выполняющего волногасящую роль за счет распластанного профиля (схема в). Отрицательной стороной такого решения является возрастание объемов земляных работ, которое не всегда компенсируется упрощением конструкции одежды берегоукрепления напорного откоса.

Пологие (распластанные) напорные откосы из несвязных грунтов успешно эксплуатируют с креплением травами специально подобранного состава. В этом случае проектируют очертание откоса в виде ломаной линии с переменными коэффициентами m на различных участках. Если высота дамб значительна (10 м и более), то на ее откосах устраивают горизонтальные площадки (бермы) шириной не менее 3 м.