ГОСУДАРСТВЕННАЯКОРПОРАЦИЯ «ТРАНССТРОЙ»

ВСЕСОЮЗНЫЙ ОРДЕНАОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА (ЦНИИС)

ПОСОБИЕ К СНиП2.05.03-84 «МОСТЫ И ТРУБЫ»
ПО ИЗЫСКАНИЯМ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ
ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ И АВТОДОРОЖНЫХ
МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ ЧЕРЕЗ ВОДОТОКИ
(ПМП-91)

МОСКВА 1992

Приведенытребования нормативных документов и технология проведения гидрологических,геодезических и инженерно-геологических изысканий мостовых переходов. Данырекомендации по определению расчетных расходов и уровней воды; рассмотреныметоды гидравлических расчетов, плановых и высотных размеров сооружениймостовых переходов, их совместной работы и защиты от воздействий потока,ветровых волн и ледовых явлений.

Пособиепредназначено для инженерно-технических работников, выполняющихпроектно-изыскательские работы по мостовым переходам.

Пособие одобреноГлавным управлением проектирования и капитального строительства (ГУПиКС)Минтрансстроя СССР.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Пособии,составленном в развитие СНиП 2.05.03-84«Мосты и трубы», излагаются методы и практические приемы, используемые приизысканиях и проектировании железнодорожных и автодорожных мостовых переходов.Указаны объемы и технология проведения гидрологических, геодезических иинженерно-геологических изысканий с использованием современных приборов,инструментов и оборудования; даны обоснованные методы гидравлических расчетовпри проектировании переходов.

Рекомендации,приведенные в Пособии, учитывают требования новых нормативных и методическихдокументов, обобщают многолетний опыт, накопленный в нашей стране и за рубежомпо изысканиям и проектированию мостовых переходов, а также опыт применения впроектно-изыскательских институтах Минтрансстроя и других ведомств «Наставленияпо изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовыхпереходов через водотоки (НИМП-72)», предшествующего Пособию.

Пособиеразработано в НИИ транспортного строительства (ЦНИИС) в содружестве сМосгипротрансом, Союздорпроектом и Томгипротрансом при участии большогоколлектива специалистов из многих проектно-изыскательских и учебных институтов.

Пособие написаноавторским коллективом в составе:

От ЦНИИСа М. А.БАРАНОВ и В. К. ТАВЛИНОВ - п. 1.7;совместно с Мосгипротрансом пп. 1.5,1.6 и 1.8; Л. Г. БЕГАМ - пп.14.4 и 14.6; В. В. БЕЛИКОВ -совместно пп. 6.1-6.3; Ю. Д. ДУБНОВи В. А. РЯПОЛОВА - совместно с Мосгипротрансом и Союздорпроектом гл. 5; В. Ф. ЗАЛЕССКИЙ - совместно п. 7.8; А. Н. МИЛИТЕЕВ - совместно пп. 6.3 и 10.6; В. С. МУРОМОВ - п. 8.1; К. М. ОРЛОВА - прил. 12.3; Ю. С. СМИРНОВ - пп. 2.1-2.4, 2.7-2.8,2.10-2.12; В. Ш. ЦЫПИН - пп. 6.4, 10.1-10.5, 11.1-11.2,12.1, 12.4, 14.2-14.3,15.2; совместно пп. 3.5, 6.1-6.2.7.1, 10.6; 11.3, 13.1, 14.1, 14.5;Л. Н. ЮДИН - п. 12.3, прил. 12.1.

От Мосгипротранса- Н. С. КАЛЯВИНА, В. Г. КОНДРАТЬЕВ, П. В. ЛЕОНОВ - совместно с ЦНИИСом иСоюздорпроектом гл. 5; А. М. ЛЕВУШЕВ -совместно пп. 1.5; 1.6 и 1.8; Л. Л. ЛИШТВАН - пп. 3.1 и 4.3;совместно пп. 1.1-1.2, 3.5, 4.2, 4.5, 8.3, гл. 9, п. 11.3;прил. 8.2; Н. И. МАСЛОВ -совместно пп. 4.2, 4.5; В. К. ПАНФИЛОВ - совместно пп. 1.2, 1.5, 1.6, 1.8, 8.3, прил.8.2; Ю. С. САХАРОВ - совместно п.1.2.

От Союздорпроекта- С. М. БЛИКШТЕИН - прил. 12.2;Б. Ф. ПЕРЕВОЗНИКОВ - пп. 4.1, 7.2-7.6, 8.2; прил.7.1-7.5; совместно пп. 7.1, 7.9 и 11.7; В. А. СЕЛИВЕРСТОВ - совместно п. 7.9; А. Н. ШИРЯЕВ - пп. 1.3-1.4; совместно пп. 1.1 и 13.1;В. Е. ФИЛЛИППОВ - совместно с ЦНИИСом и Мосгипротрансом гл. 5.

От Томгипротранса- Б. А. КОСТЕЛЯНЕЦ - пп. 13.3, 15.1, прил. 3.5; совместно пп. 7.9 и 7.11.

ОтГипротрансмоста - Ю. В. АБРАМОВ и Л. Е. БУРЦЕВА - пп. 3.2-3.4, 12.2;совместно пп. 7.8 и 14.1.

ОтЛенгипротрансмоста - В. П. СОЛОВЬЕВ и Г. М. СПАССКОВ - совместно с ЦНИИСом п.14.5.

От Ленгипротранса- В. Е. СПИЦА - п. 7.7.

От Киевскогофилиала Союздорпроекта - В. И. БУТУСОВ - совместно п. 2.6.

ОтТбилгипроавтодортранса - А. А. АЛЕКСАНДРОВ; Л. В. ГИГУАШВИЛИ, Н. А. СЛОВИНСКИЙи от ЗакНИИГоскомгидромета - пп. 4.4,7.10, 11.4 и прил. 7.6.

ОтЛенгипроречтранса - Н. Р. ГРАЧЕВ - п.15.3.

От Ленинградскогофилиала Союздорнии - Т.Е. ПОЛТОРАНОВА - п.13.2.

От НПО Росдорнии- Н. Н. ПЕТРОВ - совместно п. 11.7.

От МИИТа Г. В.ЖЕЛЕЗНЯКОВ; Ю. Л. ПЕЙЧ и Ю. В. ПИСАРЕВ - п.2.5 и совместно п. 2.6.

От МГМИ Д. В.КОЗЛОВ - п. 8.4 и совместно п. 7.1.1.

От ВоронежскогоИСИ - В. А. ДЕМЕНТЬЕВ - пп. 2.9 и 11.5.

От КрасноярскогоИСИ - Н. Я. БОГДАНОВ, В. Н. ДОМОГАШЕВ и В. Е. СЕРГУТИН - п. 11.6.

От Одесского ГУ -Ю. Н. СОКОЛОВ - совместно п. 3.5.

РедактированиеПособия выполнено Л. Л. ЛИШТВАНОМ и В. Ш. ЦЫПИНЫМ.

Пособиерецензировали канд. техн. наук Ф. В. ЗАЛЕССКИЙ (НПО Стройизыскания ГосстрояРСФСР), доктора техн. наук Г. В. ЖЕЛЕЗНЯКОВ и Ю. В. ПИСАРЕВ (кафедрагидравлики, водоснабжения и канализации МИИТа) и специалисты Мосгипротранса,Союздорпроекта, Ленгипротрансмоста, Ленгипротранса, Сибгипротранса,Томгипротранса и Киевского филиала Союздорпроекта.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Пособиесоставлено в дополнение и развитие СНиП2.05.03-84 «Мосты и трубы», а также других нормативных документов ипредназначено для использования при изысканиях и проектировании мостовыхпереходов постоянного типа через водотоки, перекрываемые средними и большимимостами на новых железных и автомобильных дорогах, вторых путях и приреконструкции существующих мостовых переходов.

Согласно СНиП 2.05.03-84 к средним относятсямосты длиной свыше 25 до 100 м; мосты длиной свыше 100 м, а также автодорожные(в том числе городские) длиной менее 100 м, но пролетами свыше 60 м относятся кбольшим. За длину моста принимают расстояние между концами береговых опор(закладных щитов).

Пригидравлическом расчете мостов их определяющим параметром является не длина, аотверстие L_М - ширинаподмостового сечения между подошвами конусов.

2. Пособиепредусматривает работы, необходимые для всех стадий проектирования мостовыхпереходов. Перечень и объем их в каждом случае определяют в зависимости от изученностиреки и сложности перехода.

В Пособииприведены методы расчетов и способы выполнения работ, предусмотренныенормативными и другими официальными документами, методическими указаниями,рекомендованными ГУПиКСом, а также оправдавшиеся в практике изысканий ипроектирования.

Методы расчета испособы производства работ, приведенные в Пособии, не исключают использования идругих методов, которые проектные институты признают целесообразным применить вданных условиях для решения отдельных задач при соответствующем обоснованииправомерности их применения. Результаты таких расчетов сопоставляют срезультатами расчетов по Пособию.

3. Мостовойпереход через водоток, включающий мост, подходы и регуляционные сооружения,должен обеспечивать безопасный пропуск высоких вод, ледохода и плывущихпредметов (карчей и т.п.), при расчетных гидрологических условиях в течениесрока службы перехода.

Всоответствующих случаях мостовой переход должен удовлетворять требованиямсудоходства и лесосплава, а также обеспечивать беспрепятственное движениесухопутного транспорта под мостом в его эстакадной части или в береговыхпролетах, если это необходимо по местным условиям.

Мостовой переходследует располагать так, чтобы вызванное его сооружением изменениегидрологических условий не нарушало хозяйственных интересов местного населения,промышленных и других предприятий и организаций, а также равновесия окружающейсреды.

4. Выбор трассыперехода зависит от общего направления дороги и местных условий, определяющихтип и размеры элементов мостового перехода, и в проекте обосновываетсятехнико-экономическими расчетами, базирующимися на материалах изысканий.

В результатеизысканий должны быть получены данные о топографии, инженерно-геологическихусловиях района перехода, гидрологическом режиме и русловом процессепересекаемого водотока, а также собраны сведения о наличии строительныхматериалов и другие данные, необходимые для составления проекта организациистроительных работ и сметы.

5. В общемслучае проектирование мостового перехода выполняют в три стадии:

1)технико-экономическое обоснование (ТЭО) или технико-экономический расчет (ТЭР);2) проект (П); 3) рабочая документация (РД).

На стадии ТЭО(ТЭР) выполняют комплекс инженерно-геодезических, инженерно-геологических иинженерно-гидрометеорологических изысканий в объеме, достаточном для выявленияпринципиальных проектных и технических решений, стоимости объекта и,соответственно, обоснования необходимости строительства.

Изыскания настадии проекта выполняют обычно в случаях, когда в процессе проектированиявыявляются дополнительные обстоятельства, вызывающие необходимость уточненияположения створа перехода.

Передразработкой рабочей документации выполняют изыскательские работы в развитиерезультатов рассмотрения и утверждения проекта и необходимые для составлениярабочих чертежей мостового перехода.

Трехстадийностьпроектирования диктуется сложными ситуационными, климатическими,гидроморфологическими, антропогенными и прочими условиями, а также пересечениемрек с шириной русел 100-200 м и более.

В случаенесложных проектных решений проектирование мостового перехода осуществляется вдве стадии: ТЭО (ТЭР) и рабочий проект.

6. По аналогии с практикой проектирования крупных гидротехническихсооружений для сложных мостовых переходов, требующих трехстадийноепроектирование, рекомендуется до составления рабочей документациипроектирование сопровождать научно-исследовательскими проработками техническихрешений. Такое сопровождение обычно является экономически оправданным, т.е.позволяющим снизить стоимость строительства на сумму, значительно превышающуюзатраты на исследования.

7. При выполнении проектно-изыскательских работ, помиморекомендаций Пособия, должны соблюдаться общеобязательные инструкции и указанияпо технике безопасности, геодезическому надзору, а также правила использованияматериалов Госкомгидромета и Союзгеофонда СССР.

Глава 1.ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ИНЖЕНЕРНО-ГЕОДЕЗИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

А. Подготовительные работы

1.1.Выбор места мостового перехода

1. Трассумостовых переходов через малые и средние переходы назначают согласнообоснованному в ТЭО или ТЭР направлению проектируемой дороги с учетомгидрологических, топографических, инженерно-геологических условий, судоходстваи сплава. Местоположение больших переходов, как правило, определяет не направлениепроектируемой дороги, а комплекс условий перехода через водную преграду.

В сложныхслучаях по планам и картам намечают створы возможных вариантов перехода иотбирают наиболее конкурентоспособные для последующего обследования.Оптимальное положение мостового перехода должно быть установлено в результатесравнения всех вариантов по их технико-экономическим показателям. Сравнениевариантов производят на участках, включающих общие точки ответвления ипримыкания к трассе дороги (рис. 1.1).

Рис. 1.1.Варианты мостового перехода:

1 - граница разлива высоких вод; 2 - населенные пункты

2. Трассумостового перехода через несудоходные реки следует назначать с учетом следующихтребований:

а) участок руслареки в месте перехода должен быть по возможности прямолинейным или представлятьсобой плавную излучину; на участке перехода направления течений в русле и напойме должны быть параллельными и мало изменяться с изменением уровня воды;

б) мостовойпереход следует располагать нормально к направлению пойменного и русловогопотоков при расчетном расходе воды; если направление пойменного и русловогопотока не параллельны, переход следует располагать нормально к среднемунаправлению более мощного из потоков;

в) переход необходиморасполагать на участке рек с наиболее узкими поймами, расположенными на высокихотметках, незаболоченными, без озер, проток и староречий;

г) не следуетрасполагать переход на перекатном участке реки, в местах образования заторов,зажоров льда, наледей или заломов леса при молевом сплаве, а также в местах,где река имеет рукава и острова;

д) во избежаниеотложения наносов под мостом не рекомендуется располагать переходнепосредственно ниже устья притока;

е) расположениеперехода вблизи гидротехнических сооружений, крупных водозаборных сооружений,трубопроводов и т.п. приводит обычно к удорожанию перехода.

3. Поинженерно-геологическим условиям следует отдавать предпочтение вариантуперехода, где коренные породы располагаются на более высоких отметках. Нерекомендуется располагать сооружения мостового перехода на участках рек,имеющих карстовые явления или сложенных гипсом и другими выщелачивающимисяпородами. Следует избегать расположения подходов к мосту на берегах,подверженных оползням или имеющих «мокрые» косогоры, на заболоченных поймах,пересечениях пойменных озер, проток и староречий.

4. Мостовойпереход через судоходные и сплавные реки располагают с учетом требовании ГОСТ26775-85 [6]:

а) мост надорасполагать нормально к направлению судовых и плотовых ходов при расчетномсудоходном, среднем и низком уровнях воды;

б) оси судовыхходов при средних и низких уровнях воды должны быть параллельны берегам руслана протяжении тройной длины буксируемого каравана с верховой стороны от осимоста и на протяжении полуторной длины каравана с низовой;

в) отклонениеоси моста от нормали к направлению течения без увеличения ширины габаритасудоходных пролетов допускается при условии увеличения ширины подмостового габаритаи устройства соответствующих регуляционных сооружений;

г) не следуетрасполагать мост на участке русла, имеющем перевал судового хода от одногоберега к другому;

д) расположениемоста в пределах речного порта не должно ухудшать условий рейдовых операций.

5. Трассамостового перехода на ширине разлива должна по возможности приближаться кпрямой линии. Элементы плана продольного и поперечного профиля перехода должнысоответствовать требованиям СНиП для железных [81] и автомобильных дорог [76], мостов и труб [75].

Искривлениетрассы в пределах пойм должно быть обосновано. На активно работающих поймах приуглах поворота вниз по течению образуются водные «мешки», существенноухудшающие экологические условия в районе перехода (см. рис. 1.1, вариант 1).

При углахповорота вверх по течению неблагоприятных явлений не возникает, однако в этомслучае вдоль верховой стороны насыпи возможны повышенные скорости потока, чтовызывает необходимость защиты ее от подмыва (см. рис. 1.1, вариант 2).

6. Припересечении пойм следует избегать пересечения озер, болот, староречий иактивных проток.

7. В извилистыхузких долинах, когда трасса пересекает многократно русло реки, целесообразнорассмотреть варианты спрямления и отвода русла от запроектированной трассы [15].

Косоепересечение реки, а также расположение моста на кривой должны быть обоснованысравнением вариантов.

8. Притрассировании переходов через конус выноса возможны три варианта (рис. 1.2):

а) в вершинеконуса - в этом случае размеры отверстий мостов и регуляционных сооруженийбудут наименьшими по сравнению с другими вариантами, но при этом происходитлишний набор высоты (см. рис. 1.2,вариант I);

б) в среднейчасти конуса - в этом случае стоимость моста и регуляционных сооруженийоказывается наибольшей, а сама трасса, как правило, наименьшей по длине (см. рис. 1.2, вариант II);

в) в нижнейчасти конуса или обход его - в этом случае значительно удлиняется трассаперехода, теряется высота, однако на автомобильных дорогах низших категорийпоявляется возможность устройства брода-лотка вместо мостов.

Рис. 1.2.Расположение трассы на конусе выноса

Таблица 1.1

Примечание. Газопроводы подразделяются на классы взависимости от давления в трубопроводе, нефте- и нефтепродуктопроводы - отдиаметра трубопровода. Подводные трубопроводы через водные преграды принимают 1класса.

При пересеченииконусов выноса в средней и нижней его части необходимо располагать трассунормально к образующей конуса, т.е. по кривой с углом поворота a, равным илинесколько большим угла растекания потока по конусу.

Для выбораоптимального местоположения трассы перехода необходима вариантная проработка.

9. Мостовыепереходы, расположенные в зоне водохранилищ и нижних бьефах плотин, трассируютс учетом бытового и измененного плотиной режима реки. При этом возможны случаи:

а) мостовойпереход расположен в нижнем бьефе плотины - в этом случае трассу располагаютвне зоны сосредоточенного размыва русла; если плотина некапитальная, томостовой переход рассчитывается с учетом прорыва плотины;

б) мостовойпереход расположен по плотине ГЭС - этот вариант закладывается в проектеплотины;

в) мостовойпереход расположен в верхнем бьефе плотины - в этом случае переход располагаютв наиболее узком месте водохранилища, вне заторной ледяной зоны.

При проложениитрассы дороги вдоль водохранилища необходимо ее трассировать вне пределовпрогнозируемой линии переработки берега от волнобоя.

10. Притрассировании мостового перехода вблизи существующего моста необходимоучитывать, что деформации русла, вызываемые одним переходом, могут быть опасныдля другого. При близком расположении переходов возможно устройство регуляционныхсооружений для их совместной работы.

11. Створымостовых переходов желательно располагать из условия обеспечения безопасностимостов выше от подводных трубопроводов, но во всех случаях на расстоянии, неменее рекомендуемых в табл. 1.1 [77]. При этом следует учитывать, чтоуказанные расстояния могут не обеспечивать безопасность трубопроводов из-заразмывов под мостами.

12. В суровыхклиматических условиях при выборе мест мостовых переходов необходимо учитыватьвозможность образования на водотоках наледей и их вредные воздействия намостовые сооружения, а также мерзлотно-грунтовые условия и возможныегеокриологические изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружений.

При выборе местпереходов через водотоки следует избегать участков, где возможно образованиебольших наледей (устьевые участки рек и притоков, особенно места слиянияводотоков; перекаты со скальными выступами; места с островами и староречиями;широкие заболоченные поймы; места с выходами родников подземных вод). Длямостовых переходов в наледных районах надо выбирать узкие и глубокие русла.

В зоне тундрыследует учитывать снегозаносимость логов и ручьев, опорожнение верховых озер иоврагообразование.

1.2.Составление ситуационно-гидрологической схемы мостового перехода по имеющимсяматериалам

1. Передпроизводством полевых работ на основании имеющихся картографических,топографических и аэросъемочных материалов составляют ситуационно-гидрологическуюмасштабную схему мостового перехода.

Схема служитобоснованием выбора оси мостового перехода, расположения регуляционныхсооружений, гидрометрических и морфометрических створов, строительных площадок,а также является топографической основой для инженерно-геологической съемки.

2.Ситуационно-гидрологическая схема (рис.1.3) должна включать участок русла и пойм по ширине долины до отметок на1-2 м выше максимального уровня воды, за исключением рек, текущих в конусахвыноса, и по длине не менее полуторной ширины разлива при УВВ вверх по течениюот верхнего варианта перехода, и не менее одной ширины разлива вниз от нижнеговарианта перехода, за исключением устьевых участков равнинных рек, для которых размерысхем устанавливаются индивидуально.

При пересеченииконусов выноса размер схемы определяется намечаемой схемой регулированияпотока.

Рис. 1.3.Ситуационно-гидрологическая схема мостового перехода:

1 - граница разлива высоких вод; 2 - водомерный пост; 3 -морфоствор № 1; 4 - морфоствор № 2; 5 - места начала выхода воды на пойму; 6 -спрямляющие течения; 7 - трасса проектируемого перехода

В случаяхпримыкания мостового перехода к промышленным центрам, железнодорожным узлам ипортам размер схемы может быть увеличен. Масштаб составленияситуационно-гидрологической схемы зависит от величины водотока и изменяется впределах от 1 : 5000 до 1 : 25000.

3. В процессеполевых работ в ситуационно-гидрологическую схему вносят коррективы. Вчастности, уточняют положение размываемых берегов русла, побочней, кос,осередков, островов, действующих проток и границы растительности на поймах,производят промеры наибольших глубин у вогнутых берегов русла и на перекатах,устанавливают следы прохода высокой воды, следы выхода льда на поймы, местаобразования заторов льда, заломов сплавляемой древесины, скопления карчей.

Установленныепризнаки прохода высоких вод привязывают в плане и наносят на схему. Кромеэтого, на схеме показывают дороги, мосты, каналы, плотины и т.п., отсутствующиена исходном картографическом материале и влияющие на режим реки на участкеперехода. Их технические характеристики (высоты насыпей, отверстия мостов,глубины и ширины каналов, отметки бьефов плотин и данные об их водосливах ит.п.) приводятся в экспликации.

4. Длясоставления ситуационно-гидрологических схем может с успехом применятьсяаэрофотосъемка, в особенности для случаев съемки крупных массивов, когдасравнивается большое число вариантов трассы перехода, а также при изысканияхпереходов через крупные реки и в таежной местности с труднопроходимой поймой исложным очертанием русла.

Дляпредварительных соображений в поле материалы аэрофотосъемки можно использоватьдо окончательной обработки в виде масштабной фотосхемы. На таких схемах обычнохорошо видны все морфологические особенности русла и поймы реки, на основаниикоторых можно установить места возможных вариантов перехода, расположениястворов и других пунктов наблюдения.

1.3.Источники и методы получения исходной информации о районе мостового перехода

До началаполевых работ должны быть предварительно собраны материалы, содержащие сведенияо режиме пересекаемой реки и районе перехода.

1.Картографические и топографо-геодезические. Картографический материал (М1:10000-1:1000000) приобретают в организациях-держателях этих материалов. Ранеевыполненные съемки получают в территориальных проектных организациях, уобластных и районных архитекторов, через территориальные институты Гипрозема,районных землеустроителей, отделах капитального строительства промышленныхпредприятий, заказчика проекта, в других проектно-изыскательских иэксплуатационных организациях. При получении этих материалов необходимовыписать отметки марок и реперов, их местонахождение, а также координатыпунктов триангуляции и полигонометрии.

2.Гидрологические. Для получения этих материалов могут быть использованы изданияглавного управления гидрометеослужбы при Совете Министров СССР иГосударственного гидрологического института /ГГИ/:

Сведения обуровнях воды на внутренних водных путях СССР;

Сведения обуровнях воды на реках и озерах СССР;

Материалы порежиму рек СССР;

Гидрологическиеежегодники;

Ресурсыповерхностных вод СССР, материалы водного кадастра СССР;

Материалы помаксимальному стоку талых вод рек СССР;

Каталог помаксимальному дождевому стоку рек СССР;

Атлас вскрытия изамерзания рек Европейской части СССР;

Каталог отметокнаивысших уровней воды рек и озер СССР;

Труды ГГИ,освещающие гидрологию отдельных районов.

Кромеофициальных изданий, данные о материалах ранее выполненных изысканий, проектов,научных работ можно получить в:

ГипроречтрансеМинистерства речного флота РСФСР;

ГидропроектеМинистерства энергетики и электрификации СССР и его филиалах;

Гипроводхозе(концерн Водстрой) и его отделениях;

институтахразных министерств и ведомств, занимающихся проектированием железных,автомобильных дорог, трубопроводов, наземных и подземных коммуникаций и т.д.;

бюро расчетов исправок.

3.Метеорологические. Эти данные собирают на ближайших к мостовому переходуметеостанциях. Должны быть собраны сведения, характеризующие климат района:осадки; температурный режим воздуха; максимальные скорости и направления ветровза все годы наблюдений по месяцам; толщина снежного покрова и льда.

Материалы этихнаблюдений публикуют в справочниках по Климату СССР, метеорологическихежемесячниках и ежегодниках и в СНиПе по строительной климатологии и геофизике[70].

4.Геологические. Эти данные должны содержать сведения: о грунтах русла реки ипоймы; об уровнях и режиме подземных вод и анализе воды; об оползнях и мокрыхкосогорах, карстовых явлениях; о наличии в районе перехода местныхдорожно-строительных материалов; о сейсмичности района.

Материалы,содержащие сведения по геологии, в основном сосредоточены в Геолфонде, архивахреспубликанских и местных геологических управлений и трестахинженерно-строительных изысканий, а также в организациях, выполняющихинженерно-геологические исследования.

5. Сведения оближайших железнодорожных, автодорожных и городских мостах. Эти сведения могутбыть получены в проектных институтах, проектировавших мостовые переходы, вслужбах пути управлений железных дорог, в дистанциях пути, в управленияхавтомобильных дорог. В этих организациях необходимо получить картографический материалс нанесенными вариантами переходов; пояснительные записки с гидрологическимирасчетами; схемы мостов с геологическими разрезами; характеристику работымостового перехода по пропуску паводков, отметкам УВВ за время работы переходас указанием дат пиков паводков (половодий), случаи размывов, разрушений иповреждений на переходе, сведения о работе регуляционных сооружений и состоянияукрепления пойменных откосов и дамб; профили живого сечения по промерам подмостом за разные годы.

6. Сведения оближайших существующих и проектируемых ГЭС, плотинах и других гидротехническихсооружениях.

При расположениимостового перехода в зоне водохранилища или нижнем бьефе плотины необходимополучить в организациях, эксплуатирующих водохранилища, материалы, которые характеризуютбытовой режим реки до и после постройки ГЭС:

местоположениествора плотины на плане и продольном профиле реки;

класс плотины;

отметкинормального /НПУ/ и форсированного /ФПУ/ подпорных уровней;

уровнянаибольшей сработки водохранилища-мертвого объема (УМО);

кривые подпора исбросные расходы воды при паводках различных вероятностей превышения;

данные о годовомрежиме водохранилища;

данные оветровом режиме водохранилища.

7. Сведения осудоходстве и сплаве на реке. Источники получения материалов: местныебассейновые управления пути Министерства речного флота; сплавные организации. Вэтих организациях получают следующие сведения: класс реки; габариты судов,буксируемых плотов и перспективы увеличения их габаритов; лоцманские карты илиатласы судоходных рек; условия судоходства в районе перехода; допускаемыескорости течения для сплавного судоходства.

8. Сведенияэкономического характера. Источники получения этих материалов: плановые ифинансовые органы при Советах Министров АССР, облисполкомах и райисполкомах;местные строительные, промышленные и транспортные предприятия, которые могутбыть использованы при строительстве перехода.

В этихорганизациях получают сведения:

об объемах инаправлениях перевозок грузов и пассажиров автомобильными и другими видамитранспорта;

о размещении,производственных связях и перспективах развития народного хозяйства в районеизысканий;

о работеавтотранспортных предприятий, транспортно-эксплуатационных показателях работыавтомобильного транспорта и данные по учету движения автомобилей, проводимомудорожно-эксплуатационной службой;

обэксплуатационно-стоимостных показателях работы существующего мостовогоперехода, паромной переправы, низководного моста и т.п.;

о простоях,задержках, перерывах движения и косвенных потерях народного хозяйства;

о наличии врайоне перехода электроэнергии в количестве, потребном для нужд строительствамостового перехода, рабочей силы и жилья.

1.4.Определение объема, методов выполнения и программы инженерно-гидрологическихработ

1. После полученияутвержденного заказчиком задания на разработку титульного мостового переходаили железной (автомобильной) дороги, в составе которых находятся мостовыепереходы, приступают к составлению программы работ, выявляют перечень и объемработ, устанавливают метод и сроки их выполнения.

Инженерныегидрологические изыскания производят в соответствии с действующимзаконодательством, требованиями СНиПов, других нормативных документов,утвержденных в установленном порядке и содержащих дополнительные илиспециальные требования к изысканиям.

При составлениипрограммы изыскательских работ нужно ориентироваться на выполнение ихсовременными методами и инструментами. Большие площади необходимо сниматьаэрофотограмметрическими методами. Неприступные расстояния и базисы опорныхсетей определять прецизионными методами, русловые съемки производить с помощьюэхолотов, а измерение скоростей течений и расходов воды на крупных рекахметодами аэрогидрометрии.

Изысканиямостовых переходов условно можно подразделить на три этапа: подготовительный,полевой и камеральный.

2. Вподготовительный период производится сбор и обобщение данных о районе мостовогоперехода и материалов изысканий прошлых лет; составляется программа изысканий исмета; оформляются материалы для получения разрешения на производствоинженерно-геодезических, инженерно-гидрологических, аэрофото-съемочных иинженерно-геологических работ; производится регистрация этих работ. Получают (спомощью заказчика) лесорубочный билет. Одновременно утверждается у заказчикасмета. Совместно с представителем заказчика необходимо участие в комиссии попредварительному отводу земли под сооружения мостового перехода. Открывается вбанке финансирование, укомплектовывается штат экспедиции, партии (отряда).

Для правильнойорганизации изыскательских работ должно быть составлено общее представление орежиме реки, климатических условиях района изысканий на основе изучения иобработки предварительно собранных данных.

При наличииполных и надежных данных, собранных в подготовительный период, можно сократитьобъем работ, не допуская повторений и ограничиваясь привязкой этих данных кствору мостового перехода с обязательной проверкой соответствия их натуре.Имея, например, детальный план перехода, необходимо предусмотреть контрольныепромеры русла в пределах этого плана, а также проверить плановое положениеберегов, островов, рукавов и т.п. с тем, чтобы определить за это времядеформации реки в плане и профиле.

3. Вподготовительный период необходимо также выявить возможные особенностипроектирования мостового перехода и при необходимости учесть в смете научноеобоснование проектных решений.

Научно-исследовательскоесопровождение проектирования желательно для всех мостовых переходов через рекис шириной русел более 200 м, а также в случаях, связанных со сложностьюпроектирования из-за ситуационных и антропогенных (групповые - отверстия,застройка поймы и т.п.), климатических (доминируют ледовые явления, мерзлыегрунты и пр.), гидроморфологических (пересечение рек с интенсивным русловымпроцессом типа русловой многорукавности или на криволинейном участке русла),гидрологических (например, в зоне подпора от реки или водохранилища) и другихусловий.

В перечисленныхслучаях научно-техническая помощь на стадии составления проекта обычно являетсяэкономически оправданной* и позволяет более обоснованно принимать (и защищать)технические решения.

* Под экономически оправданными понимаются исследования,результаты которых позволяют снизить стоимость объекта на сумму, в пять-шестьраз превышающую затраты на исследования.

4. Объем ихарактер полевых работ зависят от сложности и степени изученности, природныхусловий района изысканий, а также от стадии проектно-изыскательских работ исроков разработки проекта.

Инженерно-гидрологическиеизыскания на стадии технико-экономического обоснования илитехнико-экономических разработок имеют целью получение минимально необходимыхданных по гидрологии района, оценки намеченных вариантов трассы, выбораосновного направления и получения генеральных размеров проектируемого мостовогоперехода.

В полевой периодна этой стадии выполняют, как правило, следующие виды работ:

промеры глубинпо выбранному створу;

составлениеактов УВВ прошедших паводков путем опроса старожилов или по следам наместности;

определениепродольного уклона реки в районе оси мостового перехода;

разбивка инивелирование морфоствора там, где он необходим.

5.Инженерно-гидрологические работы для составления Проекта по схеме: ТЭО (ТЭР) -Проект-Рабочая документация и для составления Рабочего проекта по схеме ТЭО -Рабочий проект заключаются в детальном изучении гидрологических условий районамостового перехода в объеме, достаточном для проектирования моста, земляногополотна на подходах, регуляционных сооружений и организации строительства.

Имеющиесягидрологические материалы обычно относятся к створам, которые не совпадают сосью мостового перехода. В этих случаях программами предусматривают устройствов период изысканий водомерных постов и организацию наблюдений на них,совпадающих по времени с наблюдениями на ближайших опорных водомерных постах.Иногда необходимо проверить данные наблюдений на месте и провести контрольныепромеры в случае, если на водомерных постах расход воды определяют без учетапоймы или других частей живого сечения водного потока.

Независимо отналичия топографического материала предусматривают съемку мест пересечения илисближения трассы мостового перехода с инженерными сооружениями и объектами.Следует также предусмотреть съемку всех изменений ситуации.

При изысканияхмостовых переходов производятся, как правило, морфометрические работы, прикоторых должны быть определены: количественные соотношения междуморфометрическими и гидравлическими характеристиками русла и пойм; уровни водыпо опросам старожилов, меткам и следам прошедших наиболее высоких историческихпаводков. Ограничиться морфометрическими работами можно в случаях, когда:

а) вблизипроектируемого перехода имеются водомерные посты, материалы наблюдений, которыхобеспечивают надежное определение расчетных гидрологических параметров;

б) изысканияносят срочный характер и время их производства не совпадает с паводочнымпериодом;

в) трасса дорогипересекает несколько водотоков, расположенных в одном гидрологически однородномрайоне.

Гидрометрическиеработы следует выполнять в особо сложных условиях, при пересечении крупныхводотоков, а также при необходимости дополнения морфометрических работ. Пригидрометрических работах определяют расходы воды, скорости течения, уклоныводной поверхности в период прохода паводка, траектории движения судов, каравановсудов, барж, отдельно плывущих предметов, поплавков. Эти работы наиболее ценны,если охватывают период высокого (выше уровня выхода воды на пойму) половодьяили паводка.

В остальныхслучаях целесообразно применение смешанных (гидроморфологических) изысканий,выполняемых в весенне-летний период.

В программеработ необходимо предусмотреть устройство вышек для засечек траектории движениясудов, караванов судов, барж и т.п.; лодочных переправ, аренду катеров,моторных и весельных лодок, понтонов и барж.

6.Инженерно-гидрологические работы для составления рабочей документациипредназначаются для уточнения и детализации исходных данных, полученных приизысканиях для проекта и корректировки результатов гидрологических игидравлических расчетов, выполненных на этих стадиях проектирования.

Еслиместоположение оси мостового перехода и гидрологические условия не изменилисьпо сравнению с предыдущей стадией, изыскательские работы на стадии Проектотсутствуют или сводятся к уточнению полевых материалов в камеральных условиях.Обычно это - камеральный период изыскательских работ или они вообщеотсутствуют.

Б. Топографо-геодезические работы

1.5.Инженерно-топографические планы мостовых переходов и требования к ним

1.Инженерно-топографические планы мостовых переходов, получаемые в результатевыполнения топографо-геодезических работ, должны обеспечивать разработкутехнико-экономического обоснования (ТЭО), проекта (рабочего проекта) илирабочей документации на строительство моста, регуляционных иберегоукрепительных сооружений и земляного полотна на подходах.

2.Инженерно-топографические планы мостовых переходов следует составлять, какправило, аэрофототопографическим методом по материалам аэрофотосъемки.

Наземную съемку(тахеометрическую или фототопографическую) выполняют в случаях, когда выполнитьаэрофотосъемку не представляется возможным или экономически нецелесообразновследствие ограниченности снимаемой территории.

3. Площадьтопографической съемки должна быть достаточна для проектирования мостовогоперехода и временных сооружений, необходимых для его строительства.

Границы иплощади участков, подлежащих топографической съемке, а также масштаб съемкиустанавливают в программе изысканий.

Минимальныеразмеры участка съемки принимают:

поперек реки - впределах разлива при наибольшем уровне для железных дорог и расчетном дляавтодорог с превышением в пределах 1-2 м запаса над указанными уровнями повысоте;

вверх и вниз потечению в районе моста, струенаправляющих дамб и срезки подмостового русла - по1,5 отверстия от оси мостового перехода.

На участкахподходов к мосту полоса съемки должна быть достаточна для проектирования всехсооружений, связанных как со строительством мостового перехода, так и егоэксплуатацией, но не меньше 100 м в каждую сторону от трассы.

Топографическиесъемки предусматривают также на участках долинных ходов трассы, гдепроектируются спрямления русла, запруды, поперечные регуляционные сооружения иукрепление берегов.

Подводную съемкурусла, староречий и проток следует выполнять в пределах, необходимых дляпроектирования мостового перехода, включая спрямления русла, запруды ипересыпки староречий и проток, а также на участках, достаточных для созданияматематической модели местности, если предполагается моделирование протеканияпотока в речной долине.

Подводная съемкапроизводится измерением глубин по створам с плановой привязкой промерных точеки нивелированием урезов в характерные периоды времени.

В пределахмостового перехода производится съемка всех подземных и наземных коммуникаций(газо- и нефтепроводы, водопроводы, линии связи и электропередач и т.п.),проходящих по территории в границах съемки, а также пересекаемых трассой новойжелезной или автомобильной дороги.

4.Инженерно-топографические планы участков мостовых переходов составляют взависимости от площади снимаемого объекта в масштабах 1:500 (при площади съемкидо 10 га), 1:1000 (площадь до 50 га) и 1:2000 (площадь свыше 50 га). Высотысечения рельефа горизонталями принимают с учетом сложности ситуации и рельефа0,5 и 1,0 м.

5. Точность, атакже содержание и оформление инженерно-топографических планов мостовыхпереходов должны отвечать требованиям СНиП 1.02.07-87 [69].

6. Инженерно-топографическиепланы мостовых переходов составляют, как правило, в системе координат и высот,принятой для проектируемой железной и автомобильной дороги.

7. Объекты,контуры местности и элементы рельефа на топографических планах изображаютусловными знаками, утвержденными Главным управлением геодезии и картографии приСовете Министров СССР (ГУГК СССР) [88].

Полнота иправильность нанесенных на план подземных и наземных коммуникаций и иххарактеристики должны быть подтверждены эксплуатирующими эти коммуникацииорганизациями.

1.6.Съемочная геодезическая сеть

1. Геодезическойосновой для выполнения всех видов наземных топографо-геодезических работ приизысканиях мостовых переходов служат пункты (точки) съемочной геодезическойсети (съемочного обоснования).

В качествесъемочного обоснования следует использовать пункты (точки) магистральных исъемочных ходов.

Геодезическойосновой для аэрофототопографической съемки служит планово-высотное обоснованиемаршрутной аэрофотосъемки, состоящее из пунктов и реперов геодезической сети,которые надежно опознаются на аэрофотоснимках, планово-высотных и высотныхопознаков и пунктов (точек) магистральных ходов.

2. Ходысъемочной геодезической сети следует прокладывать:

магистральныеходы - как правило, по оси мостового перехода (по трассе проектируемой железнойили автомобильной дороги);

съемочные(теодолитные) ходы - в местах, удобных для геодезических измерений иобеспечивающих максимальную площадь съемки с каждой точки хода.

Если длясоставления топографического плана мостового перехода выполняетсямногомаршрутная аэрофотосъемка, то съемочная геодезическая сеть представляетсобой магистральный ход, проложенный по оси мостового перехода, и сетьмагистральных ходов, проложенных в зоне перекрытия маршрутов и опирающихся наточки полигонометрического хода по оси мостового перехода.

3. Магистральныеходы должны быть привязаны в плане и по высоте к пунктам государственнойгеодезической сети, а съемочные - к пунктам (точкам) магистральных ходов.

Допустимыевеличины невязок в ходах съемочного обоснования следует принимать всоответствии со СНиП 1.02.07-87.

4. Измеренияуглов и расстояний в ходах съемочного обоснования должны производиться, какправило, электронными тахеометрами (например, Рекота, Та3) или теодолитами типа2Т2, 2Т5 с установленными на их колонками светодальномерами (например, СМ5,СТ5) по трехштативной системе.

При прокладкемагистральных и съемочных ходов через водотоки шириной до 350 м допускается,при обосновании в программе изысканий, измерение углов теодолитами 2Т30 иизмерение длин линий стальными мерными лентами или рулетками. При этом должнобыть обеспечено выполнение требований СНиП 1.02.07-87.

5. Длина линий входах съемочного обоснования при использовании светодальномера не должна бытьменее 20 м на застроенной территории и 40 м на незастроенной территории.

Максимальнаядлина стороны съемочного хода должна устанавливаться в программе изысканий взависимости от назначения хода и используемого светодальномера.

При выполненииработ электронными тахеометрами или светодальномерами допускается использоватьвисячие ходы с одной стороной длиной не более 750 м [20].

В ходахпланово-высотного обоснования маршрутной аэрофотосъемки максимальная длинастороны хода определяется условиями привязки опознаков и возможностямииспользуемого светодальномера.

6. Координатыпунктов (точек) съемочной геодезической сети вычисляют по уравненным значениямуглов и длин сторон магистральных и съемочных ходов.

Для уравниваниярезультатов линейных и угловых измерений по магистральному ходу, проложенномупо трассе проектируемой дороги (оси мостового перехода), следует использоватькоординаты пунктов государственной геодезической сети. Для уравниваниярезультатов линейных и угловых измерений по съемочному ходу следуетиспользовать точки магистрального хода, к которым примыкает съемочный ход.

7. Отметки точекмагистральных и съемочных ходов и опознаков планово-высотного обоснованияаэрофотосъемки допускается определять методами геометрического илитригонометрического нивелирования.

Выбор методанивелирования определяется имеющимся парком геодезических приборов и условиямипроизводства работ.

Тригонометрическоенивелирование следует применять, как правило, при производстве работ сиспользованием светодальномеров или электронных тахеометров.

8.Геометрическое нивелирование надлежит выполнять путем прокладки по точкамсъемочного обоснования ходов технического нивелирования, которые привязывают кпунктам государственной геодезической сети, маркам и реперам нивелирной сети ик временным реперам.

Невязки внивелирных ходах не должны превышать 50 мм, где L - длина хода вкм.

При привязке кпунктам государственной геодезической сети, маркам и реперам, когда местностьимеет большие углы наклона и число станций на 1 км хода более 25, допустимуюневязку следует подсчитывать по формуле f_Н=10 мм, где n - число станцийв ходе.

При производствеинженерно-геодезических изысканий новых железных и автомобильных дорогвременные реперы устанавливают не реже чем через 2 км. На трассе подходов к мостуреперы устанавливают через 1 км на расстоянии не более 40 м, но за пределамиземляного полотна, резервов, водоотводов и т.п.

При проложениинивелирных ходов должны соблюдаться требования СНиП 1.02.07-87.

Таблица 1.2

Примечания. 1. Если ось мостапересекает остров, то на нем дополнительно должны быть установлены не менееодного створного знака по оси моста и одного высотного репера.

2. Ось моста,расположенного на кривом участке пути, закрепляется по направлению хорды,стягивающей начало и конец моста. В случае расположения русловой части моста напрямой, а пойменных эстакад на кривой, криволинейные части моста следуетзакреплять по линии тангенсов.

9. Дляопределения длин линий при тригонометрическом нивелировании следуетиспользовать светодальномеры и электронные тахеометры.

Для измерениявертикальных углов нужно использовать теодолиты типа 2Т2 и 2Т5 или равноточныеим электронные тахеометры. Рекомендуется использовать теодолиты с компенсаторомместа нуля вертикального круга.

10. Пункты(точки) ходов съемочной геодезической сети при инженерно-геодезическихизысканиях мостовых переходов закрепляют на местности временными знаками -деревянными кольями диаметром около 10 см или столбами, в которые вбиты гвозди,фиксирующие центр знака.

При работах взалесенной и таежной местностях в качестве знаков могут быть использованы пниопиленных деревьев диаметром не менее 20 см.

Закрепление осимостового перехода и трассы подходов производится в соответствии с данными табл. 1.2.

1.7.Аэрофототопографическая съемка

1. Состав работпри аэрофототопографической съемке мостовых переходов следует определять впрограмме изысканий.

Работы делятсяна три периода: подготовительный, полевой и камеральный.

Подготовительныйпериод включает:

сбор имеющихсякартографических, геодезических, аэрофото-съемочных и других материалов;

изучение ианализ природных условий района работ;

камеральноепроектирование мостового перехода по имеющимся картам и планам;

составлениетехнического задания и календарного графика-производства аэрофотосъемки,полевых и камеральных работ;

организационныемероприятия по аэрофотосъемочным, полевые геодезическим и камеральным работам(согласования, оформление разрешений, организация баз и т.п.).

При составлениитехнического задания тщательно определяют виды летних работ, границыстереотопографической съемки, положение аэрофотосъемочных маршрутов и ходовгеодезического обоснования.

В полевой периодвыполняют комплекс работ и обследований, предусмотренных программой изысканий:

наземную иаэровизуальную рекогносцировку местности;

аэрофотосъемочныеработы;

фотолабораторныеработы;

планово-высотноеобоснование и полевое дешифрирование аэрофотоснимков.

В камеральныйпериод производят:

обработкуматериалов полевых работ и обследований;

фотограмметрическоесгущение опорной сети;

стереофотограмметрическуюобработку аэрофотоснимков;

составлениеинженерно-топографических планов.

2.Аэрофотосъемку следует выполнять в соответствии с требованиями ГКИНП 09-Э2-80 [27] и ВСН208-89 [20].

Аэрофотосъемкупроизводят в соответствии с техническим заданием, составленным руководителемотдела, выполняющего аэрофототопографическую съемку.

В техническомзадании должны быть указаны:

район работ,границы участка аэрофотосъемки, календарные сроки производства аэрофотосъемки исдачи продукции;

масштабыфотографирования и создаваемых топопланов;

тип и фокусноерасстояние аэрофотоаппарата (АФА);

тип носителя инеобходимость применения статоскопа и радиовысотомера;

время съемки:вегетативный период (наличие или отсутствие лиственного покрова), весенний иосенний ледоход, паводковые периоды, межень;

необходимостьустановки дополнительных АФА и аппаратуры (гидроустановка, воздушная помпа идр.);

часы и условияпроизводства аэрофотосъемочных работ (например, съемка при наличии сплошнойоблачности среднего и верхнего яруса);

используемыйкартографический материал для прокладки маршрутов (карты, схемы, продольныепрофили);

специальныетребования к аэрофотосъемке.

3. Воздушноефотографирование для составления инженерно-топографических планов приизысканиях мостовых переходов следует выполнять АФА типа ТЭС-100М, ТЭ-140М,ТЭ-200М.

Длякрупномасштабной аэрофотосъемки застроенных территорий рекомендуетсяиспользовать АФА-ТК 10/18, позволяющий компенсировать сдвиг изображения(«смаз») в момент экспонирования. Использование АФА ТЭС-100М позволяетуменьшить масштаб фотографирования на 30%, по сравнению с АФА ТЭ, за счет болеевысоких измерительных свойств аэронегативов.

4. Масштабфотографирования при аэрофототопографической съемке принимают в соответствии стребованиями СНиП1.02.07-87, учитывая масштаб составляемого инженерно-топографическогоплана, высоту сечения рельефа горизонталями, а также имеющиеся в наличии АФА истереофотограмметрические приборы.

5. Числоаэрофотосъемочных маршрутов, прокладываемых при производстве аэрофотосъемки,определяется масштабом фотографирования и заданными границами съемочногоучастка.

Одиночныйаэрофотосъемочный маршрут прокладывают, как правило, по оси мостового перехода.При производстве многомаршрутной аэрофотосъемки ось одного из маршрутов должнасовпадать с осью мостового перехода.

В случаенеобходимости аэросъемочные маршруты допускается прокладывать вдоль направлениятечения реки так, чтобы главные точки снимков попадали на берег вблизи урезаводы.

Аэрофотосъемочныемаршруты прокладывают, как правило, визуально по наземным надирным ориентирам,отмеченным на картах, планах или фотосхемах, составленных по материаламаэрофотосъемки предыдущих лет.

На подходах кмостовому переходу со стороны перегонов аэрофотосъемочные маршруты прокладываютна расстоянии не менее чем на два базиса за границей съемки.

Продольноеперекрытие снимков принимают равным 60%. Продольное перекрытие 80 и 90%задается по специальному заданию.

При прокладкеаэрофотосъемочных маршрутов вдоль варианта мостового перехода при шириневодотока более расчетного базиса фотографирования следует увеличиватьпродольное перекрытие снимков на участках, расположенных вблизи урезов воды, до90% с тем, чтобы в процессе камеральной обработки можно было выбрать стереопарыдля стереофотограмметрических измерений.

При прокладкеаэрофотосъемочных маршрутов вдоль водотока продольные перекрытияаэрофотоснимков следует увеличивать в зоне пересечения оси мостового перехода.

6. Воздушноефотографирование для составления инженерно-топографических планов мостовыхпереходов производят, как правило, при отсутствии облачности. Высота солнца прифотографировании на черно-белую пленку должна быть не менее 20° над горизонтом,для цветной и спектрозональной пленки - 25°. Следует учитывать, что в серединедня растут восходящие и нисходящие потоки воздушных масс (особенно на границахсмены подстилающих поверхностей), затрудняя вождение носителей и снижая качестворабот, а в утренние и вечерние часы возникают значительные тени от рельефа ирастительности, мешающие стереоскопическим измерениям и дешифрированию снимков.

Если поизображению водной поверхности на аэроснимках предполагается определять(стереофотограмметрически) скорости течения и направление струй водного потока,аэрофотосъемка должна производиться при сплошной облачности среднего и верхнегояруса, поскольку при солнечном освещении, особенно когда направлениеаэрофотосъемочных маршрутов совпадает с направлением на солнце, на воднойповерхности возникают блики.

Дляаэрофотосъемки небольших мостовых переходов эффективно использовать вместотрадиционных носителей (самолета, вертолета) двухместные мотодельтапланы, накоторых установлен комплекс навигационной и аэрофотосъемочной аппаратуры.

7.Фотолабораторную обработку аэрофотопленок и оценку качества залетов следуетвыполнять в соответствии с требованиями ВСН208-89.

8.Топографо-геодезические работы для обоснования аэрофотосъемочных маршрутовпроизводятся в соответствии с проектом геодезического обоснования.

Проектгеодезического обоснования и схема расположения ходов съемочной геодезическойсети и опознаков составляются специалистами аэрогеодезической группы с учетомназначения топографических планов, их масштаба и вида стереофотограмметрическихприборов, применяемых для обработки аэроснимков.

Положениепланово-высотных и высотных опознаков, а также контрольных точек намечают нарепродукциях накидного монтажа с учетом требований ВСН208-89.

Планово-высотныеопознаки следует выбирать в зоне тройного перекрытия аэрофотоснимков (вблизиграниц съемки и урезов воды), контрольные точки - равномерно по площадистереопары.

Положениеопознаков и контрольных точек уточняют под стереоскопом на контактныхотпечатках и переносят на репродукции накидного монтажа.

Опознаки иконтрольные точки следует располагать на горизонтальных площадках, малоотличающихся по высоте от окружающей местности.

Опознаки передзалетом должны быть замаркированы. Маркировку опознаков следует выполнять всоответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87.

9. Инженерноедешифрирование аэрофотоснимков (полевое и камеральное) выполняют в соответствиис требованиями и рекомендациями ВСН208-89.

Камеральныефотограмметрические работы при составлении топографических планов мостовыхпереходов следует выполнять в соответствии с требованиями [27].

10. Составлениетопографических планов мостовых переходов в масштабах 1:5000, 1:2000, 1:1000 и1:500 стереофотограмметрическим способом можно выполнять как на универсальныхприборах аналогов типа (СПР, СД, СЦ, Стереометрограф и т.п.), так ианалитическими методами с использованием стереокомпараторов (стекометров) иЭВМ, а также аналитических фотограмметрических приборов типа"Анаграф" ЦНИИГАиК.

11. Составлениетопографических планов масштаба 1:2000, 1:1000 и 1:500 стереотопографическимиспособами при изысканиях мостовых переходов можно выполнять по одной изследующих технологических схем:

аналитическоесгущение фотограмметрической сети, определение координат элементов ситуации исооружений, составление фотоплана (ортофотоплана) в масштабе 1:2000 и 1:1000;

аналитическоесгущение фотограмметрической сети, определение координат элементов ситуации исооружений в пределах обрабатываемой полосы местности и составлениефотографического плана на универсальных приборах аналогового типа;

аналитическоесгущение фотограмметрической сети и получение цифровой модели местности (ЦММ)на обрабатываемую полосу местности с последующим составлением топографическихпланов на автоматизированных графопостроителях.

Технологическуюсхему составления инженерно-топографического плана мостового перехода выбираютс учетом оснащенности проектно-изыскательского института фотограмметрическимиприборами и ЭВМ.

12. ЦММ должнаобеспечивать автоматизированное составление топографических планов и получениеисходных данных для автоматизированного проектирования новых сооружений впределах съемки.

Исходнаятопографо-геодезическая информация о местности, необходимая для составленияЦММ, получается в результате топографо-геодезических работ, выполненныхразличными методами (стереотопографическая съемка, тахеометрическая съемка идр.).

Точность ЦММдолжна соответствовать точности инженерно-топографического планасоответствующего масштаба. При построении и преобразованиях ЦММ точностьисходной информации должна сохраняться.

13. Приизысканиях мостовых переходов в результате выполнения камеральных работ должныбыть получены следующие материалы:

инженерно-топографическиепланы или фотопланы мостового перехода с изображением рельефа горизонталями;

фотокальки илирепродукции на прозрачной основе с инженерно-топографического плана или фотопланамостового перехода;

контактныеотпечатки с результатами дешифрирования;

репродукциинакидного монтажа с положением точек планово-высотных опознаков и границамисъемки;

каталог высот икоординат пунктов съемочного обоснования и точек трассы;

координаты точекЦММ, выданные на печать (в случае, если в процессе камеральных работ получаютЦММ), а также машинные носители информации (магнитная лента, магнитные диски),на которых записаны координаты точек ЦММ.

1.8.Наземные топографические съемки

1. Основнымвидом наземной топографической съемки при изысканиях мостовых переходов служиттахеометрическая съемка. Мензульную съемку выполняют при небольших площадяхсъемки в пересеченной местности и благоприятных климатических условиях, когдадетальный топографический план необходимо составлять в поле. Для небольшихоткрытых и плоских площадок можно использовать метод нивелирования поквадратам.

Генеральные идетальные инженерно-топографические планы мостовых переходов в горных районах,когда подходы к мосту расположены на крутых косогорах или прижимах, могут бытьполучены (дополнены) при помощи наземной фототопографической съемки спротивоположного берега или с уреза воды.

2.Тахеометрическую съемку производят электронными (РЕКОТА, Та3),электрооптическими (ЕОТ-2000, Та-5), номограммными (Дальта 010, Дальта 020, ТН)и внутрибазными (BRT-006) тахеометрами или, какисключение, теодолитами.

При съемкетахеометрами ТН, Дальта 010, Дальта 020, BRT-006 или тахеометрами Theo200, Theo030 рекомендуется использовать картографические столики,соединяющиеся механическими приспособлениями с геодезическими приборами(например, столик Карти 250).

3.Тахеометрическую съемку следует выполнять, как правило, с пунктов (точек)съемочного обоснования.

При производстветахеометрической съемки должны соблюдаться требования, установленные СНиП 1.02.07-87.

Если в процессесоставления плана обнаруживается несогласованность измерений или отсутствиепромеров, то все уточнения должны быть выполнены в поле.

Приавтоматизированной технологии производства камеральных работ контрольсоставления инженерно-топографических планов должен выполняться в процессеручной доработки.

4. Составленныйинженерно-топографический план мостового перехода подлежит проверке в полепутем сравнения, с натурой и проведения контрольных измерений.

Расхождениямежду расстояниями и высотами, взятыми с плана и полученными в натуре, недолжны превышать допусков, предусмотренных СНиП 1.02.07-87.

При получениинедопустимых расхождений проверяют правильность накладки точек в соответствии сабрисами, а если ошибка не обнаружена, должны быть повторены контурныеизмерения.

5. В результатепроизводства тахеометрической съемки должен быть получен следующий комплексматериалов:

журналытахеометрической съемки с абрисами станций ориентирования и наблюдения точек;при использовании столика Карти 250 - планшеты съемки;

схема съемочногообоснования;

ведомостьвычисления координат и высот точек съемочного обоснования;

планытахеометрической съемки;

акты приемки иконтроля работ.

9. Привыполнении мензульной съемки следует руководствоваться требованиями ирекомендациями Инструкции [28].

10. Для наземныхфототопографических съемок рекомендуется использовать универсальные фотокамерыс фокусным расстоянием объектива 100 мм типа UMK 10/1318 с последующей обработкой материалов аналитическимиметодами.

В качестве геодезическойосновы для наземной фототопографической съемки следует использовать базисныйход. Измерения линий этого хода должны выполняться, как правило,светодальномером или электронным тахеометром (в крайнем случае методомкороткобазисной полигонометрии).

При выполненииназемной фототопографической съемки следует руководствоваться требованиями ирекомендациями Инструкции [28] иМетодических указаний [41].

Глава 2.ГИДРОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

А. Наземные работы(контактный метод)

2.1.Цели и методы выполнения работ

1. Подгидрометрическими работами понимается комплекс наблюдений и работ, производимыхна реке в районе перехода с целью изучения ее гидрологического режима. К нимотносят измерение и направление скоростей течения, наблюдения за уровеннымрежимом и ледовыми явлениями.

По результатамгидрометрических работ определяют распределение расходов воды между руслом,протоками и элементами поймы при уровнях воды выше бровок русла, заполнение иопорожнение пойменных массивов и другие особенности протекания потока, чтопозволяет выявить уклоны свободной поверхности, коэффициенты шероховатостиморфологически однородных участков, тенденции спрямлений, свала потока и прочеес целью принятия правильных проектных решений по регулированию потока.

2. Немаловажнымобстоятельством при принятии решения об организации гидрометрических работявляется их высокая стоимость. Поэтому к гидрометрическим работам прибегают приизысканиях мостовых переходов через неизученные и слабо изученные реки, длякоторых отсутствуют данные гидрометрических наблюдений, а также для крупных илисложных мостовых переходов.

3.Гидрометрические работы выполняют на стадии проекта и в особых случаях настадии ТЭО.

Организацияработ на стадии ТЭО позволяет увеличить время наблюдений за изучаемымиявлениями (ледовыми, уровенными и т.д.).

4.Гидрометрические работы по методу их проведения подразделяются на наземные(контактный метод) и аэрогидрометрические (дистанционный метод). Методвыполнения работ зависит от ширины русла и всей речной долины, а также сроковпроведения изыскательских работ и технических возможностей.

2.2.Организация работ

1.Гидрометрические работы выполняют согласно Наставлению Гидрометеослужбы [43], дополнений к нему, а также с учетомпредложений и требований [14, 85].

2.Гидрометрические наблюдения за водным режимом реки выполняют в два этапа. Доначала половодья:

обозначают наместности и измеряют гидростворы, оборудуют тросовые перетяжки;

устраиваютводомерные посты;

строят вышки длязасечек поплавков, оборудуют суда для измерения скоростей вертушкой;

производятподводную съемку русла.

В периодполоводья выполняют:

наблюдения зауровнем воды;

измеренияскоростей и наблюдения направлений течений, судовых ходов, сплава и ледохода;

подводную съемкурусла, в необходимых случаях повторную съемку русла после прохода половодья.

3. При сложныхусловиях протекания потока на участке перехода, чтобы проследить изменениягидравлических элементов потока в продольном и поперечном направлениях,назначают два-три створа. Створ, совмещенный с осью перехода, принимают за главный.Желательно, чтобы на главном створе:

русло былопрямолинейным, без резких изменений глубин, без островов и отмелей;

пойма повозможности имела наименьшую ширину, была незаросшей, без проток и озер;

направлениятечения на пойме и в главном русле были примерно параллельными.

4. Прирасположении проектируемого моста в подпоре назначают дополнительный створ внезоны подпора для наблюдений на нем неискаженного подпором прохода половодья илииспользуют данные наблюдений ГМС.

5. Створ наместности трассируют теодолитом с разбивкой и нивелировкой; створ закрепляютвехами по две на каждом берегу.

При широкомразливе и открытой пойме устанавливают дополнительные вехи на пойме.

На заросшейпойме вырубают просеку шириной 5-6 м для свободного плавания лодок.

Вертикали напойме закрепляют вехами или поплавками, привязанными к якорям в виде крупныхкамней, зарытых на глубину не менее 1 м. Длину веревки поплавка принимаютравной полуторной глубине на данной вертикали при УВВ.

Вертикали вглавном русле закрепляют: при работе по тросовой перетяжке - размеченнымимарками на тросе; при работе с лодки, устанавливаемой на якоре - предварительновычисленными горизонтальными углами направлений на каждую вертикаль сзакрепленного на местности пункта или по закрепленным на местности веернымстворам.

Расстояние междупромерными вертикалями должно быть на реках шириной до 800 м от 1/10 до 1/15ширины реки, но не более 50 м.

При работе ссуществующих мостов вертикали закрепляют на нижнем поясе ферм (при работе сосмотровой площадки) или на настиле тротуара.

2.3.Оборудование и устройства для наблюдений за водным режимом реки

1. Вышку дляпроизводства работ по засечке траекторий поплавков, льдин и судового ходарассчитывают на нагрузку от двух человек и ветровое давление.

Центр вышкидолжен быть «привязан» к пунктам опорной сети мостового перехода.

Высотуинструментального столика вышки над наивысшим уровнем воды в реке определяют поформуле:

Н_Г=0,0175D_Н,

где D_Н - наибольшее расстояние от центра вышки до границ участканаблюдения.

При этом должныобеспечиваться условия работ, изложенные в п. 2.6.

Строительствовышки по обоснованному расчетами проекту осуществляется специалистами, знающимиправила производства работ.

2. Плавсредствадля наблюдений в русле подбирают с учетом грузоподъемности и техникибезопасности работ. Комплект инструментов и оборудования включает: вертушку,лебедку вертушечную с тросом и грузом, опорную лебедку с канатом и якорем,секундомеры (2 шт.), средства сигнализации, спасательные пояса или круги почислу работающих на плавсредствах, инструменты для ремонта оборудования.

Массы груза длягидрометрических вертушек и якорей подбирают с учетом скоростей течений реки потабл. 2.1.

Таблица 2.1

На пойме, приглубинах не более 3 м, применяют легкие лодки и вертушки на штанге.

3. Тросовыеперетяжки для плавсредств или люлек устраивают при ширине реки до 60 м.

Диаметр тросадля предварительного определения собственного веса вычисляют по формуле, в мм:

d_Т=0,35,

где g - нагрузка, равная весу груженой люльки или гидродинамическомудавлению на понтон, в ньютонах.

Закреплениетросовых перетяжек должно быть надежным и обосновано расчетами.

Наибольшеенатяжение троса не должно превышать 1/6 его временного сопротивления на разрывпо ГОСТ 3071-74.

Расчет натяжениятроса проверяют по полученной в натуре стреле провеса.

4. При работе сплавсредством, закрепленным за трос, сопротивление, воспринимаемое им,передается в виде нагрузки на трос и определяется по формуле (в Н):

где v_max - максимальная поверхностная скорость течения, м/сек; S_п - смоченная поверхность плавсредства, м²,определяемая по формуле

где l_П - длина плавсредства, м; Т_П - осадкаплавсредства, м; В_П - ширина плавсредства, м.

Дляплавсредства, оборудованного в виде парома из нескольких лодок, S_П подсчитывают с учетом числа лодок:

Устройствоперетяжек на судоходных или сплавных реках требует получения письменногоразрешения судоходных или сплавных организаций.

5. На реках,несущих в паводок наносник, деревья и прочее у перетяжки организуетсяпостоянное дежурство для быстрого спуска троса в воду. Плавсредство должноиметь приспособление для быстрого разъединения его с тросом.

К устройствутросовых перетяжек и их эксплуатации, особенно при опускании троса для пропускасудов и плотов, должны допускаться специалисты, знающие соответствующие правилатехники безопасности.

2.4.Уровни воды

1. Уровни водыизмеряют с помощью водомерных постов, размещаемых в местах, не подверженныхразмыву, защищенных от ударов льдин и бревен, вне заводей, подпоров, обратныхтечений и по возможности на берегах с откосами крутизной 1:5-1:2.

2. Применяютводомерные посты:

свайные набеспойменных нескальных берегах;

реечные на пойменныхтеррасах или скальных берегах;

свайно-реечныена высоких поимённых берегах;

с самописцамиуровня.

Превышениеотметок торцов соседних свай не должно быть более 0,5 м. Сваи не должнывозвышаться над поверхностью земли более 25 см. Деревянные сваи забивают, аметаллические завинчивают ниже глубины промерзания.

3. У водомерногопоста на затопляемом месте устанавливают репер, отметку которого определяютдвойной нивелировкой IV класса с допустимой невязкой 20 (мм), где L - расстояние вкм.

4.На участке мостового перехода должно быть установлено не менее трех водомерныхпостов; один из них совмещают с главным гидрораствором, а два других (дляопределения уклона) располагают вверх и вниз от него не ближе расстояния,зависящего от продольного уклона реки:

Уклон, %............................................................. 0,05    0,10      0,30     0,50    1,0      и более

Расстояние, км....................................................... 2        1,0       0,3       0,2     0,1

Указанныерасстояния между водпостами обеспечивают измерение осредненного на этихучастках уклона водной поверхности с точностью 10% при измерении уровня воды сточностью 1 см.

На реках смалыми уклонами вместо устройства уклонных водомерных постов выполняютмгновенные наблюдения уклонов по урезным кольям.

5. На реках сразностью уровней воды у противоположных берегов более двойной точностиизмерений на водомерном посту (2 см), а также на обширных поймах при наличиипоперечного уклона количество и расположение постов зависит от местных условий.

6. Водомерныйпост снабжается:

максимальнойводомерной рейкой для фиксации наивысшего уровня;

переноснойводомерной рейкой ежедневных измерений уровня воды;

аккумуляторнымфонарем;

легкимплавсредством.

2.5.Глубина потока

1. Промерныеработы следует выполнять в соответствии с положениями [38].

Измерение глубинрекомендуется выполнять с применением эхолотов. При отсутствии эхолотнойаппаратуры глубины до 3-4 м измеряют наметкой, а свыше 3-4 м - лотом.

Плановаяпривязка гидрометрических измерений по створу может выполняться любымигеодезическими методами, которые определяются конкретными топографическимиусловиями створа, наличием соответствующего геодезического инструмента иквалификацией технического состава.

2. Для измеренияглубин (свыше 1 м) ультразвуковым способом применяют эхолот (например, «Язь»),размещаемый на плавсредстве. На начальной и конечной стадиях перемещенияплавсредства при измерениях глубин, т.е. при отходе от берега и приближении кконечной точке створа, скорость перемещения плавсредства будет отличаться отскорости его перемещения на основной части створа. Указанное обстоятельствоследует учитывать при определении горизонтального масштаба записи глубин наленте эхолота. Для этого начальный и конечный участки створа рекомендуетсяобеспечить средствами дополнительной плановой ориентировки. Наиболее простым идостаточно надежным способом определения планового положения промерных точек наэтих участках является использование косых вспомогательных створов,выставленных на берегах реки.

3. В моментнахождения плавсредства в точках пересечения промерного и косых створов наленте эхолота 2 делают оперативные отметки 3 (рис. 2.1). При дальнейшем движении плавсредства попромерному створу оперативные отметки делают через равные интервалы или посигналам, подаваемым для угловых засечек, если это предусмотрено по условиямпроизводства работ.

Рис. 2.1.Батиграмма эхолота:

1 - линия записи дна; 2 - линия начального отсчета; 3 -оперативные отметки на промежуточных промерных точках; 4 - характерные точкидна; 5 и 6 - начальная линия при толщине льда 40 и 20 см; 7 - отсутствиеотраженного сигнала от дна при неправильном выборе усиления (недостатокусиления); 8 - кратный сигнал, отраженный от дна при неправильной регулировкеусиления (избыток усиления)

При измеренииглубин наблюдатель визуально оценивает качество записи результатов измерений набатиграммной ленте эхолота и по мере необходимости ослабляет или усиливаетзондирующий сигнал вращением ручки регулятора усиления мощности прибора.

4. Промерыглубин эхолотом типа «Язь» можно производить при ледяном покрове толщиной до 1м, но не менее безопасной толщины для производства работ, если подо льдом и вего толщине нет воздушной прослойки. При промерах со льда в месте измеренияглубины на лед наливают немного воды и устанавливают вибратор на смоченнуюповерхность.

5. Эхолотомопределяют толщину льда, которая отображается на ленте самописца толщинойначальной линии. Для установления связи между толщиной льда и толщинойначальной линии эхолот тарируют. Для этого на поверхности льда устанавливаютледяной куб, одну грань которого делают ступенчатой с высотой ступени 20-30 см.На каждую ступень куба ставят вибратор и, зная толщину льда, сопоставляют ее ссоответствующей толщиной начальной линии на ленте эхолота.

6. При обработкематериалов промерных работ определяют линейную невязку, которую находят изсравнения общей длины створа и той же длины, полученной суммированиемрасстояний между промерными точками. Полученную невязку распределяютпропорционально измеренным расстояниям.

7. Участки междупромерными точками определяют по отметкам и промерам точек на батиграмме. Научастке между промерными точками выбирают характерные точки переломов рельефадна для переноса их на профиль поперечника. Глубины в этих точках снимают сбатиграммы, для чего применяют палетку в виде круговой кривой (радиус ее равенрадиусу записи на батиграмме), на которой написаны глубины в метрах.

8. Поперечныйпрофиль реки вычерчивают по данным промеров глубин в русле и даннымнивелирования берегов на незатопляемых участках в желаемом масштабе намиллиметровой бумаге.

Участкипромерного створа, заключенные между линиями оперативных отметок ихарактеризуемые точками рельефа русла, переносят на промерный створ, которыйзафиксирован на миллиметровой бумаге.

Перенос точекначала и конца участков промерного створа и характерных точек рельефа руслаосуществляют, используя прямоугольный треугольник. Для этого точку началапромерного створа на батиграмме совмещают с аналогичной точкой на миллиметровойбумаге, а начальную линию отсчета на батиграмме располагают под таким углом a кгоризонтальной линии, чтобы при совпадении одного катета треугольника сначальной линией отсчета точки конца промерного створа, вычерченного набатиграмме и миллиметровой бумаге, располагались по другому катету треугольника(см. ниже рис. 2.6). Положениепромежуточных характерных точек русла, зафиксированных на батиграмме, переносятна горизонтальную линию профиля путем параллельного перемещения треугольника полинии начального отсчета батиграммы. При длине промерного створа более 500 мпостроение поперечного профиля производят последовательно по участкам створамежду линиями оперативных отметок, расстояния между которыми измерены в натуре.Поперечный профиль на каждом участке промерного хода строится самостоятельнометодом, изложенным выше.

2.6.Измерение скоростей и направлений течения поплавками

1. Одноточечныйпоплавковый способ измерения скоростей течений при своей простоте и дешевизнеимеет недостаток - зависимость точности от состояния погоды.

Для определениянаправлений и измерения скоростей течений используют поплавки, изготовленные издерева в виде круглого диска диаметром около 25 см и толщиной около 5 см. Вцентре диска укрепляют стержень высотой до 15 см с цветным флажком. Еслирасстояние от вышки до поплавков более 1 км, применяют поплавки треугольнойформы. При длине каждой стороны 0,5 м вершины треугольников снабжают стержнямис флажками высотой 15-20 см. При плохой видимости поплавки сопровождаютсялодкой.

2. Поплавковыеизмерения выполняют в количестве двух во время ледохода, двух на пике, двух наподъеме и трех на спаде половодья (до межени).

Длину участканаблюдений желательно принимать не менее двойной ширины русла.

Участокнаблюдений выбирают так, чтобы около 2/3 его протяжения располагалось выше и1/3 ниже перехода.

Числотраекторий поплавков в русле в одном измерении должно быть не менее:

                                                                                                                          Траектории

для рек ширинойдо 200 м................................................................................ 7-9

для рек ширинойдо 500 м................................................................................ 9-11

для рек ширинойдо 1000 м.............................................................................. 11-13

для рек ширинойсвыше 1000 м........................................................................ 13-15

Желательно,чтобы траектории располагались равномерно по ширине потока.

На открытойпойме также выполняют поплавковые измерения в количестве, зависящем от местныхусловий.

3. Минимальныевертикальные углы, допускаемые при засечках поплавков, приведены в табл. 2.2.

Таблица 2.2

Примечание. Углы показаны для одноминутного теодолита. Для30-секундного теодолита значения углов уменьшаются вдвое.

4. Максимальныепромежутки времени в секундах между двумя засечками поплавков указаны в табл. 2.3.

Таблица 2.3

Линию урезовснимают одноточечным способом, одновременно с измерениями.

5. Обработкапоплавковых наблюдений заключается в накладке хода поплавков на планшет суказанием промежутков времени между засечками. Накладку производят в полярныхкоординатах по горизонтальному углу, отсчитанному от створа вышки и расстояниюот центра вышки до поплавка D, котороеопределяют по формуле

где a - вертикальный угол; i - продольныйуклон потока; j - горизонтальныйугол между створом, проходящим через вышку и направлением на поплавок; h_T - превышение отметки горизонтаинструмента над отметкой рабочего уровня воды в створе вышки.

Знак минуспринимают для поплавков ниже створа, а плюс - выше створа.

Отметку рабочегоуровня воды Н_РАБ вычисляют как среднее арифметическое из отметокуровня в начале и конце измерения:

Разность Н_НАЧ-Н_КОНне должна превышать для масштаба планшета 1:1000 - 0,02, 1:2000 - 0,05, 1:5000- 0,10 м.

При большихзначениях указанной разности для одного наблюдения устанавливают такое количестворабочих уровней, которое обеспечивало бы требуемую точность наблюдений.

6. Дляисключения поправки на продольный уклон потока поплавковый планшет разбивают научастки по длине реки. Для каждого участка вычисляют значение h_Ti и расстояние до поплавка определяют поформуле:

D= h_Ti/tga.

Количествоучастков для вычисления h_Ti определяют потем же условиям, что и количество рабочих уровней воды.

7. У каждойзасечки поплавка на планшете выписывают время по секундомеру. На планшете страекториями поплавков строят эпюры поплавковых скоростей. Для этогопредварительно проводят линии равных времен хода поплавков от выбранногосечения (рис. 2.2), откладывая вкаждую сторону (при масштабе скорости 1 см - 0,2 м/сек) время хода, котороепринимают применительно к табл. 2.3.

8. Ординатыэпюры поплавковых скоростей берут как суммы расстояний от отправного сечения долиний равных времен по нормальному направлению к створу.

На криволинейныхучастках русла или при резком изменении скоростей по длине реки (вследствиеналичия отмелей, побочней и т.п.) способ построения эпюры поплавковых скоростейпо линиям равного времени хода поплавка не применим.

В этих случаяхстроят изолинии поверхностных скоростей течения по засечкам на планшете, и поизолиниям - эпюру поверхностных скоростей течения для выбранного сечения.

Рис. 2.2.Измерения направлений и скоростей течения поверхностными поплавками:

1 - эпюра равных времен; 2 - эпюра поплавковых скоростей; 3- пункт засечки поплавков; 4 - створ наблюдений; 5 - траектории хода поплавков;6 - линии урезов воды; 7 - направление течения

9. Приневозможности постройки вышки, например в северных безлесных районах, а такжепри волнениях на акватории, целесообразно измерять скорости и направлениятечения методом засечек поплавков двумя или тремя теодолитами без измерениявертикальных углов.

Указанный методвключает сигнализацию, обеспечивающую синхронность засечек поплавков. Работа сдвумя теодолитами должна ограничиваться углом пересечения засечек на поплавок впределах 30°-150°. Это ограничение может быть соблюдено соответствующейрасстановкой или периодической перестановкой одного или обоих теодолитов.

10. Эпюруповерхностных (поплавковых) скоростей U_ПОВ переносят напрофиль живого сечения и строят эпюру фиктивных расходов на вертикалях поординатам q_Ф=U_ПОВh, где h - глубина на данной вертикали.

Таблица 2.4

Фиктивный расходQ_Ф (м³/сек) определяютпланиметрированием эпюры фиктивных элементарных расходов, а величинудействительного расхода вычисляют как

Q=k₁Q_Ф.

Коэффициент k₁ для приближенных расчетов определяют согласно табл. 2.4, составленной Г. В.Железняковым.

11. Для болееточного определения k₁ [14] следует пользоваться формулой

                                       (2.1)

где g=9,8 м/сек²; b_* - параметр формы живого сечения естественных русел,принимаемый в зависимости от коэффициента формы сечения a_Ф=h_MAX/H; H, h_MAX - средняя и максимальная глубина потока:

a_Ф.................................................... 2,5           2,0            1,75          1,50         1,25.............................................................. 1,00

b_*..................................................... 1,3           1,21          1,15          1,09         1,02.............................................................. 1,00

С - коэффициент Шези (м^0,5/сек),принимаемый в зависимости от коэффициента шероховатости n (см. прил. 3.3).Для приближенных расчетов можно пользоваться формулой Маннинга С=H^1/6/n.

12. Еслипоплавки проходят только по стрежню потока, определяют максимальнуюповерхностную скорость v_max; расходопределяют как Q=k₂wn_max, где w - площадь живого сечения,

                                              (2.1)

Для приближенныхрасчетов коэффициент k₂ определяют по табл. 2.4.

13. Траекториидвижения плотов, судов определяют также одноточечным способом. Участокнаблюдений должен охватывать по одному плесу и перекату, примыкающему кпереходу (выше и ниже его).

2.7.Измерение скоростей течения воды вертушками

1. Для измеренияскоростей течений применяют вертушки, имеющие тарировочный паспорт. Наиболеепригодны гидрометрическая однооборотная вертушка ГР-99 для равнинных иполугорных рек с диапазоном измерения скоростей от 0,05 до 5 м/с, снабженнаяэлектромеханическим счетчиком, и малогабаритная вертушка ГР-55 для измеренияскорости течения воды на горных реках и в гидротехнических сооружениях. Одинэлектрический импульс в сигнальной цепи ГР-55 происходит через 20 оборотовлопастного винта.

2. Измерениескоростей вертушками можно выполнять во все периоды гидрологических фазводотока сразу после окончания ледохода и до наступления межени. При летнихпаводках измерения желательно производить с момента начала подъема уровня.

Для полнотыматериалов измерения должны включать подъем, пик паводка и его спад до межени.Причем, измерения должны охватывать условия как протекания потока в бровках,так и при выходе воды на пойму.

С одного суднаможно измерить в день скорости на 8-10 вертикалях.

3. Измерениевертушками скоростей по створу производят на заранее выбранных вертикалях. Еслиместо положения вертикалей неизвестно, то измерительное плавсредство приизмерении скоростей засекают любым из геодезических приемов с помощьютеодолитов, светодальномеров и т.п.

4. Скороститечения на вертикали в зависимости от глубины потока измеряют пяти- (приглубине потока более 3 м), трех-, двух- и одноточечным способами.

Продолжительностьизмерений в каждой точке вертикали зависит от скорости течения.

Приотносе троса течением для определения глубины потока длину подводной частитроса следует умножать на косинус угла a отклонения троса от вертикали:

a°............................................................................. 15            20              25             30

Cos a........................................................................ 0,97         0,94           0,91          0,87

5. Измеренияскоростей на реках в устьевых участках, подверженных нагонам иприливно-отливным течениям, выполняют непрерывно в течение всего паводка,захватывая всю приливно-отливную фазу. Измерения на вертикали начинают с доннойточки, а затем вертушку последовательно поднимают на точки, отстоящие друг отдруга на 1/5 глубины вертикали при самом низком уровне.

После окончанияодного измерения вертушку снова опускают на дно и весь цикл повторяется снова.Работу начинают за 30 мин до наступления максимума прилива и заканчивают на 30мин позднее наступления следующего максимума. Момент наступления максимумаперемещается по времени суток, поэтому для правильной организации наблюденийнужно составить график ежедневного начала и конца наблюдений.

В зонеприлива-отлива, с учетом ветрового режима на данном участке, измеряютпродольные уклоны водной поверхности по трем постам.

Для построениязависимостей расходов, скоростей и продольных уклонов водной поверхности отуровней, кроме наблюдений в районе перехода, организуют параллельные наблюденияна контрольном створе, расположенном вне зоны прилива или ветрового нагонаводы. Может быть использован створ Госкомгидромета.

6. Во ВНИИтранспортного строительства в середине 80-х годов была разработанаавтоматизированная гидрометрическая измерительная система «АГИС», включающаяэлектромагнитный скоростемер «Зонд». В этой системе результаты измеренийзаписывались на батиграммную ленту профилографа в автоматическом режиме придвижении судна [38]. В связи спрекращением выпуска скоростемеров указанная технология не может бытьиспользована.

2.8.Камеральная обработка измерений расходов и уровней воды

1. Среднююскорость на вертикали вычисляют по формулам при способах:

а) пятиточечным:

U_СР=0,1×(U_ПОВ+3U_0,2h+3U_0,6+2U_0,8h+U_ДОН);

б) трехточечным:

U_СР=0,25×(U_0,2+2U_0,6h+U_0,8h);

в) двухточечным:

U_СР=(U_0,2h+U_0,8h)/2;

г) одноточечным:

U_СР=U_0,6h

При измерениискорости в точке 0,2 h:

U_СР»0,9U_0,2h.

2. Дляпостроения эпюры средних скоростей по ширине потока определяют средний рабочийуровень воды в период наблюдений (см. п.2.6).

При измененииуровня за время наблюдений менее 0,10 м отметку среднего рабочего уровня Н_РАБвычисляют как среднеарифметическое из отметок уровней начала и концанаблюдений.

При большемизменении уровня отметку рабочего уровня определяют по формуле

где Н₁, Н₂ ... Н_n - отметки уровней, соответствующиевремени работы на каждой вертикали; q₁, q₂ ... q_n - элементарныерасходы на вертикалях, соответствующие отметкам Н₁, Н₂ ...Н_n.

3. Эпюрурасходов на вертикали строят по ординатам, вычисленным для каждой вертикали поформуле

q=U_CP h cos a,

где U_CP - средняя скорость; h - глубина, вычисляемая от рабочегоуровня; a - угол отклонения струй от нормали к створу, учитываемый при a³6°.

Значения q вычисляют для точек переломов профиля живого сечения рекипо створу.

4. Расход поствору определяют планиметрированием фигуры, ограниченной линией расходов навертикалях и линий среднего рабочего уровня.

5. Масштабыживых сечений и эпюр принимают:

а)горизонтальных расстояний 1:500 - 1:10000;

б) глубин 1:50 -1:500;

в) скоростей в 1см - 0,1¸0,5 м/сек;

г) расход навертикали в 1 см - 0,5¸2,0 м/сек.

6. Приоформлении материалов гидрометрических наблюдений приводят характерные эпюрыпри УВВ, при уровне начала работы пойм и при межени.

7. Точностьгидрометрических измерений определяют согласно указаниям [14].

8. При обработкевертушечных наблюдений на устьевых участках рек, подверженных действиюприливов, для каждой точки на вертикали строят график хода скоростей по фазамприлива-отлива.

С графиков ходаскоростей по фазам прилива-отлива снимают значения скоростей в каждой точкевертикали отдельно для каждого часа, считая от момента максимума прилива. Поэтим данным для каждого часа в период наблюдений по всем вертикалям вычисляютсредние скорости по формуле

где U₁, U₂, ... U_n - значения скоростей в точках вертикали,считая от дна (так как интервал между точками сохраняется постоянный, то числоточек меняется в зависимости от уровней).

По вычисленнымсредним скоростям на вертикалях строят отдельно для каждого часа наблюденияэпюры U_CP (рис. 2.3, а) и вычисляют полныерасходы согласно указаниям п. 11 и 12.

9. Повычисленным для каждого часа полным расходам строят кривую хода расходов пофазам прилива-отлива (рис. 2.3,б). Площади фигур, ограниченные линией хода расходов и линией времени, равныобъемам стока соответственно за фазу отлива W_ОТЛ и фазу прилива W_ПР.

Рис. 2.3.Изменение гидрологических характеристик реки за приливно-отливной цикл:

а - кривые хода уровней и скоростей на вертикали по фазамприлива и отлива; б - кривая хода полных расходов воды по фазам прилива иотлива

Объем речногостока W_РЕЧ за весь приливно-отливной цикл:

W_РЕЧ=W_ОТЛ-W_ПР.

Средний за приливно-отливнойцикл расход воды:

Q_РЕЧ=W_РЕЧ/(t₁+t₂),

где t₁ и t₂ -продолжительность течений одного знака (см. рис. 2.3, б).

Наибольшийрасход воды Q_MAX заприливно-отливной цикл наблюдается во время отлива при уровне Н_ОТЛ.

Разность DQ=Q_MAX-О_РЕЧпеременна по времени как за период лунного месяца, так и за период паводка.Поэтому для определения расчетных значений Q исследуют и экстраполируют зависимости:

10. Порезультатам измерений вертушкой и поплавками с использованием данных наблюденийпо ближайшему гидрометрическому створу строят зависимости расхода от уровняводы Q=f(H_y), а такжезависимости других гидрологических элементов: w, n, i=f(H_y).

Вследствиеизменчивости уклона и живого сечения в различные гидрологические фазы точкирасходов, нанесенные на график, имеют разброс и зависимость Q=f(H_y) является лишь осреднением истиннойзависимости Q=f(H_y, i, n).

Тесная связьмежду уровнями и расходами воды получается при устойчивом русле реки,постоянном уклоне, когда разброс точек на графике обуславливается толькоошибками измерений (рис. 2.4, а).

Рис. 2.4.Зависимости Q=f(H):

а - при устойчивом русле и постоянном уклоне; б - с ветвямиподъема и спада; в - временные зависимости Q=f(H) при неустойчивом русле: 1 -уровень выхода воды на пойму; 2 - спад; 3 - подъем; 4 - экстраполяция петель; 6- наблюдения 1983 г.; 6 - наблюдения 1988 г.; 7 - кривая 1985 г.; 8 - кривая1987 г.; 9 - кривая 1990 г.

Вследствиеизменчивости уклона по фазам паводка расходы воды на подъеме больше расходов наспаде при том же уровне. Зависимость Q=f(H_y) в этом случаеэкстраполируют по вершинам петель (см. рис.2.4, б).

При построениизависимостей Q=f(H_y) для рек снеустойчивым руслом разброс точек оказывается значительным и по ним можнопровести только приближенные зависимости (см. рис. 2.4, в).

11. Прирасположении гидроствора на устойчивом участке русла строят графическизависимости Q=f(H_y); w=f(H_y); n_СР=f(H_y) отдельно длярусла, пойм, крупных проток и раздельно экстраполируют их для определениярасчетных значений расхода и средней скорости.

Приэкстраполяции кривой n=f(H_y) следуетучитывать, что при выходе воды на пойму [14]скорости в русле уменьшаются, а затем постепенно увеличиваются. Кривые w=f(H_y) проводят повычисленным точкам. Кривые n=f(H_y) экстраполируютграфически или при помощи построения двух вспомогательных графиков i=f(H_y), n=f(H_y) и вычисления значений n_СР=

Значение Q для экстраполированной части кривых Q=f(H_y) вычисляют как Q=wn_СР. Значения Q поучасткам гидроствора суммируют и строят кривую суммарных расходов воды Q=f(H_y).

В сложныхслучаях (наличие обширных пойм и спрямляющих течений на излучинах русла,вызывающих поперечный водообмен между руслом и поймами) экстраполяцию указанныхзависимостей выполняют согласно [52].

Точностьопределения расхода воды при измерении скоростей вертушкой может бытьдостигнута ±3-5%, а снятого с кривой Q=f(H_y) ±10-20% отистинного значения в зависимости от амплитуды экстраполяции.

12. Длягидроствора в зоне переменного подпора расход является функцией уровня воды иуклона ее поверхности Q=f(H_y).

Для полученияболее тесной связи расходов и уровней вместо зависимости Q=f(H_y) используют зависимость модулей расходаот уровня =f(H_y), которую экстраполируют до требуемого уровня.

Одновременностроят график i=f(H_y), с которогоснимают значения i. Расчетные расходы получаютумножением  на . При подпоре максимальный расход не соответствуетмаксимальному уровню воды. Для получения максимального расхода исоответствующего ему уровня при помощи зависимостей =f(H_y) и i=f(H_y) строят график Q=f(H_y), который имеет петлеобразную форму.

13. На реках снеустойчивым руслом паводки сопровождаются размывами дна и заносами его,вследствие чего нарушается связь уровней с расходами. В этом случае строятзависимость расходов от средних глубин Q=f(H). Отметки среднего дна Н_ДНА вычисляют для каждогонаблюдения по формуле:

Н_ДНА=Н_у-Н,

после чего строят зависимость Н_ДНА=f(Q). Так какрасчетные значения Н_у и Q неизвестны, то расчетное значение Q должнобыть определено независимо по створу, расположенному на устойчивом участкереки. По известному Q на основании вышеприведенных зависимостей находятрасчетные значения Н, Н_ДНА и Н_у.

Для каждогонаблюдения вычисляют значения a_Н=h_MAX/H, где h_MAX - максимальнаяглубина в сечении. По вычисленным значениям a_Н строят зависимость a_Н=f(Н), или a_Н=f(Q). По указаннымзависимостям находят расчетное значение h_MAX, а наинизшую отметку дна Н_НИЗ определяют поформуле

Н_НИЗ=Н_у-h_MAX.

2.9.Ледовые явления

1. Наблюдения заледовыми явлениями в районе перехода выполняются ежедневно в течение всегосрока существования на водотоке ледовых образований. В случае быстрогоизменения ледовой обстановки, возможности неблагоприятного воздействиязаторно-зажорных явлений на проектируемые инженерные сооружения наблюденияведутся круглосуточно как в зоне перехода, так, при необходимости, за еепределами.

2. В зонемостового перехода выполняют ледомерную съемку, зимние маршрутные обследованияреки и фиксируют: даты появления ледяного сала, внутриводного льда, снежуры,заберегов, шуги, ледохода, ледостава в период замерзания, наличие полыней,трещин, наледей в период ледостава; появления закраин, подвижек льда, ледоходаи очищения реки от льда в период вскрытия; размеры и скорости движения льдин, атакже характер покрытия льдом поверхности реки при ледоходе; толщина льда приледоставе и ледоходе; характеристики заторно-зажорных явлений.

Описание ледовыхобразований и явлений в речных водотоках приведено в прил. 2.1.

Изменениеледовой обстановки за один характерный период (например, от первой подвижки доначала ледохода) желательно наносить на заранее заготовленный схематическийплан участка наблюдения. За весь срок наблюдений может быть получено до 20-25схем, полностью характеризующих ледовые явления в районе перехода.

3. Толщиныледяных полей определяют визуально по их высоте над поверхностью воды, котораясоставляет 0,1 всей толщины льдины. Толщина льдин, остановившихся у берега,может быть измерена непосредственно.

Размеры льдинопределяют визуально; скорость их движения - с использованием секундомера ипредварительно размеченных створов. Измерение времени прохождения льдинамиизвестного расстояния между створами многократно повторяют. По вычисленнымзначениям находят среднюю скорость льдин.

4. Еслизаторно-зажорные явления регулярны и могут оказать значительное влияние наэксплуатацию мостового перехода, работа гидрологического поста организуется поспециальной программе с учетом рекомендаций, изложенных в [43].

5. Результатынаблюдений за заторно-зажорными явлениями оформляются в виде таблиц, графиков исхем. Для облегчения анализа строятся совмещенные хронологические графикиуровня воды, толщины льда, высоты снега на льду, температуры воздуха и слоявыпавших осадков.

6.Количественные характеристики и даты наступления отдельных ледовых явлений(средние, экстремальные, ранние, поздние) устанавливают на основаниимноголетних наблюдений по сведениям постов Госкомгидромета, публикуемых в«Гидрологических ежегодниках» и «Каталоге заторных и зажорных рек СССР».

7. На водотокахс наледями, кроме работ по изысканиям переходов в обычных условиях,производятся специальные мерзлотно-геологические, гидрологические игеофизические исследования, необходимые для прогноза наледного процесса ипроектирования противоналедных мероприятий [10].

Исследованияпроводятся в три этапа: 1) на стадии технико-экономического обоснования; 2) настадии проекта; 3) на стадии рабочей документации.

Работы поисследованию водотоков с наледями производятся в общем комплексе работ поизысканиям мостового перехода. Однако материалы полевых работ могут не датьвсех необходимых данных для прогноза наледного процесса, так как последнийразвивается в зимнее время. Поэтому после технических изысканий необходимо производитьдополнительные зимние трехразовые обследования водотоков и наблюдения заразвитием наледного процесса.

Первыеобследования производятся осенью (в октябре-ноябре) с наступлением холодов ипоявлением кромки льда, когда малые водотоки при отсутствии ледового и снежногопокрова испытывают максимальное охлаждение.

Второеобследование проводится в декабре-январе, когда окончательно формируются изаканчивают свое развитие наледи временных поверхностных водотоков.

Третьеобследование необходимо произвести в период максимального развития крупныхналедей - в апреле.

Чтобы полнеевыявить особенности развития наледного процесса, трехразовые осенне-зимниеобследования целесообразно выполнять ежегодно до составления рабочейдокументации или в течение трех лет. На больших и опасных наледях в периодыосенне-зимних обследовании необходимо производить ледомерные съемки, для чегоустанавливаются ледомерные вехи.

8 На стадии ТЭОпо литературным данным и фондовым материалам изучают геологию, геоморфологию,геокриологию, гидрологию, климат и другие особенности мостового перехода. Поклиматическим справочникам собирают сведения о температуре воздуха, жидкихосадках, толщине снежного покрова, характеристике ветров, сезонном промерзаниигрунтов. Производят аэровизуальное обследование и аэрофотосъемки перехода свертолета. Это целесообразно делать в апреле-начале мая после схода снежногопокрова, когда наледи хорошо видны и могут быть определены визуально и поаэроснимкам.

На основесобранных сведений дают технико-экономическое обоснование выбора местамостового перехода и составляют программу полевых работ на период изысканий длясоставления проекта.

9. В периодизысканий на водотоках с наледями производят:

а) определениеместонахождения наледи, ее размеров, источника питания и генетического типа;

б)инженерно-геологическое, гидрологическое и геофизическое исследование водотока,топографическая и мерзлотно-геологическая съемки в масштабе 1:1000 - 1:5000;

в) тщательныеобследования и описание морфологии русла и пойм водотока, террас и склоновдолины, растительности, микрорельефа, заболоченности и следов образованиябольших наледей в прошлые годы;

г) определениеглубины и очертания поверхности многолетней мерзлоты или другого водоупора подруслом и поймами по оси перехода и на стесненном участке (перекатах), мощностии состава аллювия, ширины фильтрационной зоны;

д) разбивкастворов и составление профилей живых сечений, кроме оси перехода, на стесненномучастке, определение осеннего уровня речных и грунтовых вод, продольногоуклона, подробное описание стесненного участка;

е) наблюдения заобразованием ледяного покрова, внутриводного и донного льда, возникновением иразвитием наледи и наледных бугров; описание местонахождения, формы и размеровналедных бугров, расположения полыней и их связи с субаквальными источникамиподземных вод, фотографирование и составление эскизов бугров и особенностейобразования наледи;

ж) определениетолщины снегового покрова на льду русла, поймах и склонах, глубины сезонногопромерзания грунта, характеристики ветров и их направление;

з) определениепричины образования наледи и ее возможного вредного воздействия на сооружение.

10. К периодулетних полевых работ наледь на реке может растаять. В этом случае место ееобразования и размеры определяются по наледной поляне - участку земнойповерхности, резко отличающемуся от окружающего ландшафта по морфологии истроению. Это обычно безлесные или покрытые низкорослым редким кустарникомотносительно ровные участки, сложенные гравийно-галечниковым грунтом. Онирасположены на участках русла и низких поймах, в местах резкого измененияпродольного и поперечного профилей долины, у перекатов, порогов, на отмелях,где русло расширяется и расчленяется на многочисленные протоки.

Характернымпризнакам мест образования наледей являются налеты солей, которые образуютсяпосле таяния наледного льда на деревьях, кустарниках и камнях наледного ложа.

По периферииналедей встречаются полосы сухих деревьев, повреждения коры. Одним из признаковграницы распространения наледи может служить разница в вегетации травяного икустарникового покрова.

Сведения оместах образования наледей и особенностях их развития собирают также у местныхохотников, рыбаков, оленеводов и старожилов.

11. Производяттщательное исследование подземных источников, питающих наледь. Определяютместонахождение и тип источника, приуроченность к определенным водоноснымкомплексам, литологический состав, степень выветрелости и трещиноватости пород,границы распространения мерзлых пород и расположение талика, вид подземных вод,дебит источника и его режим, температуру, физические свойства и химическийсостав воды.

Субаквальныеисточники выявляют зимой после прекращения поверхностного стока.

12. На водотокахс большими и опасными наледями производят ледомерные съемки в периоды послетехнических изысканий в апреле, когда наледи достигают максимального развития.Для этого осенью производят топографическую съемку ложа наледной поляны иустанавливают ледомерные вехи в виде сетки по линиям продольных и поперечныхпрофилей. Все вехи нумеруют и через 1,0 м на них делают деления (засечки), покоторым легко определяется мощность наледи.

Средняя мощностьналеди на наледной поляне при равных расстояниях между вехами может бытьопределена приближенно по формуле

где z_i - толщина льда у i-й ледомерной вехи; k - количество ледомерных вех по всей площади наледи.

Объем наледиопределяется по формуле

W_H=z_H.CPF_H,

где F_H - площадь наледи, определяемая по чертежу плана наледи.

13. Обследованиеналедей на стадии составления рабочей документации производят в случаях, когдапри проектировании противоналедных сооружений и устройств требуется уточнитьрасположение этих сооружений и сделать дополнительные съемки, если при зимнихтрехразовых обследованиях эти данные не получены.

Б. Аэрогидрометрические работы (дистанционный метод)

2.10.Организация аэрогидрометрических работ

1.Аэрогидрометрические работы позволяют в короткий срок получить весь комплексгидрологических характеристик рек, необходимых для проектирования мостовыхпереходов, и включают получение:

скоростей иглубин потока на вертикалях;

профили живыхсечений русла;

расход воды вреке на момент проведения работ и распределение расхода между морфологическиоднородными участками (руслом, поймами);

ледовые явления(очаги и размеры заторов, размеры и движение льдин и т.д.);

плановые иситуационные особенности речной долины и русла (форма и размеры меандров,положение прорв и намечаемых спрямлений русел).

Относительновысокая стоимость, сложная организация работ, а также недостаток вквалифицированных кадрах тормозит широкое использование аэрогидрометрическихработ.

Наиболееэффективно применение аэрогидрометрических работ при изысканиях мостовыхпереходов через крупные малоизученные реки и использовании этого методаизысканий для всех переходов на трассе проектируемой дороги.

Аэрогидрометрическиеработы следует выполнять во время прохождения паводка, чтобы получить плантечений, близкий к расчетным условиям. В этот период также из-за повышенноймутности потока, несущего наносы, не требуется дополнительного маркированияводной поверхности.

2. Приорганизации аэрогидрометрии первоочередным вопросом, который определяетпоследующую технологию работ, является выбор летательного аппарата. При этомобычно возникают два варианта.

Первый - использованиелетательного аппарата, специально оборудованного для аэрофотосъемочных работ иснабженного серийным комплектом аэрофотосъемочного оборудования. В составэкипажа такого летательного аппарата входят штурман-аэрофотосъемщик ибортоператор.

Спецификааэрогидрометрических работ требует определенной психологической переориентацииэкипажа аэрофотосъемочного летательного аппарата в части требований кметеоусловиям, высотам полета, технике захода на съемочные объекты. Успех вработе определяет детальная программа аэрогидрометрических работ, выдаваемаяштурману-аэрофотосъемщику. Однако в заранее составленной рабочей программе нааэрогидрометрические работы не всегда возможно предусмотреть особенностиполевой гидрологической и метеорологической ситуации и поэтому на бортунеобходимо присутствие инженера-гидролога.

Второй -использование обычного грузового летательного аппарата и быстроепереоборудование этого летательного аппарата для целей аэрогидрометрии. В этомслучае обязанности штурмана-аэрофотосъемщика выполняет непосредственноинженер-гидролог, а обслуживание аэрокамеры - бортоператор.

Наинженера-гидролога возлагается вся ответственность за выбор направления полета,высоту съемки, периодичность выполнения залетов, т.е. за качество летнойработы, которое определяет конечный результат аэрогидрометрии.

3. Выборвариантов аэрогидрометрических работ делают на основе сравнения стоимостилетного часа летательного аппарата и его полетных скоростных характеристик, атакже возможности выполнения аэрофотосъемочных работ на высотах от 200 до 2500м.

Скоростнаяхарактеристика летательного аппарата влияет на качественное обеспечениеаэрофотосъемочного материала. Чем меньше путевая скорость летательногоаппарата, тем выше измерительные качества полученных негативов. Последнеекачество особенно важно при определении количественных гидрологическиххарактеристик водотоков района изысканий.

4.Технологическая схема аэрогидрометрических изысканий мостовых переходовсодержит следующие элементы: подготовительный, полевой и камеральный.

5. Вподготовительный период осуществляют сбор, изучение и обработкуинженерно-геодезических, климатических, гидрологических,инженерно-геологических и других материалов, характеризующих природные условиярайона изысканий; отбор по топографическим картам масштаба 1:100000 или крупнееконкурентоспособных вариантов створов больших переходов и трассы подходов к ними установление зон варьирования; выбор фокусного расстояния аэрофотоаппарата (f_K) в зависимости от рациональной пометеорологическим условиям высоты фотографирования (Н) и масштаба аэроснимков(1:М) размером 18´18 см при ширинереки в паводок (В); составление и соответствующее согласование программыизыскательских работ и сметы на работу; согласование производстваизыскательских работ; оформление договорных отношений с заказчиком; составлениепроекта залетов маршрутной аэрофотосъемки; заключение договоров на производстволетно-съемочных работ; обслуживание транспортной авиацией и, при необходимости,водным транспортом; изучение гидрографов рек в зоне створов, на которых должныбыть выполнены аэрогидрометрические изыскания; формирование гидрометрическихотрядов; аренда баз; отбор инструментов и лагерного снаряжения; комиссионнаяпроверка знаний ИТР правил техники безопасности на изысканиях; принеобходимости, производство противоэнцефалитных прививок; проверка в органахГоскомгидромета ожидаемых дат наступления паводка; проверка состояния иотправка на полевые работы инструментов, оборудования и снаряжения и выезд наполевые работы гидрометрических отрядов.

6. В полевойпериод производится регистрация гидрометрических работ в местном Совете итерриториальных органах республиканского Минречфлота; инструктаж рабочих поправилам техники безопасности на изыскательских работах; аэровизуальноеобследование вариантов створов переходов, подлежащих изучению, с цельюуточнения положения створов; разбивка и нивелирование тарировочного базиса;тарирование приборов; установка аэрофотосъемочной аппаратуры на бортлетательного аппарата; изготовление съемной створки вертолетного люка в случаепроизводства работ на вертолете; производство гидрометрической маршрутнойаэрофотосъемки мелкого и среднего масштабов участков рек, включающихобследуемые варианты. Съемка должна производиться в начале подвижки льда, наподъеме, пике, спаде паводка и в межень. При этом намечают три залета среднегомасштаба на одну дату; два против течения и один по течению реки или наоборот.В те же периоды производят и нивелирование береговых частей живых сечений,установку и синхронизацию измерительных приборов; пробные рейсы транспортногосредства с целью проверки исправного монтажа измерительных приборов; установкущитов на поперечниках (для створов длиной более 1000 м), параллельных створу;нивелирование промерных поперечников.

7. В камеральныйпериод производят стереофотограмметрическую обработку материаловаэрогидрометрических работ и измерение глубин в районах проектируемых мостовыхпереходов.

2.11.Линейные аэрогидрометрические изыскания

1. До началаполетов необходимо детально изучить по картам М 1:100000 положение трассы ирайонов мостовых переходов. Делаются выкопировки проектируемой линии мостовогоперехода, особо отмечают все местные ориентиры в районе оси моста и направлениетечения водотока. Такая выкопировка будет необходима при последующейкамеральной обработке аэрофотосъемочных материалов.

2. Приподготовке технологической схемы очередности залетов следует учитыватьметеорологические условия. Для аэрогидрометрических измерений наиболееблагоприятно производство аэрофотосъемки при наличии сплошной высокойоблачности.

При значительномпротяжении трассы в меридиальном направлении начало работ планируют внаправлении с юга на север, следуя за фазами гидрологического режима.

3. Для полученияплощади малых бассейнов слаборельефной местности в областях высоких широтаэрофотосъемку в масштабе 1:10000 - 1:20000 следует выполнять в мае при сходеснежного покрова не менее чем с 50% снимаемой территории. В этом случае нааэроснимках наиболее полно отображается мелкая гидрографическая сеть, котораялегко дешифрируется по возвышенным местам, освобожденным от снега. В тех жемасштабах, но после прохождения паводка, выполняют аэрофотосъемку навалов льдана излучинах рек и места наледей, которые сохраняются до середины-конца июня.

4. Дляотождествления местоположения и правильности производства аэрогидрометрическихизмерений по вариантам переходов, намеченных по картам М 1:100000, выполняютмелкомасштабную аэрофотосъемку (обычно в М 1:10000 - 1:20000).

Мелкомасштабнаяаэросъемка (каркасная) служит промежуточным звеном при уточнении положениямостовых переходов при аэрогидрометрических измерениях, которые производят примасштабах 1:500 - 1:300.

По каркасныммелкомасштабным аэрофотоснимкам оценивают процессы переформирования русла,определяют места заторов льда и другие характерные русловые явления. Каркасныемаршруты особенно ценно выполнить в период прохождения ледохода или черезнекоторый промежуток времени после прохождения льда. На крупномасштабныхаэрофотоснимках определяют количественные показатели процессов деформаций вслучаях, если таковые будут установлены при анализе материалов мелкомасштабнойаэрофотосъемки.

Если руслосильно меандрирует, то прокладывают параллельные маршруты или последовательныемаршруты располагают под некоторым углом с расчетом получить непрерывноеизображение реки на аэроснимках в границах изучаемого района перехода.

5. При расчетеобщего времени для выполнения всего объема аэрогидрометрических работ St учитывают время долета до самого удаленного от аэродромабазирования района работ t_MAX, время напроизводство мелкомасштабных каркасных маршрутов и время аэрогидрометрическихнаблюдений. Последнее, как правило, не занимает более 0,5 ч на один мостовойпереход. Тогда:

St=n(2t_MAX+0,5)+t_K,

где n - число вылетов.

Общий срок выполненияаэрогидрометрических работ задается гидрологическим циклом, которыйопределяется для северных и средних широт в весенний период - половодьем; влетний период - паводком для южных районов, примыкающих к горным районам следниковым питанием; в летне-осенний - дождевым паводком в регионах с муссоннымклиматом.

6. Для освещенияполного цикла гидрологического режима на мостовом переходе должны бытьвыполнены: одна-две съемки ледового режима; одна-две съемки подъема воды врусле; два-три наблюдения в период максимального наполнения поймы; однонаблюдение на спаде воды.

Таким образом,требуется от 5 до 8 полетов над районом перехода, чтобы полностью охватить всефазы паводка.

Время междудатами аэрофотосъемок уточняют по конкретным наблюдениям водпостов на реках. Всреднем для прослеживания всех фаз режима рек северной и средней широттребуется 40-50 суток.

7. При выборесамолетов предпочтение следует отдавать летательным аппаратам, имеющимвозможность выполнять полет на сравнительно небольшой скорости (180-200 км/ч) ихорошие взлетно-посадочные данные (700-1000 м при посадочной скорости около 80км/ч). Такими данными обладает одномоторный биплан АН-2, который со временембудет заменен однотипным АН-3.

Стоимостьаэрогидрометрических работ в значительной мере определяется типом летательногоаппарата. Наиболее экономичным представляется использование транспортноговертолета типа МИ-8 или легких бипланов типа АН-2 (АН-3).

Применениесамолетов типа ИЛ-14 для целей аэрогидрометрии ограничено из-за значительнойстоимости его эксплуатации и экономически оправдано при большом радиуседействия.

8. При выбореаэрофотоаппарата (АФА) следует иметь в виду, что короткофокусные (50 мм)позволяют производить работы в неблагоприятных климатических условиях (частаянизкая облачность), но имеют более ограниченную полезную площадь снимка.

Наибольшимраспространением пользуется аэросъемочная камера с фокусом 100 мм. Однако приаэроснимках переходов шириной 1,5-2,0 км и более для производствааэрогидрометрических работ требуется высокая облачность, которая наблюдаетсяреже, чем низкая. Это ограничивает применение широкофокуснойаэрофотоаппаратуры.

9. Приаэрогидрометрических работах возможны два принципиально различных способаопределения расходов воды в водотоке: с применением сосудов-индикаторов; сиспользованием стереоскопического эффекта.

Метод сиспользованием стереоскопического эффекта получаемых снимков желательноприменять при подъеме уровня воды и на пике паводка, когда водный поток несетна поверхности естественные маркирующие предметы (пену, коряги, щепу и др.). Онв свою очередь подразделяется на два способа: первый включает определениерасхода воды только дистанционным методом и используется на реках с ширинойрусла не менее 200 м; второй - с одновременным или раздельным выполнениемгидрометрических работ (контактным методом) при аэрофотосъемке района переходас вертолета. Последний способ применяют на всех реках без ограничения ширинрусел.

10. Аэрометод сприменением сосудов-индикаторов наиболее простой. С самолета на небольшойвысоте (200-250 м) равномерно сбрасывают поперек водотока вдоль створадостаточное количество сосудов-устройств с маркирующей жидкостью, а затемнабрав высоту - выполняют 2-3 полета с расчетом изображения обоих берегов нааэрофотоснимке по и против течения с фотографированием следов выхода индикаторана поверхность воды при минимальном интервале аэрофотосъемки (90% перекрытиякадров).

Достигнув днаводотока, устройство выпускает жидкость-индикатор. Величина сноса жидкости привыходе ее на поверхность l зависит отудельного расхода воды q. Опытным путемполучено q=0,135l.

Аэрометодопределения расхода воды с использованием глубинных поплавков-интеграторов неполучил применения в практике гидрологических изысканий.

Его применениеограничивается также тем, что в качестве специальной жидкости-индикатораиспользуют различные масла, отработанный керосин и другие красители, которыезагрязняют реку.

11. Первыйспособ, основанный на использовании стереоскопического эффекта, требуетприменения статоскопа и радиовысотомера при выполнении аэрофотосъемки воднойповерхности и использования фотограмметрических измерений поверхностныхскоростей течения воды, получаемых по аэрофотоснимкам с последующим переходом ксредним скоростям на каждой из выбранных вертикалей.

Фотографированиеводной поверхности должно выполняться с самолета или вертолета при условиичеткого отображения водной поверхности (с возможностью стереоскопическогопросматривания отдельных струй потока).

При этом способечасто применяют маркирование водной поверхности.

Поверхностныескорости находят в результате стереоскопических измерений аэроснимков.

12. Во второмспособе, основанном на использовании стереоскопического эффекта снимков,аэрофотосъемочные материалы, получаемые в результате аэрофотосъемки районамостового перехода с вертолета для отображения ситуации по створупроектируемого моста, являются плановой основой для контактных гидрометрическихизмерений.

Аэрометоддополняют паводочными измерениями глубин, выполняемыми по промернымпоперечникам, намеченным по контактным отпечаткам района мостового перехода.Наземные измерения должны выполняться по современной технологии сиспользованием электронной аппаратуры.

Метод не требуетустановки на борт вертолета радиовысотомера и статоскопа.

2.12.Камеральная обработка аэрофотоснимков

1. Качествоаэрофотосъемочных работ обеспечивается при выполнении аэрогидрометрииспециализированными подразделениями министерства гражданской авиации согласнотребованиям «Инструкции по производству аэрофототопографических работ приизыскании железных дорог» (ГКИНП-02-172-83).

При выполненииаэрогидрометрических работ подразделением проектно-изыскательского институтаответственность за качество аэрофотосъемочных материалов несет этоподразделение.

2. Оценкукачества результатов залетов и химико-фотографическую обработку пленокпроизводят по негативам и накидному монтажу.

Накидной монтажснабжают пояснительной подписью буквенного и цифрового индексов вариантовмостовых переходов, которые были установлены при составлении рабочей программыаэрогидрометрии.

3. В комплектаэрофотосъемочных материалов, передаваемых в камеральную обработку, должнывходить: аэронегативы на рулонной пленке, контактные отпечатки (аэроснимки) 2экз., репродукции накидного монтажа с паспортными данными (2 экз.), негативырепродукции накидного монтажа, паспорт АФА.

В отдельныхслучаях - пленки регистрации показаний статоскопа и радиовысотомера.

4. На основеаэрофотосъемочных материалов при камеральной обработке получают планыповерхностных скоростей течений и рельеф русла и пойм реки в районе мостовогоперехода, а также устанавливают данные, характеризующие типы русловогопроцесса; характер прохождения ледохода и места частых заторов льда.

5. Поверхностныескорости на участке реки в районе мостового перехода определяют в результатестереоскопических измерений.

Для полученияплана поверхностных скоростей в изотаках следует использовать стереометры сшироким стереоскопическим полем наблюдения в плоскости водной поверхности. Ктаким приборам относятся стереометр СТД-2 и выпускаемый Винницким заводомфотограмметрического оборудования стереомаркирующий стереоскоп СММ. В приборахс малым полем зрения (высокоточные стереофотограмметрические приборы) измеренияотносительных смещений кажущегося искривления стрежня водотока (как имеющегомаксимальные скорости течения) по отношению к урезам (нулевые скорости течения)выполнить нельзя.

Наблюдаястереопару с изображением водотока на приборе, имеющем широкое поле зрения,можно, в равной мере, получить тот кажущийся стереоэффект, на основе которогопри стереоскопическом рассматривании пары снимков поверхность воды будетказаться выпуклой или вогнутой тем больше, чем больше скорость течения.

Используя этоявление, смещение точек под воздействием течения измеряют стереофотограмметрическимспособом с точностью ±0,03-0,05 мм в масштабе аэрофотосъемки.

В этом случаеразности продольных параллаксов DР, измеренные вдоль направления течения, соответствуют величинамсмещения точек поверхности воды в масштабе аэрофотоснимков.

6. При стереофотограмметрическомметоде измерений значение поверхностной скорости течения n_i определяют по формуле:

                                                         (2.3).

где DP=(P_i-P₀) - разностьпродольных параллаксов; Р_i - отсчет,полученный при стереоскопическом наведении нити стереометра на поверхностьводы, мм; Р₀ - отсчет, соответствующий урезу воды в наблюдаемомстворе, мм; Dt - интервал времени между моментами съемки стереопары.

Для контролярезультатов измерений и повышения их точности поверхностные скорости в одних итех же точках определяют по двум-трем перекрывающимся аэрофотоснимкам.

Расхождениямежду полученными по разным стереопарам значениям поверхностных скоростей недолжны превышать ±0,08-0,10 м/с.

Для рек, длякоторых известно значение коэффициента Шези С, коэффициент перехода k₂, от поверхностной к средней скорости определяют по формуле (2.2); при приближенныхрасчетах можно пользоваться табл. 2.4.

Для измерениязначений поверхностных скоростей принимают стереопары с 60-процентнымпродольным перекрытием. Отметки урезов воды на всем участке в пределахстереопары считают равными. Для ориентирования необходимо на урезах наметитьшесть точек (рис. 2.5). Взаимныеуглы наклона снимков не определяют. Линия центров (начальное направление)всегда располагается на водной поверхности.

7. Снимки вкассетах стереометра устанавливают так, чтобы их главные точки совпадали сцентрами вращения кассет, а линия урезов была бы параллельная оси прибора.

Вращениемснимков в своей плоскости добиваются появления стереоэффекта по всей площадистереопары.

Геодезическоеориентирование модели производят последовательными наблюдениями пар точек 1-2,3-4, 5-6. Так как отметки этих точек считаются равными, при правильномгеодезическом ориентировании модели отсчеты по винту продольных параллаксовдолжны быть равны между собой.

Ориентированиевыполняют в несколько приемов и считают законченным, если отсчеты на всех шестиурезных точках равны между собой с точностью ±0,03 мм.

8. Наориентированной модели определяют скорости течения в любой точке участка реки,который изображен на данной стереопаре, устанавливая на винте продольныхпараллаксов стереометра отсчет, равный

Рис. 2.5.Расположение опорных точек для ориентирования стереопары

Перемещая снимкипод нитью стереометра и последовательно отмечая точки, в которыхпространственная нить касается водной поверхности водотока, получаютместоположение изотахи, соответствующей n_i.

9. Длявычисления расхода воды сначала измеряют на аэрофотоснимках (в центральнойчасти последнего) расходные отрезки (удельные расходы).

Удельный расходна вертикали определяют по выражению:

q_i==k₂n_il,

где l - расходный отрезок, определяемый по расстоянию перемещенияпоплавка-индикатора.

Полный расход определяют как Q=[q₁l₁+(q₁+ q₂)l₂+...+(q_i-1+ q_i)l_i+...+q_nl_n], где l_i - расстояниемежду скоростными вертикалями, причем Sl_i - полная длина створа, на котором определяют расход.

10. Приопределении расходов по поплавкам-индикаторам глубины потока на промерныхвертикалях могут быть получены с невысокой точностью по формуле

11. Площадиживых сечений, определяемые в автоматическом режиме, по времени могут несовпадать с датами аэрофотосъемки. Для расчета выполняют перерасчет живогосечения (w) по формуле

w_a/c=w_ПР±Dw,

где  Dh - разность уровней в период между датой гидрометрических работ идатой аэрофотосъемки; В_ПР - длина поперечника во времягидрометрических работ; В_a/c - длина поперечника на дату аэросъемки; Dw - разность площадей живых сечений.

Нахождение длиныпоперечников и определение местоположения промерных точек профиля нааэроснимках выполняют, определяя масштаб аэроснимка из соотношения f_К/H==1/М, где М -знаменатель масштаба аэроснимка.

В полученные поаэроснимкам длины поперечников необходимо внести соответствующие поправки из-заположения уреза воды в различные даты. Для этого сумму домеров левого и правогоберегов соответствующих поперечников вычитают из измеренных длин, если запериод между аэросъемкой и гидрометрическими измерениями глубин, выполненнымиэлектронной аппаратурой, произошел спад уровня воды, и прибавляют, если отмеченподъем.

12. Для рисовкиподводного рельефа в районе мостового перехода на аэрофотоснимке исправленныедлины поперечников наносят на полоску миллиметровой бумаги в заданном масштабе.На ней же указывают положение левого уреза, концевой точки, опознанной наснимке, левого берегового ориентира, а также точек уреза и правого береговогоориентира, расположенных на створе поперечника.

На эту жемиллиметровку переносят характерные отметки глубин подводного рельефа, которуюориентируют так, чтобы один из концевых ориентиров миллиметровки совмещался ссоответствующей точкой аэрофотоснимка.

Край полосы сданными промера и скоростями течений и характерными точками поперечникамидолжен являться гипотенузой в прямоугольном треугольнике, две другие стороныкоторого образованы направлением промера на аэрофотоснимке и примернымнаправлением линии берегового уреза. Далее поворачивают миллиметровку такимобразом, чтобы концевые ориентиры на аэрофотоснимке и на миллиметровкеоставались совмещенными, и переносят все точки на аэроснимок. Выписывают противперенесенных точек отметки глубин и определяют площадь сечения (рис. 2.6).

Условные отметкиуровня воды определяют относительно принятого начала высот, которое намечают нааэроснимке. Выбранная начальная точка должна легко опознаваться. Превышенияотносительно этой начальной точки устанавливают стереоскопическими измерениямистереопары.

13. Снимкиориентируют в стереометре таким образом, чтобы нить стереометра проходила впределах 1-2 мм вблизи начальной точки, а отсчеты на оба уреза были с точностью0,03 мм равны между собой. После этого измеряют разность продольных параллаксов(DР) междуначальной точкой и урезом воды и вычисляют превышение по формуле

где b - базис.

Измерениявыполняют не менее чем по двум стереопарам (разных маршрутов). Расхождения недолжны превышать 1:3000 от высоты полета. За окончательное значение превышенияпринимают среднее арифметическое из измерений.

Рис. 2.6. Переноспромежуточных промерочных точек с батиграммы (1) на профиль

Условные отметкиуровней получают из выражения:

А_УР=А+h_CP,

где А - отметка условного начала высот; h_РС - среднее из нескольких измерений превышение начала высотнад наблюдаемым горизонтом воды.

14. Данные повариантам створов сводят в таблицы. Пример оформления данных по расчетууровней, ширины русла и поверхностных скоростей на даты аэрогидрометрииприведены соответственно в табл. 2.5, 2.6и 2.7.

Таблица 2.5

Продолжение табл. 2.5

Таблица 2.6

Таблица 2.7

По материаламаэрогидрометрических работ для различных фаз гидрологического режима водотока врайоне мостового перехода и гидрометрических работ, выполненных (наводнымспособом, должны быть определены: расходы воды русла и поймы; скоростьповерхностных течений и направление струй на русловой и пойменных частях; живыесечения русла и поймы по створам измерений; глубины воды и отметки уровней надаты наблюдений.

На каждый извариантов мостового перехода должны быть составлены: график колебаний уровня впериод наблюдений; график зависимости расходов от уровня; график зависимостиплощади живого сечения от уровня; ситуационный фотоплан или масштабнаяфотосхема с планом поверхностных скоростей в изотатах, траекториями движенияльдин во время ледохода, направлениях струй при характерных условиях воды,линиями судовых ходов.

Глава 3.МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

3.1. Назначение морфометрических работ

1. Цельморфометрических работ заключается в получении расчетных гидрологическиххарактеристик водотока через измерения формы речной долины (поперечных сеченийи продольного уклона), определении геоботанических и гидроморфологическихособенностей ее с использованием данных натурных гидрометрических наблюдений.Сроки производства изысканий проектируемых линий обычно не совпадают со срокамиполоводий или паводков данного района, а в случае такого совпадения величинымаксимальных уровней и расходов воды оказываются, как правило, значительно нижерасчетных. Поэтому морфометрический метод гидрологических изысканий на мостовыхпереходах следует считать основным.

2. Наиболеетипичны следующие случаи производства морфометрических работ:

а) Река наданном участке хорошо изучена в гидрологическом отношении - выше и ниже потечению действуют водомерные посты с многолетним периодом наблюдений игидрометрические станции (створы), на которых производились измерения расходовводы в русле и на пойме при паводках вероятности превышения р£10%, причемвыполненный анализ материалов показал приемлемость для створа переходарасчетных значений уровней (УВВ_р%) и расходов (Q_p%).

Задачейморфометрии будет перенос на створ перехода отметки УВВ_р% ираспределение полученной величины Q_p% на этом створемежду руслом и участками поймы (см. ниже п.3.5).

б) На рекеимеются водомерные посты, данные наблюдений на которых могут быть использованыдля построения надежной связи уровней с их эмпирической вероятностью превышенияH=f(Р_Э%), но измеренные расходы воды недостаточны дляполучения расчетной величины Q_p%. Задачейморфометрии будет перенесение на створ перехода отметки расчетного УВВ_р%(см. п. 3.2) и определение величиныQ_p%, соответствующей этому уровню, методами, изложенными в п. 3.5.

в) Река вгидрологическом отношении не изучена или существующие пункты наблюдений немогут быть использованы из-за отдаленности от района перехода или вследствиекороткого периода наблюдений. В данном случае морфометрические работыжелательно провести в паводочный период, организовав натурные измеренияскоростей течения на работающих при наблюденных уровнях участках русла и поймы.

Морфометрическиеработы, восстанавливая картину прохода расчетного паводка, должны служитьконтролем определения расчетных расходов воды по формулам СНиП 2.01.14-83[71] особенно для малоизученныхрайонов, при отсутствии надежных аналогов и при расчетах стока на малых исредних реках.

3. Наиболеесложной задачей морфометрии водотока является надежная оценка гидравлическойработы пойм, поскольку до настоящего времени нет общепринятой системыхарактеристик сопротивлений движению паводковых вод по пойменному массиву.

Количествоморфостворов, их расположение в пределах поймы зависят от мощности ее, а такжеот сложности рельефа, связанного с типом руслового процесса (см. гл. 9).

3.2. Определение уровенного режима

1. Независимо ототнесения данного перехода к одному из случаев выполнения морфометрическихработ, перечисленных в п. 2 п. 3.1,в районе перехода устанавливают на местности отметки следующих характерныхуровней: а) высоких вод (УВВ); б) высокого ледохода (УВЛ); в) подвижки льда(УПЛ); г) межени (УМВ).

Отметкиуказанных уровней на местности устанавливают путем опроса старожилов или по отметками местным признакам.

Основныехарактерные уровни воды, используемые при проектировании мостовых переходов,приведены в прил. 3.5.

2. Определение высоких уровней в створах переходов путем опросаместных жителей или по следам паводков часто является единственнымисточником получения сведений об УВВ при кратковременности полевых работ,большой удаленности от водомерных постов или при их отсутствии. ДостоверностьУВВ достигается многократным (не менее 6-7) определением их отметок не только врайоне перехода, но и в других пунктах (особенно населенных) выше или ниже пореке с последующим переносом отметок УВВ на переход и их сравнением.

Перенос отметокУВВ на створ перехода производится в зависимости от наличия данных по одному изспособов, указанных в п. 2.37 СНиП 2.01.14-83[71].

3. Приопределении морфометрических характеристик методом опроса старожиловустанавливают происхождение наивысших УВВ (дождевые, ливневые, снеговые, оттаяния ледников), частоту паводков в году, частоту затопления пойм (ежегодноили в течение какого-то периода).

Обязательноопределяют период, в течение которого наивысший или другие характерные уровнине превышались, что может быть известно старожилу от старших родственников; приэтом не следует пренебрегать самыми приближенными данными, которые присопоставлении с другими сведениями могут дать представление об указанномпериоде. Собирают сведения об условиях, способствовавших возникновениюкатастрофического уровня (глубина снега, характер снеготаяния, выпадениеобильных дождей и т.п.).

Ориентиры, докоторых доходила вода, описывают и делают их зарисовки и фотографии, производятнивелировку указанных старожилами и найденных меток УВВ.

Результатыопроса оформляют актом, заверенным начальником партия (прил. 3.1). Подпись старожила в акте не требуется.

Опросные данныеоб исторических наивысших УВВ анализируют на основе архивных и литературныхсведений. При этом следует учитывать их репрезентативность в настоящее время всвязи с хозяйственным использованием реки за истекший период времени с моментанаблюденного исторического паводка (строительство ГЭС, изъятие стока намелиорацию и т.п.).

4. К следампаводков на местности относятся:

наносняк (мелкиесучья, пучки трав, обломки тростника, ил и т.п.) на пологих берегах и деревьях;

отложениявзвешенных наносов или нефти на коре деревьев и в складках местности;

обдиры и другиеповреждения деревьев (льдинами, от переувлажнения почвы, подмыва берегов);

линия смачиванияоштукатуренных и деревянных стен зданий;

следы подмывакрутых берегов;

полоса смыва«пустынного загара» на скальных берегах или железобетонных сооружениях (еенижняя граница относится к среднему уровню, а верхняя к уровню 10-20%обеспеченности);

граница развитиямоховой и лишайниковой растительности на стволах деревьев и на скалистыхберегах;

граница распространенияпойменной растительности в засушливых районах и изменения цвета и состава травына склонах.

Следы затопленияна коре деревьев, смыв «пустынного загара» и линии изменения цветарастительности лучше видны на некотором расстоянии.

Следы УВВ наместности могут сохраняться в течение 10-15 лет (при отсутствии за это времяболее высокого паводка).

3.3. Продольный профиль реки

1. Продольныйпрофиль реки в месте перехода снимают для определения уклона свободнойповерхности потока. При этом определяют:

а) отметки урезаводы на момент производства работ;

б) глубины пофарватеру в наиболее характерных точках дна (гребень переката, плесоваялощина);

в) отметкибровок берегов и наиболее пониженных мест прирусловых валов.

Протяженностьсъемки зависит от конкретных местных условий:

при режиме реки,не нарушенном гидротехническими сооружениями, профиль снимают на протяженииситуационной схемы перехода, но не .менее суммарной длины одного плеса и одногопереката - для больших рек, двух плесов и двух перекатов - для средних рек итрех-пяти плесов и перекатов - для малых рек;

если вблизиперехода на расстоянии до 5 км расположен водпост ГМС, продольный профильдоводят до него; при этом площади водосборов для створа перехода и створаводпоста не должны различаться более, чем на 25%;

если переходнаходится в зоне подпора другой рекой, профиль снимают вниз от перехода доустья, где определяют отметку подпирающей реки, вверх - до конца кривойподпора. При большой длине кривой подпора допускается ее верхнюю частьсоставлять по картографическому материалу;

при расположенииперехода вблизи крупной плотины данные для построения продольного профиляполучают в организациях, ведающих проектированием или эксплуатацией плотины.

2. Продольныйпрофиль снимают нивелированием с допустимой невязкой 20 (см. п. 2.4),расстояния между точками урезов воды определяют дальномером. При съемкепродольного профиля используют имеющуюся картографическую основу (фотопланы икарты масштаба не мельче 1:25000).

При отсутствиикартографической основы прокладывают теодолитный ход, к которому привязываютурезные точки.

Принивелировании урезов точки берут в характерных местах, определяющих переломысвободной поверхности: в начале и в конце плесов и перекатов, в устьях притокови крупных логов, у гидротехнических сооружений, у мостов и т.д.

На период съемкипродольного профиля открывают временные водомерные посты. При нивелированииурезов отмечают время, и затем их отметки приводят к одному моменту временивведением поправок по наблюдениям на водомерном посту.

На продольномпрофиле наносят линии свободной поверхности потока на момент съемки, отметкидна и берегов в наиболее характерных точках, а также возможно большееколичество отметок УВВ за разные годы, определенные различными косвеннымиспособами (см. п. 3.2).

Расстояние междуурезными точками на момент съемки определяют по фарватеру русла (по продольномупрофилю); расстояние между определенными на местности точками УВВ находят поспрямленному направлению потока в паводок, используя ситуационную схемумостового перехода.

Построение линиисвободной поверхности производят по участкам с однообразными уклонами воды идна на момент съемки. Пример оформления продольного профиля приведен в прил. 3.2.

Для определенияуклона водной поверхности при уровнях высокой воды используют следы прошедшихпаводков, т. к. меженный уклон может в 5-6 раз отличаться от паводочного.

3. На переходахчерез реки с обширными поймами, характерными для руслового процесса типовсвободного или незавершенного меандрирования и пойменной многорукавности (см. гл. 9), дополнительно снимают продольныепрофили наиболее мощных, действующих в межень проток, к профилям которыхпривязывают установленные на местности отметки УВВ по обоим бортам пойменнойдолины реки. Сопоставление отметок УВВ, полученных по обоим берегам долиныреки, позволяет определить наличие и величину поперечного уклона паводочногопотока [3].

3.4. Выбор и съемка морфостворов

1. Морфостворынамечают предварительно по картографическому материалу (или по генеральномуплану перехода) нормально к направлению течения в русле и на поймах при высокойводе. На участках, где направления руслового и пойменных потоков не совпадают,морфоствор может быть ломаным.

Как правило,морфоствор располагают в наиболее узких местах пойм с наименьшим числом стариц,проток; для блуждающих рек - в местах с наименьшей шириной зоны блуждания.

Морфоствор,предназначенный для распределения расчетного расхода между русловой и пойменнойчастями потока, располагают непосредственно выше трассы мостового перехода.

При выполненииморфометрических работ в случае, предусмотренном в п. 2а п. 3.1, можно ограничиться съемкой одного морфоствора пооси или в непосредственной близости от створа мостового перехода с верховой егостороны.

Для случая,предусмотренного в п. 26 п. 3.1,снимают два морфоствора - один, как сказано выше, в наиболее узком месте поймыи второй непосредственно выше трассы мостового перехода.

Для случая,предусмотренного в п. 2в п. 3.1,необходимо снять три морфоствора - один выше створа перехода, другой внепосредственной близости от перехода и третий ниже створа перехода; первый итретий морфостворы располагают в наиболее узком и наиболее широком месте поймыдля уточнения расчетной величины продольного уклона потока при УВВ (см. п. 3.5).

2. Морфостворыразбивают теодолитом. В местах пересечения с руслом реки, протоками, старицамиили озерами определяют отметки урезов воды и измеряют глубины. Границамиморфоствора являются отметки земли, превышающие УВВ на 1-2 м для уровнейвысоких половодий и на 2-3 м - для ливневых паводков.

Морфостворыпривязывают к продольному профилю рек.

При съемкеморфостворов снимают ситуацию на расстоянии 50-и глубин потока в паводок вверхи 20 вниз от оси, но не менее чем по 100 м в каждую сторону, подробно описываяморфологические особенности створа. Морфологическими характеристиками створаявляются:

наличие на поймепротоков, староречий и озер, спрямляющих течений, прорывов перешейков речныхизлучин, постоянно или временно действующих водотоков, а также прорыв старыхприрусловых валов;

характеррастительности по морфоствору, выше и ниже его (трава, кустарник, лес, ихгустота и высота);

наличие на поймеразличных построек, насыпей и других сооружений;

характеристикагрунтов в русле реки и на незадернованных участках пойм;

частотазатопления пойм.

На основанииуказанных признаков устанавливают значения коэффициентов шероховатости n для участков, имеющих различное сопротивление течениюсогласно указаниям п. 3.5.

В процессепроведения морфометрических работ на больших реках рекомендуется измерятьскорости течения вертушкой или поплавками с измерением уклонов по урезнымкольям. Это даст возможность уточнить коэффициенты шероховатости, назначенныепо таблице.

3.5. Камеральная обработка

1. В результатеобработки материалов морфометрических работ должны быть составлены:

а) ситуационнаясхема с вариантами трассы перехода и морфостворами;

б) продольныйпрофиль реки по руслу с линиями свободной поверхности водотока при различныхУВВ;

в) профилиморфостворов;

г) зависимостискоростей течения и расходов воды от глубины потока для морфоствора, снятогонепосредственно выше створа перехода. Пример оформления чертежейморфометрических работ приведен в прил.3.2.

2. Дляопределения гидравлических характеристик водотока морфометрическим способомнеобходимо:

а) установить попродольному профилю реки и ситуационной схеме уклоны водной поверхности в руслеи на пойме с учетом спрямляющих течений при УВВ; если с повышением уровняуклоны меняются, строят зависимость i=f(H);

б) разделитьпрофиль (в точках перелома рельефа) на участки с единообразными условиями поглубине, косине струй, характеру растительности;

в) установитьуровень выхода воды на пойму;

г) выделитьнеработающие «мертвые» площади сечения морфоствора;

д) определитьрасчетные значения шероховатости для каждого участка морфоствора по измереннымрасходам или по таблицам прил. 3.3.

3. Приведенные вприл. 3.3 таблицы М. Ф.Срибного, Н. М. Носова и В. Т. Чоу коэффициентов шероховатости дают лишьориентировочные величины n, которые впроцессе изысканий следует, по возможности, уточнять. Следует пользоваться тойтаблицей, характеристики шероховатости которой наиболее подходят к данномуобъекту расчета. При этом диапазон значений коэффициентов шероховатости,указанных в таблицах, может быть расширен.

В особоблагоприятных условиях минимальные значения коэффициентов шероховатостидостигают: для русел (прямолинейные плесы с большими глубинами и малымиуклонами) n»0,020 и для пойм(совершенно ровной с низкой травой при течении, параллельном руслу) n=0,04.

Наибольшиезначения n могут достигать для русел n=0,10 (русла горных рек, сложенные крупнообломочнымматериалом) и для пойм n=0,20(исключительно густая переплетенная растительность, завалы валежника).

4. При обширнойпойме, по которой проходит большая часть паводочного стока, может бытьиспользован более дифференцированный метод определения коэффициентовшероховатости участков пойм [84].Метод позволяет получать обобщенный по площади участка поймы коэффициентшероховатости, определяемый рельефом n_Н ирастительностью n_Б:

n=                                                         (3.1)

Коэффициентшероховатости, определяемый рельефом рассматриваемого участка поймы, находят поформуле

n_В=0,025+0,25,                                                  (3.2)

где Н_П - средняя глубинапотока на рассматриваемом участке; s_Н= - среднеквадратическое отклонение глубин потока Н_Пi на этом участке. Коэффициентшероховатости, создаваемый растительностью, определяют по графику (рис. 3.1) в зависимости отобобщенного параметра растительности.

                                                  (3.3)

где Н_Бi - средняя высота затоплениярастительности водой; b_i - среднийдиаметр растительности; d_i - параметр, учитывающий степеньвертикальной оплошности многоствольной растительности и принимаемый: дляодноствольных деревьев с высотой кроны выше Н_Бi d_i=1; для кустов и тонких многоствольных деревьев d_i=Sd_i/l_i; d_i - средние диаметры стволов и ветокрастительности на участке створа длиной l_i; суммированиевеличин d_i проводится для растений, расположенных от створа понаправлению течения потока на протяжении, равном среднему расстоянию междукустами; - для травы d_i принимают в пределах 0,1-1 в зависимостиот ее густоты; l_j -длина участка поймы; N_i - число стволовна площади ; i - переменное суммирование,соответствующее типу растительности (деревья, кустарники, трава).

Рис. 3.1.Коэффициент шероховатости n_Б, определяемыйрастительностью

Исходные данныедля расчета по формуле (3.3) получают на основаниинатурного обследования растительности поймы, используя материалы лесохозяйственныхорганизаций и аэрофотосъемки, а также таксационные и геоботанические карты.Средний диаметр куста или многоствольного дерева измеряют на половине ихвысоты; для травы измеряют полную высоту и высоту в нагнутом состоянии(глазомерно) при УВВ_р%. Для уточнения степени вертикальнойсплошности d_i рекомендуется делать фотоснимкихарактерной для участка многоствольной растительности.

5. Если вдольпотока глубиной Н_i на длине верх l_bi³50H_i и вниз l_Hi³20 H_i от оси i-го участка морфоствора ситуация и характеристикарастительности не меняются (однородны), то только они определяют коэффициентшероховатости n участка.

При несоблюденииуказанного условия принимаемый коэффициент шероховатости рассчитывают поформуле:

                               (3.4)

где DВ_К, Dl_К - ширина и длина участка,расположенного вдоль потока внутри диапазона l_bi-l_Hi, с коэффициентомшероховатости n_K, отличном отпреобладающего коэффициента шероховатости n на рассматриваемом участке шириной В.

Если внутриучастка морфоствора шириной В, глубиной Н и с коэффициентом шероховатости n расположен участок DВ<В, характеризуемый Н_i и n_i, то при расчетескоростей и расходов воды участком DВ можно пренебречь (считать, что DВ=0) при условии:

                                          (3.5)

6. Дляопределения косины струй намечают на ситуационной схеме направления течений напойме (с учетом пойменного рельефа и направления основных проток).

Неработающиеплощади исключают из расчета.

В замкнутыхстарицах и ложбинах глубину потока отсчитывают от средней бровки этих мезоформ.

7. Среднююскорость потока на каждом однородном по глубине, уклону и шероховатости участкеморфоствора определяют по формуле (в м/с)

                                                    (3.6)

где H - средняя глубина воды на участке; i - продольный уклон свободной поверхности при РУВВ; a - угол между направлением теченияи перпендикуляром к оси морфоствора; С - коэффициент Шези, определяемый по прил. 3.3 или формуле Маннинга С=Н^1/6/n; b_* - параметр формыживого сечения (см. формулу 2.1).

Прииспользовании формулы Маннинга

Для горных ипредгорных рек скорость потока можно определять по формуле

                                                     (3.7)

где при Н³1,8 м принимаютА=1 и х=2/3, а при Н<1,8 м - в зависимости от глубины воды в русле:

Н............................ 0,2          0,4          0,6           0,8           0,9           1,2          1,4          1,8

АН^х......................... 0,61        0,74        0,86         0,97         1,02         1,17        1,28.................................... 1,48

Если на поймеимеются перемежающиеся участки с резко отличной шероховатостью, то формулой (3.6) нельзя учестьперераспределение потока на морфостворе и следует переходить к более точнымрешениям (с использованием двумерного уравнения неравномерного движения).

8. Во всехслучаях производства морфометрических работ, если на участке перехода имеетсярезкое изменение ширины паводочного потока, величину уклона i, определенного попродольному профилю реки, заменяют в формулах скорости потока и величинойуклона трения I, вычисляемого по формуле

                                                 (3.8)

где a=1,1; Q - суммарный расход русла и пойм при УВВ;g - ускорение свободного падения; l - расстояние между верховым и низовым створами; (w_Н и w_В) - суммарныеплощади живых сечений русла и пойм низового и верхового створов соответственно.

Положениеверхового и низового створов выбирают с таким расчетом, чтобы ширина Впаводочного потока на расчетном створе вблизи перехода примерно удовлетворялабы условию В»(В_В+В_Н)/2,где В_В и В_Н - ширина потока на верховом и низовом створахсоответственно.

9. Полученныеморфометрическим расчетом средние скорости n главного русла при наличии данных о гранулометрическом составеаллювия следует сопоставить со значениями скоростей динамического равновесия n_ДИН, согласно прил. 3.4. Если расхождение междувеличинами n и n_ДИН превышает 25%,необходимо уточнить принятую для русла величину n и средний диаметр фракций аллювия, слагающего русло.

В пустынныхрайонах, где в руслах водотоков с большими площадями водосборов нет постоянногостока, причем русло сложено крупнозернистым аллювием, средний диаметр которогоможет быть определен с достаточной точностью, получение значения среднейскорости в русле n_ДИН по прил. 3.4 может быть болеенадежным, чем по формулам, приведенным в п. 7. Для таких водотоков единственнымпризнаком прохода высокой воды является (см. п. 3.2) полоса смыва «пустынного загара» на бортах,обычно беспойменного русла.

Средняя скоростьпотока на уровне смыва «пустынного загара» может быть оценена по динамическойскорости для принятой вероятности превышения указанного уровня (см. прил. 3.4).

10. Дляморфоствора, снятого вблизи трассы перехода, строят зависимости гидравлическиххарактеристик русла и поймы (n, h, Q, i, n) от уровня воды(Н_у), пользуясь вышеприведенными формулами и имеющимися данныминатурных наблюдений с учетом указаний настоящей главы.

При наличиивблизи перехода водпоста строятся зависимость связи уровней водпост-морфоствор,используя опросные данные об УВВ в районе перехода. Уровень высокой водырасчетной вероятности превышения Р% определяют для расхода на пике паводка Q_p% той же вероятности превышения поморфометрической зависимости Q=f(H_y), согласнорекомендации п. 4.27 СНиП 2.01.14-83[71].

11. Величина Q_p%, вычисленная в зависимости отобъема исходной информации методами, указанными в СНиП 2.01.14-83,не должна отличаться от той же величины, определенной методом морфометрии болеечем на 25%. При большем расхождении следует взаимно увязывать аналитические иморфометрические расчеты, изменяя в последнем распределение расчетного расходамежду руслом и поймами по морфоствору, снятому вблизи трассы перехода.

12. Результатыморфометрических работ оформляют на чертежах, которые могут быть представленына одном листе (см. прил. 3.2).

Полученныегидравлические данные характерных участков морфоствора показывают на профилеморфоствора, которые вычерчивают в масштабах:

для малых рекгоризонтальный........................................................... 1:1000¸2000

для малых реквертикальный............................................................... 1:100¸200

для средних ибольших горизонтальный............................................ 1:2000¸5000

для средних ибольших вертикальный................................................ 1:200

Кроме чертежей,перечисленных в п. 1 настоящего пункта, прилагаются (см. прил. 3.2) план водосбора с показанием пунктовстационарных наблюдений, площади водосбора, коэффициентов озерности (включаяводохранилища и проточные озера) d, залесенности d₁ изаболоченности d₂ в % от всейплощади водосбора, а также графики зависимостей, указанных в п. 10.

Глава 4. ОБСЛЕДОВАНИЕСУЩЕСТВУЮЩИХ СООРУЖЕНИЙ И ДОЛИННЫХ ХОДОВ

4.1. Обследование искусственных водотоков

1. В практикепроектирования встречаются переходы через искусственные водотоки, к которымотносятся каналы, спрямляющие русла, обвалованные участки рек.

Каналы поназначению принято подразделять на: гидротехнические (деривационные,судоходные, аварийные и др.), гидромелиоративные, водохозяйственные(оросительные, транзитные и др.), судоходные.

Поперечноесечение проектируемых каналов характеризуется (рис. 4.1): шириной В при расчетном уровне воды длязаданного расхода воды; площадью живого сечения w; смоченным периметром c; гидравлическим радиусом R=w/c; шириной междубровками русловых откосов В_бр; коэффициентом заложения откосов m; шириной по дну b, глубиной h;коэффициентом шероховатости дна и откосов.

Спрямляющиеучастки русел устраивают трапецеидального поперечного сечения. При обваливанииискусственно (дамбами) ограничивают размеры пойменных участков, примыкающих круслу.

В искусственныхводотоках проектные поперечные сечения и их характеристики могут изменяться всвязи с различными грунтами дна и откосов по длине этих водотоков и превышениемскоростей течения неразмывающих значений.

Рис. 4.1.Характерные схемы поперечного сечения каналов:

а - в выемке; б - в полувыемке

С течениемвремени такие водотоки превращаются в видоизмененные резные русла с тем илииным типом руслового процесса (см. гл. 9),который вызывает их расширение и углубление. Изменение очертаний поперечногосечения и гидравлических характеристик потока может быть вызвано превышениемзаданного в проекте расчетного расхода воды.

2. Начальныепараметры поперечного сечения, гидравлических и других характеристик каналов ипрочих искусственных водотоков следует получать в подготовительный периодизысканий в проектных и эксплуатирующих организациях.

В периодполевого обследования необходимо установить наличие и состояние выше и нижепроектируемого мостового перехода построенных гидротехнических и мостовыхсооружений и в том числе водосборных, водоперепускных и водораспределительныхсооружений, а также режим их работы.

Подлежаттщательному изучению внутригодовой режим речного стока, максимальные сбросныерасходы воды и в том числе аварийные. Эти данные нужно получить вэксплуатирующих организациях путем официальных запросов и детального изучениядополнительной документации на месте. Следует произвести дополнительно к этимданным опросы старожилов, местных жителей, очевидцев с оформлениемсоответствующих актов.

Необходимополевым обследованием установить возможные изменения речного стока выше и нижепроектируемого моста за счет дополнительного притока поверхностного стока илиего регулирования искусственными сооружениями различного назначения(водораспределители, аккумулирующие емкости, автомобильные и железные дороги ит.п.), возникших после строительства искусственных водотоков.

В полевой периоднужно установить наличие, тип и состояние укреплений дна и откосов каналов иканализированных русел, а также характер руслового процесса и деформациипоперечного сечения. Скорость течения и другие гидравлические характеристикипотока в расчетном створе рекомендуется определять гидрометрическим путем сцелью получения натурных значений коэффициентов шероховатости. При отсутствиикосины в качестве расчетного принимается проектный створ мостового перехода, впротивном случае - морфоствор, разбиваемый в непосредственной близости оттрассы перехода.

Для установленияхарактера руслового процесса необходимо выполнить промеры глубин инивелирование 3-4 поперечных сечений ниже трассы проектируемого мостовогоперехода на расстоянии друг от друга от 25 до 50 м в зависимости от шириныискусственного вдотока (канала).

Продольный уклонводной поверхности нужно определять по данным непосредственных наблюдений впериод полевого обследования не менее 2-3 раз на расстоянии от 200 до 500 мвыше и ниже расчетного створа. На криволинейных участках канала необходимо определятьпоперечный уклон водной поверхности.

На каждоммостовом переходе должны быть выполнены топографические съемки на расстоянии неменее 300 м выше и ниже расчетного створа.

3. Крометопографических, инженерно-геологических и гидрологических данных должны бытьсобраны следующие сведения:

перспективыдальнейшего использования искусственных водотоков; необходимость и размерыпроездов по берегам, подлежащих перекрытию мостом; характер пропуска судов и втом числе имеющих специальные габариты; подмостовые габариты частей моста,перекрывающих водоток и проезды.

Еслипредполагается на судоходном водотоке (канале) устраивать разводной пролетмоста, то необходимо собирать следующие дополнительные данные:

а) о судоходномфарватере и возможных его перемещениях, получаемые путем сопоставительногоанализа лоцманских карт и материалов полевых наблюдений за траекториямипрохождения судов в районе мостового перехода;

б) о минимальнодопустимых габаритах мостов с неразводными пролетами с учетом карчехода,ледохода, волнения, искривления водной поверхности, набега воды на опоры отдинамического воздействия речного потока и т.п.;

в) о скоростяхтечения воды на участке русла, перекрываемом разводным пролетом в периоднавигации;

г) о выбореместоположения и размерах разводного пролета, высоте его подъема, сроках идлительности разводки, согласованные с соответствующими органами.

Гидрологическиерасчеты при наличии гидрометрических полевых измерений и при их отсутствии, атакже расчеты отверстий мостов и размывов подмостовых русел нужно определять порекомендациям соответствующих глав настоящего Пособия. Гидравлические расчетыканалов выполняют согласно [51].

Полученные врезультате полевого обследования и расчетов отметки уровней высокой и меженнойводы, а также отверстия мостов должны быть увязаны с отметками, полученными оторганизаций эксплуатирующей или проектирующей искусственный водоток (канал).

4.2.Обследование существующих мостовых переходов

1. Обследованиесуществующих мостовых переходов проводят при их реконструкции, проектированиимоста под второй путь или нового перехода, если вблизи его расположенысуществующие железнодорожные или автодорожные мосты.

Обследованиеводотоков, пересекаемых существующими мостовыми переходами, проводят согласноуказаниям гл. 3

2. Еслисуществующий мост пропустил близкий к расчетному расход воды, то происшедшиеизменения в режиме реки у перехода могут служить контролем расчетов иобоснований проектных решений. Если существующий мост пропустил паводки,меньшие расчетного, то установленные изменения бытового режима реки (подпоры,размывы) должны быть использованы для построения зависимостей их от УВВ.

Сведения опроходе высоких паводков имеются в архивах службы пути железных дорог иорганизаций, эксплуатирующих автомобильные дороги; на многих крупных мостахимеется длительный ряд наблюдений за максимальными уровнями. Наблюдения этибывают не точны и должны быть проанализированы. При этом устанавливают,менялись ли и когда прелетные строения, с которых производились промеры,местоположение водомерных реек на опорах, когда делались метки УВВ на устоях -при наивысшем уровне или после него.

3. По промерампод мостами строят совмещенные профили живых сечений за ряд лет, отличающихсязначительными размывами, а также различным положением русла по ширине мостовогоотверстия (рис. 4.2). Присовмещении профилей необходимо проверить исходные данные в отношениистабильности промерных нулей, систем отметок и правильности перехода от старыхмер к метрическим.

В результатеобследования моста получают зависимости:

а) рабочейплощади и максимальных глубин под мостом при пиках наблюденных половодий отрасхода и уровня (рис. 4.2, в);

б) подпора передмостом от расхода (для неразмывающего дна) или рабочей площади под мостом (дляразмываемого дна);

в) коэффициентаформы живого сечения  под мостом от уровня илирасхода; изменение этой величины и рабочей площади во времени представлены на рис. 4.2, б.

4. Приобследовании мостового перехода собирают данные:

а) год постройкиопор моста и подходных насыпей;

б) годыизменения отверстия моста и проводившихся укрепительных работ, характер и ихразмеры;

в) годы сменыпролетных строений, отметки головки рельсов низа конструкции пролетных строенийдо и после смены;

г) отметки УВВ,УВЛ и УМВ под мостом, а также отметки УВВ с верховой и низовой сторон подходныхнасыпей на всем их протяжении;

д) годы и местапереливов при УВВ через подходные насыпи, размеры повреждений и длительностьперерывов движения;

е) геологическоестроение по оси перехода по проектным данным и исполнительным чертежам;

ж) размывыподмостового русла, устанавливаемые по совмещенным профилям живых сечений;

з) измененияплана русла вследствие руслового процесса путем совмещения съемок разных лет илоцманских карт (см. гл.9);

и) продольные ипоперечные профили подходных насыпей и регуляционных сооружений с указаниемтипа укреплений их откосов;

Рис 4.2. Развитиеразмывов под мостом во времени:

а - совмещенные профили живых сечений подмостового русла; б- графики изменения рабочей площади W под мостом и коэффициента формы  по годам; в - зависимости рабочей площади W и максимальных глубин h_MAX от уровня воды Н_у

к) годы, места иразмеры повреждений укреплений откосов струенаправляющих дамб и подходныхнасыпей;

л) условиясудоходства и сплава в районе перехода (аварии судов и плотов у моста,перемещения судоходного фарватера, достаточность подмостовых габаритов).

5. При наличиигрупповых отверстий указанные данные собирают по каждому пойменному мосту.

6. На основанииматериалов (см. п. 4) проводят анализ работы мостового перехода - устанавливаютего водопропускную способность и при необходимости намечают меры по ееувеличению. Если предусматривается реконструкция перехода, то на основанииуказанного анализа намечают мероприятия по улучшению работы перехода. Есливблизи проектируется новый мостовой переход, то данные анализа используют дляпринятия проектных решений.

7. Приобследовании малых мостов и труб, являющихся дополнительными отверстиями напоймах крупных мостовых переходов, собирают следующие данные об их работе:

а) количествопойменных мостов и труб, размеры их отверстий, наличие и тип шандоров;

б) профили живыхсечений под мостами, поперечное сечение труб, тип укреплений русел и глубинуразмыва ниже мостов и труб;

в) отметкауровня подпертой воды с верховой стороны сооружения (на верховом откосенасыпи), на входе в сооружение (на откосе конуса и выходных оголовках труб),ниже сооружения (на низовом откосе насыпи).

Аналогичныеданные собирают при расположении малых мостов и труб на долинных ходах с тойлишь особенностью, что при сборе сведений об уровнях должно быть установлено,какими паводками они вызваны: с собственного бассейна малого водотока или реки,в пойме которой проходит трасса.

8.Гидравлические расчеты существующих малых искусственных сооружений на пойме ина трассе долинного хода, попадающего на пойму, выполняют согласно [51] и п. 11.2 Пособия.

4.3.Обследование некапитальных плотин

1. Согласно п.1.25 СНиП 2.05.03-84 [75] при проектировании мостовыхпереходов через водотоки, где имеются некапитальные плотины, необходимоучитывать возможность прорыва их (см. п.8.3).

Некапитальнымисчитаются плотины, которые могут быть разрушены при пропуске расчетных (именее) паводков для проектируемого мостового перехода. Возможность частичногоили полного разрушения плотин устанавливают расчетом на основании материаловнатурного обследования всех плотин, расположенных выше створа перехода как напересекаемом трассой водотоке, так и на его притоках. Плотина, находящаяся нижеперехода, подлежит обследованию, если створ перехода находится в зоне еевлияния, что устанавливают по отметке уровня воды верхнего бьефа примаксимальном наполнении водохранилища с учетом кривой подпора при прохождениипаводка.

2. В результатенатурного обследования и сбора имеющейся проектной и эксплуатационнойдокументации по плотине получают информацию, необходимую для решения вопроса окапитальности сооружения и характере последствий для проектируемого перехода отвозможного прорыва. В случае установления, неразрушаемости плотины в заданных расчетныхусловиях обследование должно выявить регулирующую способность водохранилища припроходе расчетного и наибольшего расходов, которая должна быть учтена приопределении отверстия моста.

3. Обследованиеи сбор данных начинают с установления года постройки и анализе проекта плотины.Если год постройки неизвестен, необходимо установить приблизительно периодпостройки (до революции, перед Отечественной войной, после войны и т.д.).Вероятность превышения расчетного расхода для водосборных сооружений определяютпо проекту плотины. Если, например, плотина проектировалась на расход водывероятностью превышения 1 % и никаких нарушений в работе ее за периодэксплуатации не наблюдалось, а физическое состояние всех ее элементов невызывает опасений за их сохранность, то при проектировании автодорожных мостовплотина может считаться капитальной. Для железнодорожных мостовых переходов,проектируемых на наибольший расход воды вероятностью превышения 0,33%, этаплотина может оказаться некапитальной.

Величинапринятого в проекте плотины расчетного расхода должна быть проверена подействующему СНиП 2.01.14-83[71].

4. Если плотинапроектировалась на расход воды больше расчетного или наибольшего Q_p% для мостового перехода, тоследует произвести проверку на ее разрушение при переливе при Q_p%.

Считается, чторазрушение плотины наступает при уровне воды выше ее гребня более 0,1 м.

Это условиевыражается неравенством:

ОП+Н-ОГ>0,1 м,

где ОП - отметка порога водослива; Н -статический напор, м; ОГ - отметка гребня плотины.

Величину Н длянезатопленного водослива, в том числе практического профиля (51), чтохарактерно для плотин, определяют как

где Q_p% - расчетный или максимальный расход для мостового перехода; b - ширина водосливного отверстия; m - коэффициент расхода; можно принимать m»0,37.

Необходимопроизвести нивелировку по гребню плотины и составить ее продольный профиль, атакже снять поперечные профили ее тела в характерных местах для проверкисоответствия построенного сооружения проектным данным.

По проектуустанавливают: кем и когда разработан проект, величину и вероятность превышениярасчетного расхода для водосбросных сооружений, отметки уровней форсированногои нормального подпертых уровней и уровня мертвого объема водохранилища.

5. Еслипроектная документация на плотину отсутствует, то заключение о возможности еепрорыва базируется на данных натурного обследования и опроса лиц, имеющих илиимевших отношение к ее эксплуатации. Опросы оформляются актами с указанием,кто, на каком основании дал сведения о плотине, причем подпись давшего нужнуюинформацию в акте не обязательна.

В результатеобследования должны быть собраны следующие данные:

период постройкиплотины;

наличие, тип иконструкции водосбросных сооружений, их пропускная способность;

длина плотины поурезу воды в верхнем бьефе при предельном наполнении водохранилища;

ширина плотиныпо гребню, заложение верхового и низового откосов тела плотины;

материалы, изкоторых сооружена плотина, наличие и тип укреплений гребня и откосов;

тип и качествосопряжений плотины с основанием и берегами;

напор(максимальная разность отметок уровней воды в верхнем и нижнем бьефах);

запас высотыгребня плотины над нормальным подпертым уровнем;

наличиепонижений на гребне (мест возможного сосредоточенного размыва), устанавливаемыхпо снятому профилю плотины;

состояниеплотины (наличие и отсутствие фильтрации через тело плотины, оползней откосов,деформаций укреплений и т.п.);

объемводохранилища при предельном наполнении его;

наблюдались липрорывы или переливы через гребень плотины (где, на каком протяжении, во времяснегового или ливневого паводков), если наблюдались, то описать принятые мерыпо восстановлению плотины;

наличие нижеплотины, транзитного русла водотока, по которому должен быть снят продольныйпрофиль на участке плотины до створа перехода (см. п. 8.3).

На основанииперечисленных выше данных составляется заключение о возможности разрушенияплотины, при расчетных для мостового перехода гидрологических условиях.

4.4.Обследование конусов выноса и селевых потоков

1. Конусы выносагорных водотоков предварительно обследуют с целью установить морфологическийтип конуса, наметить возможные варианты его пересечения и схемы регулированияпотока.

Конуса выноса вустьевой части горных водотоков подразделяются на четыре типа,характеризующихся признаками:

а) потокрастекается при каждом паводке (см. рис.1.2, гл. 1);

б) наповерхности конуса выражено одно или несколько русел, пропускающих средниепаводки; при выдающихся паводках происходит переформирование русел (рис. 4.3, а);

в) большая частьповерхности конуса покрыта растительностью, на ней расположены населенныепункты и культурные насаждения; другая часть, врезанная в поверхность конуса,является действующей и в ее пределах происходит блуждание водотока (рис.4.3, б);

г) недействующийконус; русло водотока врезано в его поверхность и имеет сечение, способноепропустить максимальные расходы (рис.4.3, в).

2.Характеристикой конуса выноса является его очертание в продольном сечении(вогнутое или выпуклое).

Вогнутоеочертание не достигает реки, в которую впадает пересекаемый водоток, изаканчивается на одной из ее террас.

Выпуклоеочертание характерно для небольших конусов, заканчивающихся непосредственно урусла реки и подмываемых ее водами. Наличие выпуклости части конуса характернодля зоны интенсивного отложения наносов.

Обследованиебольших конусов выноса производят с использованием карт масштаба 1:25000 и1:10000, фотопланов и съемок. Для рекогносцировки эффективно использованиевертолетов или легких самолетов.

Рис. 4.3. Схемырасположения морфостворов на конусах выноса:

а - несколько русел на конусе выноса; б - конус с врезаннойзоной блуждания; в - недействующий конус с врезанным руслом; 1 - морфостворы; 2- трасса продольного профиля

3. Приобследовании устанавливают тип конуса выноса, собирают сведения огидрологическом режиме водотока, мощности, характере и частоте прохожденияпаводков. На конусах (см. п. 1, типы в, г) на основании опроса старожилов, а внеобжитой местности - по следам устанавливают случаи выхода потока нанедействующую часть конуса. Намечают варианты пересечения конуса и местарасположения отверстий водопропускных сооружений с соответствующей схемойрегулирования (см. п. 11.4).

4. При большихразмерах конусов съемкой охватывают в продольном направлении участок отгорловины ущелья до оси перехода и ниже его на расстояние, равное двум-тремотверстиям моста. Ширину съемки определяют, исходя из намечаемой схемырегулирования. Малые конусы площадью до 0,5 км² снимают полностью.

Для нижнихвариантов пересечения конусов разрешается при наличии крупномасштабных картсъемку ограничивать участками, подлежащими регулированию, при увязке всехвариантов на схеме масштаба не мельче 1:10000.

При съемкеуделяют внимание местам, где русловые бровки наиболее понижены, отмечаютсуществующие и заброшенные оросительные канавы, фиксируют берегозащитныесооружения. На плане показывают места глыбовых навалов с указанием средних имаксимальных размеров глыб или валунов, а также места определениягранулометрического состава отложений.

5. Русловойпроцесс на конусах выноса характеризуется наращиванием отметок поверхностидействующей части конуса и углублением основного русла с выработкой вогнутогопрофиля. В результате отдельных высоких паводков возможна забивка выносамиразработанных русел, выход потока на ранее бездействующую часть конуса свыработкой новых русел. Сведения об этих явлениях собирают путем визуальногообследования и опроса старожилов.

При обследованииустанавливают характер изменения среднего и максимального размеров отложений подлине конуса. По растущим на конусе деревьям с занесенной частью стволаопределяют шурфованием высоту отложений от начала корневой системы за период,равный возрасту дерева плюс 5-10 лет.

Интенсивностьрусловых деформаций на конусах выноса может быть определена по существующимгидротехническим сооружениям: положение линии грунта у этих сооруженийсопоставляют с проектными чертежами и показаниями работников эксплуатационныхорганизаций.

6. Продольныйпрофиль конуса выноса снимают вверх от морфоствора, расположенного в горловинеущелья, на расстояние в две-три его ширины и вниз до уреза реки, в которуювпадает пересекаемый водоток. Отметка урезов или пониженных точек сухих руселопределяют тахеометрически. Если длина конуса более 5 км, профиль снимают впределах детального плана, а на остальных участках профиль составляют покартам.

На небольшихконусах (см. п. 1, типы а, б) продольный профиль составляют по прямомунаправлению от горловины ущелья до подошвы конуса; пониженные точки извилистогорусла проектируют на эту прямую (см. рис.4.3, а). Если поток сваливается в сторону от оси конуса, то составляютпрофили, проходящие через места расположения водопропускных отверстий.

На конусах (см.п. 1, типы в, г) продольный профиль строят по урезам с нанесением характерныхотметок бровок русла.

7. На конусахвыноса (см. п. 1, типы а, б, в) морфоствор снимают в горловине ущелья,определяют метки УВВ, следы селевых отложений, описывают ситуацию, определяютмаксимальный диаметр и гранулометрический состав отложений.

На конусах (типыв, г) дополнительно снимают один-два морфоствора в наиболее суженных местахактивной зоны.

Камеральнуюобработку морфостворов, снятых в голове конуса выноса и на конусах (тип г),производят методами, изложенными в п.3.5. Если расчетный расход не помещается в русле, построение зависимостейрасхода от уровня выполняют для сечения, условно ограниченного вертикалями побровкам русла.

На конусахвыноса (типы а, б и в) бытовую глубину потока определяют приближенно (п. 11.4).

8. Сель -временный горный русловой поток, состоящий из смеси воды и рыхлообломочныхпород, характеризующихся резким подъемом уровней и высоким содержанием твердогоматериала.

Причинамивозникновения селей могут быть:

а) ливневыеосадки и продолжительные обложные дожди;

б) интенсивноетаяние ледников, снежников и сезонных снегов в высокогорной части бассейнов рекв результате резкого повышения температуры (особенно в сочетании с обложнымидождями или ливнями);

в) прорывоткрытых или скрытых в толще морен ледниковых озер;

г) прорывзаторов, образованных оползнями, обвалами, снежными лавинами, массивами льдапри подвижках ледников, а также прорыв искусственных плотин и перемычек;

д) обрушениекрупных массивов льда с ледовых карнизов в горные ущелья;

е) обрушениекрупных водных смерчей, проникших в ущелья горных рек;

ж) извержениявулканов, сопровождающиеся ливневыми дождями.

Селевые потоки,особенно образовавшееся по причинам, изложенным в пунктах «в», «г», «д», частосвязываются с землетрясениями, а образовавшиеся по причинам «е» и «ж»,относятся к редким, труднопрогнозируемым явлениям. Наиболее частой причинойселепроявления являются ливневые дожди.

Источникамитвердой, рыхлообломочной составляющей селевых потоков являются эродированныеучастки горных бассейнов - селевые очаги: обнаженные склоны и скалистыемассивы, сложенные легковыветривающимися породами, моренными отложениями,оползневые массивы (в том числе покрытые растительностью), осыпи и обвалы,русловая сеть, сложенная аллювием.

Наиболееактивными источниками селеобразования являются накопившиеся у подножия крутыхсклонов в прирусловой зоне и в русловой сети продуктов выветривания и шлейфовмелкофракционных осыпей, а также подрезаемые потоком языки оползней илигрунтовые массы размываемых заторов.

9. Согласноусловий типизации [61] различают тритипа селей: грязевые, грязекаменные и наносоводные (табл. 4.1) и три режима движения селей: турбулентный,ламинарный и структурный, определяющие динамические свойства потока и егоскоростные характеристики.

Таблица 4.1

10. Обследованияи изыскания в селевых районах должны осуществляться в соответствии с общимитребованиями к инженерным изысканиям для строительства и дополнительнымитребованиями, регламентирующими инженерные изыскания на территории селевыхбассейнов, согласно СН 518-79 [24].При этом производят сбор и анализ имеющихся сведений о селевых бассейнах ипрохождении селей, в том числе с использованием информативных (каталоги,справочные пособия, фондовые материалы и др.) материалов Госкомгидромета СССР,а также инженерно-геологических карт и Мингео СССР и др. организаций.

Недостающиесведения и материалы получают путем проведения обследований с использованиемдействующего руководства по изучению селей [61] и, при необходимости, с привлечениемспециализированных организаций. На картах масштаба 1:25000 и крупнее, при ихналичии, с использованием материалов дешифрирования аэрофотоснимков отмечаютселеактивные эродированные участки бассейна и их характерные особенности.

Визуальныепоправки и уточнения вносятся при облете бассейна на вертолете.

При отсутствиикрупномасштабных карт производят съемки фотопланов бассейна или необходимых егоучастков в масштабах 1:5000 или 1:10000. Окончательные уточнения вносят приполевом обследовании селевого бассейна.

11. Полевоеобследование проводят по маршруту, намеченному на карте масштаба не мельче1:25000 или по фотоплану, охватывающему участок по главному водотоку от створаперехода до зоны активных очагов селеобразовання. Если источникамиселеобразования являются боковые притоки, то производят их обследование. Передвыходом в поле составляют маршрутную схему с нанесением основных ориентиров.Если схема составляется по карте мельче 1:25000, то для высотной привязки используютбарометр-анероид.

12. При полевомобследовании:

а) уточняютместа расположения, площади селеобразующих очагов, их тип и активность;оценивают объем рыхлообломочного материала путем шурфования или, призатруднениях, визуально по очертанию коренных бортов, глубине русел,обнажениям, промоинам в толще отложений и другим признакам;

б) выявляютместа образования и определяют тип селевых потоков по характеру рыхлообломочныхматериалов очагов, источникам водной составляющей и характеру селевыхотложений;

в) отыскиваютследы прошедших селей и паводков путем съемки поперечных и продольных профилейс учетом гл. 3; устанавливаютпараметры живых сечений и уклоны для последующего определения скоростей теченияи максимальных расходов потока;

г) выявляютместа образования заторов и оценивают их размеры (высота, объем) по следам,особенно в местах сужений и поворотов русла, а также в устьях боковых притоков;отмечают места оползневых склонов, могущие стать причиной завалов русла; еслиместа заторов расположены вблизи намечаемого перехода, возможные параметрызатора определяют путем съемки поперечных и продольных профилей русла снанесением очертаний затора;

д) на всемпротяжении маршрута изучают отложения селевой массы и берут пробымелкофракционной составляющей (менее 1 мм) для последующего исследования влаборатории с целью оценки содержания глинистых фракций и их коллоиднойактивности. В трех-пяти характерных створах определяют максимальный диаметрвалунов, принесенных по руслу (а не скатившихся с боковых склонов). В этихстворах определяют гранулометрический состав крупнообломочного аллювия ипористость отложений, согласно прил.4.1.

13. В результатеобследований и изысканий селевого водотока представляют:

а) схематическийплан бассейна с нанесением площадей селеобразующих очагов, зон эрозионногопоражения, характерных почвогрунтов и растительного покрова бассейна, а также собозначением трассы продольных профилей, местоположения заторных участков,участков со следами селей, снятых поперечных сечений, мест определениягранулометрического состава и взятия проб мелкой фракции;

б) продольныйпрофиль водотока с нанесением створов, а также мест впадения основных боковыхпритоков;

в) характерныепоперечные профили с нанесением замеренных отметок уровней по следам прошедшихпаводков и селей, а также данных о грунтах, слагающих борта и русло в пределахвозможного затопления при УВВ;

г) план руслаприлегающего к трассе перехода, охватывающий участок на всю ширину возможногоблуждания потока при длине не менее чем в две ширины разлива вверх по течению ив одну ширину вниз по течению от трассы перехода, с нанесением трассыпродольного профиля по ориентированному направлению динамической оси потока ине менее чем 3-х перпендикулярных к ней поперечных сечений, включая створперехода;

д) продольныепрофили по наинизшим отметкам русла и межени по динамической оси потока собозначенными створами поперечных сечений, снятых в пределах плана участкаперехода;

е) поперечныепрофили в пределах полной ширины и высоты затопления с указанием отметокмежени, определенных по следам, и описанием грунтов, слагающих борта и русло;

ж) кривыегранулометрического состава отложений, в том числе по данным шурфования,обязательного для участка перехода, с указанием характерных диаметров фракций ифизико-механических свойств грунтов, включая определенные по даннымлабораторных исследований сведения о содержании глинистых и коллоидных фракцийи коллоидной активности;

з) пояснительнуюзаписку со всеми исходными материалами и их анализом, позволяющим установитьтип селя, его мощность, повторяемость и максимальные расходы и объем выносов, атакже дать рекомендации по укладке трассы и размещению селепропускных отверстий(см. пп. 1.1 и 7.10).

4.5.Определение гидрологических характеристик долинных ходов трассы

1. Длятрассирования дороги по долине реки необходимо знать отметки расчетных уровнейУВВ_р%, на протяжении долинного хода.

УВВ_р%определяют сначала камерально, с тем чтобы наметить трассу по возможности внеразлива. В этом случае продольный профиль реки составляют по картам масштабов1:10000 или 1:25000; отметки УВВ_р% определяют по данным наблюденийна водпостах, а при отсутствии их - подбором расхода по характерным сечениям,снятым с карты. Значения Q определяют погенетическим формулам (см. гл. 7).Предварительное определение отметок УВВ_р% необходимо также длясоставления программы обследования реки на протяжении долинного хода.

2. Продольныйпрофиль реки снимают в натуре и устанавливают отметки УВВ (см. гл. 3). Там же, где паводочные воды прирасчетном уровне подтопляют земляное полотно, выполняют обследование длярасчета скорости течения вдоль насыпи, высоты волны, ледохода на пойме,руслового процесса и выпуска воды из части поймы, отсекаемой насыпьюпроектируемой дороги.

Основной съемкидля составления продольного профиля реки при долинном ходе служат трасса дорогиили теодолитный ход по трассе, к которым привязывают нивелирование урезов,морфостворы и план русла.

Для переносаотметок УВВ_р% от русла реки на трассу составляют ситуационную схемудолины реки, на которой показывают трассу дороги, русло с отметками УВВ_р%,устья притоков, гидротехнические сооружения и мосты, населенные пункты,водомерные посты, морфостворы, границы разлива и растительности.

Для составленияситуационной схемы долины используют карты масштабов не мельче 1:50000; планрусла и ситуационные границы проверяют инструментально.

В сложныхслучаях перекоса водной поверхности на полугорных блуждающих реках по отметкамУВВ, установленным на берегах долины, определяют величину перекоса и затем наситуационной схеме проводят горизонтали водной поверхности при расчетном УВВ_р%.

3. Скороститечения на пойме вдоль речного откоса земляного полотна, подтопляемого при УВВ_р%,определяют по двум морфостворам: в начале и конце участка подтопления. Если напротяжении такого участка условия протекания меняются, то снимаютдополнительные морфостворы. Скорости течения на каждом пикете междуморфостворами принимают по интерполяции.

Кроме того,определяют высоту ветровой волны, подходящей к откосу насыпи (см. гл. 12), по исходным данным, выявляемымпо ситуационной схеме.

По скороститечения, высоте ветровой волны и мощности ледохода определяют тип укрепленияоткоса земляного полотна.

4. На участках,где трасса дороги может приближаться к руслу, выполняют русловые съемки. Поматериалам съемок прогнозируют русловой процесс (см. гл. 9) и в необходимых случаях предусматривают укреплениеподмываемого берега русла или его спрямление [15].

В узких долинахгорных рек, где земляное полотно может стеснить живое сечение, рассчитываютсоответствующее повышение уровня воды, для чего снимают морфостворы в начале,середине и конце стеснения. Когда требуется отвод русла, в которое попадаетоткос насыпи, выполняют русловую съемку на протяжении отвода.

5. Проходя подолине реки, дорога отсекает части пойменной акватории и пересекает устьевыеучастки притоков.

Для спуска паводочнойводы с отсеченной части поймы, а также для пропуска паводков на пересекаемыхпритоках устраивают искусственные сооружения. Отверстия таких сооруженийпропускают паводочную воду в отсеченную часть поймы при подъеме уровня ивыпускают при спаде уровня; в беспаводочный период на реке сооружения могутпропускать паводки ее притоков (см. гл.11).

Для расчетаотверстий в этих условиях требуется знать объем воды, заполняющей отсеченнуюнасыпью часть поймы. Для этого снимают план акватории в горизонталях в масштабене мельче 1:10000.

Если в пределахотсеченной части поймы необходимо устроить несколько искусственных сооруженийдля водотоков, то выявляют водоразделы между ними или намечают мероприятия поразделению их паводочных вод. На каждом притоке снимают морфоствор в местах,где возможно установить отметки УВВ. От морфоствора на притоке до створаперехода его на пойме реки снимают продольный профиль по руслу притока. Еслипредполагается углубление притока для осушения заболоченной поймы, топродольный профиль снимают до впадения притока в реку.

Глава 5. ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕРАБОТЫ

5.1. Общие положения

1.Инженерно-геологические изыскания в обоснование проектных решений строительствамоста выполняют в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83 [72]; СНиП II-18-76 [83]; СНиП 2.02.03-85 [73]; СНиП II-7-81 [82]; СНиП 1.02.07-87 [69]; с учетом требований СНиП 2.05.03-84, государственныхстандартов, РСН31-83 [44]; ВСН156-88 [21]; ВСН84-89 [19], а также другихнормативных документов, регламентирующих инженерные изыскания и исследованиягрунтов для транспортного строительства.

Грунты должныименоваться согласно ГОСТ 25100-82.

2.Инженерно-геологические изыскания мостового перехода выполняют с цельюполучения материалов, необходимых и достаточных для разработки и принятияэкономически целесообразных и технически обоснованных решений при егопроектировании с учетом рационального использования и охраны природной среды идолжны обеспечивать комплексное изучение природных условий участкапроектируемого перехода. При этом на участке проектируемого строительстварешаются задачи по:

изучениюгеологического строения массивов, распространению, сложению, составу, состояниюи свойству грунтов, их изменчивости в пространстве и во времени;

определениюусловий залегания, распространению, напору, составу и особенностей режимаподземных вод;

установлениюхарактера, площади развития, интенсивности проявления и особенностей протеканияразличных природных процессов, неблагоприятных для строительства и эксплуатациимоста;

прогнозированиюизменений инженерно-геологических элементов и других условий при строительствеи эксплуатации моста;

поиску, разведкеи опробованию месторождений строительных материалов и грунтов.

3. Результатыинженерных изысканий должны содержать данные, необходимые для выбора типаоснований и фундаментов береговых устоев и опор, определения глубины ихзаложения и размеров с учетом прогноза возможных изменений мерзлотных,инженерно-геологических и гидрогеологических условий участка в процессестроительства и эксплуатации моста.

4. В районахраспространения вечномерзлых грунтов согласно СНиП II-18-76 дополнительно устанавливают геокриологические условиятерритории: распространение вечномерзлых грунтов, их состав, льдистость,криогенные текстуры, средняя годовая температура, глубина нулевых годовыхколебаний температур, физические, механические и теплофизические свойства,морфология и генезис таликов, состав, свойства и толщина слоя сезоннооттаивающихи сезоннопромерзающих грунтов, криогенные процессы и образования, исходныеданные для оценки изменения геокриологических условий в процессе строительстваи эксплуатации проектируемого моста.

В рабочихчертежах фундаментов опор и береговых устоев должны быть приведеныинженерно-геологические разрезы и основные данные о мерзлотных характеристикахи температуре грунтов как в природном состоянии, так и в состоянии,предусмотренном проектом на период строительства и эксплуатации моста.

5. Состав иобъемы инженерно-геологических изысканий зависят от сложностиинженерно-геологических условий района изысканий, стадии проектирования,конструкции и размеров моста, от конструктивных особенностей подходов к нему,размещения регуляционных и защитных сооружений, а также временных сооружений врайоне строительства мостового перехода.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов состав и объемы инженерно-геологическихизысканий определяют еще и выбранным принципом использования этих грунтов вкачестве основания: с сохранением природного мерзлого состояния грунтов(принцип I) или с допущением их оттаивания (принцип II). При любом принципеиспользования вечномерзлых грунтов в качестве оснований по результатаминженерно-геологических изысканий разрабатывают мероприятия по инженернойподготовке территории. Выполнение этих мероприятий должно обеспечиватьсохранение расчетного температурного режима грунтов в основании моста, а такжеприродных условий окружающей среды.

6. В зависимостиот совокупности природных факторов района мостового переходаинженерно-геологические условия подразделяют на простые и сложные.

Простыми(благоприятными) в инженерно-геологическом отношении для строительствамостового перехода являются участки долин рек, где залегают:

горизонтальные(или близкие к горизонтальным), четко разделяемые слои грунта с выраженноймощностью, однородные по литологическому (петрографическому) составу, сложению(текстуре), состоянию и свойствам в пределах слоя (при общем количестве слоевне более 2-х);

неразмягчаемыескальные и полускальные породы, залегающие с поверхности или перекрытыемаломощным чехлом рыхлых отложений и имеющие равномерную трещиноватость ивыветрелость, а также угол падения пласта менее 6°;

рыхлые грунты,имеющие 1-2 водоносных горизонта с однородным химическим составом воды,характеризующейся отсутствием агрессивных свойств.

7. К сложнымусловиям проектирования и строительства относятся участки мостовых переходов, вгеологическом разрезе основания которых залегают:

более четырехразличных по литологии слоев грунта с резко изменяющейся мощностью;

слои грунта,одно- и разнородные по литологическому составу с резко и незакономерноменяющимися прочностными и деформативными свойствами по простиранию и толщине;

дислоцированныескальные грунты с большой и незакономерной изменчивостью прочностных свойств,имеющие сильно расчлененную кровлю, с углами простирания или падения слоевболее 15°, а также перекрытые разнородными по составу и свойствам нескальнымигрунтами;

просадочные,вечномерзлые грунты, подземные льды, каменная соль, гипс, ангидрит, гипсоносныегрунты, закарстованные известняки, мел, мергель, доломит и т.п.

К сложнымусловиям для проектирования мостов относятся также случаи:

с наличием врайоне строительства мостовых переходов неблагоприятных склоновых, пойменных ирусловых процессов (оползней, курумов, обвалов, суффозии, донной и боковойэрозии, заболачивания и др.), негативных мерзлотных инженерно-геологическихпроцессов и явлений;

с наличием вдолине реки разломов, связанных с тектоническими движениями;

с наличиемнапорных и сильно минерализованных (криопэгов) подземных вод.

Для определенияхимического состава, степени агрессивности и коррозийной активности воды поотношению к бетону и металлам (СНиП 2.03.11-85) изкаждого вскрытого выработками водоносного горизонта и пересекаемого мостомводотока отбираются не менее трех проб воды. Из поверхностных водотоков пробыводы следует отбирать по возможности в летний меженный период, в зимниймеженный период и во время паводков (по одной пробе у каждого из берегов и однув середине русла).

8.Инженерно-геологические изыскания выполняют при наличии технического заданияЗаказчика, справки о финансировании работ, программы работ, а также сметы играфика выполнения изысканий со сроками представления отчетных материаловЗаказчику.

Изыскания могутвыполняться при наличии регистрации и принятии работ на учет в соответствии сдействующими инструкциями Мингео СССР, а также «Положением о территориальнойизыскательской организации», утвержденным Госстроем СССР.

В районах сосложными условиями инженерно-геологические изыскания должны выполнятьсяспециализированными организациями [72].

9. Программаинженерно-геологических работ в сложных инженерно-геологических условияхстроительства или длине моста более 100 м должна согласовываться с ведущейизыскательской организацией, которой предоставлено право на производствоизысканий и проектирование больших и сложных мостовых переходов. Изыскательскиеработы при длинах мостов менее 100 м могут выполняться при наличии разрешений,выдаваемых органами по делам строительства и архитектуры Исполнительныхкомитетов местных Советов народных депутатов.

При расположениимостовых переходов на территории городов изыскательские работы могутвыполняться при наличии разрешений (регистрации) главных архитекторов городов.

10. Сроки иместа производства работ устанавливаются Заказчиком и согласовываются со всемизаинтересованными организациями и в первую очередь с землепользователями.

Перед началомпроведения инженерно-геологических изысканий Заказчиком или по его просьбеизыскательской организацией должны быть выполнены работы по:

согласованиюпроложения вариантов мостовых переходов с органами Госгортехнадзора;

оформлениювременного отвода замельных участков (земель) для намечаемых изыскательских истроительных работ.

5.2.Изыскания для разработки технико-экономического обоснования (ТЭО) итехнико-экономических расчетов (ТЭР) строительства

1. Цельюинженерно-геологических работ, проводимых на этих стадиях, является:

оценка качестваи уточнения собранных материалов, освещающих инженерно-геологические условияучастка строительства для обоснования выбора оптимального варианта мостового перехода;

получениеданных, необходимых для предварительной оценки возможного естественногоразвития физико-геологических (в том числе и мерзлотных) процессов, а такжеизменений инженерно-геологических условий среды под воздействием строительстваи эксплуатации моста.

2. В составработ, выполняемых для ТЭО (ТЭР) входят:

сбор, анализ,систематизация и использование фондовых материалов геолого-съемочных работ илирегиональных исследований, материалов инженерно-геологических изысканий прошлыхлет и других данных о природных условиях района проектируемого строительства (втом числе сведений по разведке и качеству местных строительных материалов икарьеров грунта);

дешифрированиекосмо- и аэрофотоматериалов, в том числе снимков, выполненных в разных зонахспектра;

аэровизуальныенаблюдения;

составлениеотчета (пояснительной записки).

При проведенииработ в районах со сложными природными условиями строительства, а также принедостаточности или отсутствии фондовых материалов в состав работ, выполняемыхна предпроектных стадиях, дополнительно входят:

визуальноеобследование предполагаемых вариантов мостовых переходов;

проходкаотдельных горных выработок (скважин, шурфов);

выполнениегеофизических методов разведки;

опробованиегорных выработок;

лабораторныеисследования образцов грунтов и проб воды.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов, кроме того:

устанавливаюториентировочные контуры площадей распространения подземных льдов, таликовыхзон, негативных мерзлотных процессов и явлений;

выполняют работыпо измерению температур грунтов в скважинах;

выявляютдеформированные сооружения, условия и причины возникновения и развития ихдеформаций;

намечают участкидля проведения стационарных наблюдений и исследований.

3. Согласно СНиП 1.02.07-87[69] срок использования фактическихматериалов изысканий прошлых лет устанавливается с учетом измененийгеологической среды.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов согласно СНиП II-18-76 [83] материалыинженерно-геологических изысканий требуют уточнений при сроке их давности болеетрех лет.

4. В простыхинженерно-геологических условиях при хорошей изученности района предстоящихработ полевые работы на предпроектных стадиях, как правило не производят.Обоснование проектных решений выполняют на основе проработки фондовыхматериалов и литературных источников, собранных в подготовительный период.

На основеизучения собранных материалов производится обобщение и систематизацияинженерно-геологической информации с привязкой ее к намеченным вариантаммостовых переходов.

По вариантамсоставляют колонки выработок, геологические разрезы, приводят данные о составе,сложении и свойствах грунтов.

В пояснительнойзаписке, составляемой согласно требованиям СНиП 1.02.07-87 [69], дополнительно приводятхарактеристики возможных инженерно-геологических процессов (в том числе имерзлотных) на существующих речных, пойменных и надпойменных участках, даютрекомендации по фундированию опор, разработке мероприятий для надежной работыпостоянных и временных сооружений мостового перехода, защите этих сооружений отопасных для их эксплуатации геологических процессов.

5. На объектахсо сложными природными условиями полевые инженерно-геологические работывыполняют на всех конкурентноспособных вариантах мостовых переходов.

Состав, объемы иметодика проведения работ определяются организацией-исполнителем на основаниитехнического задания Заказчика и излагаются с обоснованием в программе работ,составляемой согласно СНиП 1.02.07-87.

Передсоставлением программы инженерно-геологических изысканий в район проектируемыхработ производится выезд специалистов для визуального обследования намеченныхучастков (вариантов) мостовых переходов.

Программуинженерно-геологических изысканий составляют на основные виды изыскательскихработ в минимальных объемах, т. к. после предпроектной стадии на всех сложныхили крупных объектах выполняют комплексные изыскания в полном объеме дляобоснования проекта и рабочей документации.

6. В ходе проведенияполевых инженерно-геологических работ на всех основных элементах проектируемогомостового перехода, а также при разведке карьеров местных строительныхматериалов выполняют бурение разведочных инженерно-геологических скважин,проходку шурфов. В дополнение к буровым и горнопроходческим работам могутпроводиться геофизические и полевые опытные работы.

7. Резведочныевыработки (шурфы, скважины) и точки зондирования размещают по возможности встворе мостового перехода.

На каждомконкурентоспособном варианте назначают не менее одной выработки на каждомберегу и в русле. Скважины в русле могут быть не реже чем через 200-300 м.

8. Глубинаразведочных скважин определяется из необходимости получения исходных данных длярасчета фундаментов на глубину ниже зоны их опирания на величину 5-10 м, чтообеспечивает кроме того возможность проверки устойчивости фундаментов поподстилающим грунтам.

При отсутствииданных о сжимаемой толще грунтов оснований фундаментов глубину скважиндопускается устанавливать по табл. 37 СНиП 1.02.07-87. В районахраспространения вечномерзлых грунтов глубина скважин устанавливается согласноп. 3.98 СНиП 1.02.07-87.

Зону вышеопирания фундаментов при необходимости обследуют (статическим зондированием) сцелью получения исходных данных для определения бокового трения и лобовогосопротивления грунтов, расчета величины безопасной заделки фундаментов в грунты,а также расчетов местного и общего размывов аллювиальных грунтов.

Необходимостьпроходки скважин на глубину более 30-40 м должна быть обоснована сложностьюинженерно-геологических условий проектирования и строительства моста.

9. Глубинаразведочных скважин на подходах к мосту, регуляционных и защитных сооруженияхдля простых условий определяется необходимостью назначения мероприятий пообеспечению устойчивости возводимых сооружений, но не должна превышатьполуторной их строительной высоты. Скважины назначают по оси сооружений не режечем через 100-200 м.

10. Приинженерно-геологическом обследовании нескольких вариантов мостового перехода.дают рекомендации по каждому варианту: по типу фундирования, расчетнымнагрузкам и свойствам грунтов, по местному и общему размывам. Одновременно даютоценки и рекомендации по подходам к мостам при наличии особыхинженерно-геологических процессов или явлений.

По вариантамдают характеристики по свойствам, качеству и запасам местных строительныхматериалов и грунтов для земляных сооружений.

Задачиинженерно-геологических изысканий, методика работ и оценка условий для выборарекомендуемого варианта даны в п. 5.3.

11. Приизысканиях в районах распространения вечномерзлых грунтов должны быть проведенытермометрические наблюдения в скважинах на глубину не менее глубиныраспространения годовых нулевых колебаний температуры.

Измерениятемпературы грунтов проводят в соответствии с требованиями ГОСТ 25358-90.

12. На основематериалов выполненных инженерно-геологических изысканий составляют отчет свыводами и рекомендациями по обеспечению устойчивости всех сооружений мостовогоперехода, с данными по запасам и качеству грунтов для устройства земляногополотна и местных строительных материалов.

5.3.Изыскания для составления проекта

1.Инженерно-геологические изыскания для составления проекта мостового перехода вслучае, если рекомендуемый вариант не был выбран при разработке предпроектнойдокументации, выполняют в два этапа.

На первом этапе выполняютработы на конкурентноспособных вариантах для оценки каждого и выборарекомендуемого варианта на основе их технико-экономического сравнения.

На втором этапевыполняют полный комплекс инженерно-геологических работ на выбранном вариантемостового перехода.

2. Условия,состав и объемы работ на первом этапе изложены в пп. 5.1 и 5.2.

3. Элементамисравнения при выборе лучшего в инженерно-геологическом отношении (оптимальногопо другим технико-экономическим показателям) варианта мостового переходаявляется:

залеганиенеразмягчаемых прочных пород (скальных, полускальных, крупнообломочных и др.)на более высоких по отношению к меженному уровню воды в реке отметках;

сравнительноболее ровная поверхность и меньшие уклоны кровли прочных грунтов, подстилающихаллювий;

отсутствие илименьшая интенсивность и размеры проявлений, неблагоприятных для строительства иэксплуатации моста, подходов к нему и других сооружений перехода различныхрусловых, пойменных, береговых, склоновых, карстовых, мерзлотных и другихфизико-геологических процессов на участке изысканий;

относительнаяблизость и удобство сообщения рассматриваемого варианта с месторождениямиместных строительных материалов и карьерами грунта.

А. Работы длявыбора варианта мостового перехода

4. Задачиинженерно-геологических изысканий на этом этапе состоят в изучениигеологического строения, гидрогеологических условий, физико-геологическихявлений и процессов, развитых на участках вариантов мостовых переходов, и впоисках месторождений местных строительных материалов и грунтов длястроительства.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов задача инженерно-геологических изысканийсостоит в определении участка, в пределах которого мерзлотные условиястроительства будут наиболее благоприятными, а его размеры позволят разместитьпроектируемые сооружения мостового перехода.

Изысканиявыполняют на заданных вариантах мостовых переходов. В состав изысканий длявыбора варианта перехода входят подготовительные, полевые, лабораторные икамеральные работы.

5. Вподготовительный к полевым изысканиям период разрабатывают техническое заданиена изыскания (утверждаемое руководством проектной организации), собирают иизучают материалы по району работ и участкам вариантов мостовых переходов,составляют программу инженерно-геологических изысканий, оформляют договор иразрешение на производство работ, комплектуют изыскательские подразделения ирешают другие организационные вопросы.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов на основе дешифрирования материаловаэрофотосъемки выполняется ландшафтное районирование (масштаба 1:25000 -1:10000) участков, предназначенных для выбора вариантов переходов, проводитсятипизация инженерно-геологических и мерзлотных условий для оценки территорииэтих участков.

В техническомзадании на выполнение инженерно-геологических изысканий указывают положениедороги и сопряженных с ней мостовых переходов по различным вариантам, границырайона, в пределах которого должен быть выбран переход, приводят соображения овозможной длине моста.

При выполненииработ в районах распространения вечномерзлых грунтов техническое задание напроизводство инженерно-геологических изысканий дополнительно должно содержатьсведения о предполагаемом принципе использования вечномерзлых грунтов вкачестве оснований фундаментов опор и береговых устоев.

Программуизысканий составляют на основе технического задания главного инженера проектапосле изучения упомянутых выше материалов по районам и участкам работ. Впрограмме приводят общую характеристику района, намечают состав, объемы и срокивыполнения инженерно-геологических работ, излагают методику их выполнения.

Программуутверждает руководство проектно-изыскательской организации и согласовываетЗаказчик. Если изыскания и проектирование выполняют разные организации,программу согласовывают с генеральным проектировщиком. В соответствии снамечаемыми программой, составом и объемами работ составляют смету наизыскательские работы.

6. В полевойпериод по каждому варианту мостового перехода проводят инженерно-геологическуюсъемку (а в районах распространения вечномерзлых грунтов - мерзлотнуюинженерно-геологическую съемку), геофизические исследования, буровые,разведочные и опытные работы, опробование грунтов и воды, лабораторныеисследования и полевую обработку получаемых материалов [19]. В районах распространения вечномерзлых грунтовпроводят измерения температур грунтов в скважинах.

7. Образцы грунтов,отбираемые из выработок, после описания геологом, контрольного просмотраначальником партии или главным геологом экспедиции, выполнения лабораторныхработ и увязки геологических разрезов вариантов моста хранят до окончанияизысканий, за исключением образцов, отбираемых из опорных скважин. Эти образцысдают на хранение Заказчику.

8.Топографической основой для ведения инженерно-геологических съемок служатаэрофотоснимки, космические снимки, карты масштабов от 1:25000 до 1:10000 итопографические планы масштабов от 1:5000 до 1:500. Космические иаэрофотоснимки должны быть дешифрированы до полевых работ, а в самом началеизысканий - откорректированы на местности.

9. В сложныхприродных условиях для сравнения вариантов мостовых переходов, оконтуривания ивыделения на аэроснимках или другой основе площадей с развитием современныхфизико-геологических процессов, а также с целью поисков месторожденийстроительных материалов и карьеров грунта могут применяться аэровизуальныеобследования.

10. Припересечении селеносных долин инженерно-геологической съемкой масштаба 1:25000 -1:10000 должны быть охвачены все варианты перехода. Если они удалены друг отдруга на расстояние более 0,5 км, съемку ведут по каждому варианту отдельно.

11. Полосаинженерно-геологической съемки должна захватывать участки расположениярегуляционных и защитных сооружений, площади срезки, но не менее чем на 400 мвверх и 300 м вниз по течению от оси перехода. Если же вблизи от мостапроисходят подмывы берегов, переформирования русла с образованием отмелей, кос,осередков или размывов дна при понижении местного базиса эрозии и карстовыеявления заболачивания и т.п., ширину и длину полосы съемки увеличивают.

В площадь съемкивключают подходы (насыпи и выемки) к проектируемому мосту, а если на террасах исклонах долины развиты обвалы, курумы, осыпи, оползни, то площадь съемкираспространяют за бровку неустойчивых склонов на расстоянии 50-100 м.

При отсутствиина участке перехода неблагоприятных русловых, береговых и склоновых процессовмасштаб съемки принимают 1:10000 - 1:5000, при их наличии - 1:2000 - 1:1000.

12. В районахраспространения вечномерзлых грунтов на основании результатов съемки по каждомуварианту мостового перехода каждому выделенному ландшафтному типу устанавливаютсоответствие мерзлотных инженерно-геологических условий, доставляютсхематическую карту мерзлотного инженерно-геологического районирования,выделяют участки, опасные или требующие особо сложной инженерной подготовки длястроительства проектируемого моста, а также участки, наиболее благоприятные дляего строительства.

К благоприятнымдля строительства следует относить участки, характеризующиеся:

отсутствиемопасных для строительства моста мерзлотных физико-геологических процессов иявлений;

наличиемобширных талых массивов;

маломощнымивечномерзлыми грунтами, когда в качестве оснований можно использоватьподстилающие талые грунты;

преимущественнымраспространением скальных или крупнообломочных грунтов;

отсутствиемсильнольдистых грунтов;

однородностьюмерзлотных инженерно-геологических условий.

13. В процессесъемки расчищают склоны, коренные берега, уступы террас и описываютгеологическое строение их в пределах эрозионного вреза. Зондируют болота,участки со слабыми грунтами с целью определения их состава и мощности. Описывают,зарисовывают и фотографируют морфологические элементы долины и выраженные врельефе следы различных физико-геологических процессов. При достаточнойдифференциации физических особенностей пород проводят геофизическиеисследования. Закладывают отдельные выработки для интерпретации результатовгеофизической разведки.

14. В задачигеофизической разведки входят:

расчленениеотдельных геоморфологических элементов долины на участки с различнымиинженерно-геологическими условиями;

установлениесостава и мощности аллювия;

выявлениескрытых следов физико-геологических процессов - зон тектонических разрывов,поверхностей скольжения оползней, карстовых и суффозионных полостей, древних исовременных размывов на берегах, пойме и в русле реки, погребенных льдов и впервом приближении границ вечномерзлых грунтов.

Кроме того,геофизические исследования применяют для определения мощности вскрыши иполезных ископаемых, положения уровня грунтовых вод, влажности и плотностигрунтов.

Для решенияперечисленных задач применяют вертикальное электрическое зондирование,электропрофилирование, каротаж скважин, резистивиметрию, сейсмо- игравиразведку, электродинамическое зондирование и радиоизотопные методы вразличных модификациях с учетом поставленной цели и особенностей изучаемых массивовпород.

15. В районах распространения вечномерзлых грунтов по результатамэлектропрофилирования (ЭП) выделяют по площади:

участкираспространения вечномерзлых и талых грунтов;

участкизалегания подземных льдов и грунтов с повышенной льдистостью;

границы в планемежду литологическими разностями.

По результатамприменения вертикального электрического зондирования (ВЭЗ) устанавливают:

границылитологических разрезов грунтов по площади и в разрезе;

границы поглубине между талыми и мерзлыми грунтами;

подземные льды ильдонасыщенные зоны.

Объемыгеофизических исследований (в связи с тем, что они являются пионерными поотношению к основным работам - разведке и опробованию), неоднократнокорректируются в процессе изысканий.

Результатыгеофизических исследований используют для целенаправленного размещения точекразведки и обоснованного определения глубин бурения на выделенныхинженерно-геологических участках мостового перехода и перспективных площадейдля разведки месторождений стройматериалов и карьеров грунта.

16. Буровыеработы на вариантах мостовых переходов следует выполнять в минимальных объемах,обеспечивающих суждение об инженерно-геологических условиях каждого варианта.

Объемы буренияопределяют с учетом строения речной долины, сложности инженерно-геологическихусловий и требований СНиП 1.02.07-87 [69].

17. Натерритории возможного размещения сооружений мостового перехода каждый участок, выделенныйпо геоморфологическим, инженерно-геологическим или геофизическим признакам,разведуют не менее чем одной-двумя выработками, но не реже чем через 200 м наберегах и 100 м в русле реки по оси перехода.

В сложныхинженерно-геологических условиях скважины задают на поперечниках к осимостового перехода.

Размещениескважин в районах распространения вечномерзлых грунтов должно производиться сучетом необходимости получения сведений об условиях распространениявечномерзлых грунтов, их криогенном строении, льдистости и температуре,физико-механических и теплофизических характеристиках в пределах каждоговыделенного ландшафта.

18. Для оценкиглубинных русловых и пойменных процессов при большой разнородности грунтовнеобходима проходка дополнительных разведочных скважин, расположенных междуосновными на глубину возможных природных размывов.

19. Глубинаосновных разведочных скважин на первом этапе выбора рекомендуемого вариантадолжна назначаться с учетом рекомендации параграфа 5.2, п. 8 настоящегоПособия, а также табл. 37 СНиП 1.02.07-87.

20. Глубинаизучения инженерно-геологического разреза в районах распространениявечномерзлых грунтов должна приниматься:

при первомпринципе использования нескальных вечномерзлых грунтов в качестве оснований -не менее 15м;

при второмпринципе использования вечномерзлых грунтов исходя из необходимости превышенияглубины предполагаемого теплового взаимодействия проектируемого моста свечномерзлыми нескальными грунтами не менее чем на 5 м. Во всех случаях глубинавыработки в нескальных грунтах должна быть не менее 10-15 м.

При близкомзалегании к поверхности кровли скальных грунтов скважины проходят в скале наглубину выветрелой толщи и заглубляют в нетронутую выветриванием породу неменее чем на 1,0 м.

21. Разведочнымискважинами стремятся пройти всю толщу слабых просадочных, карстующихся,подверженным смещениям, тектоническим нарушениям или вечномерзлых, содержащихподземные льды пород.

При значительнойих мощности скважины проходят на глубину более 30-40 м.

При наличии вразрезе нескольких конструктирующих несущих слоев оснований бурение следуетвести с таким расчетом, чтобы можно было получить прочностные характеристикинаиболее глубоко расположенного из них.

22. Способыбурения и диаметры разведочных скважин назначают в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87.

Проходкаинженерно-геологических скважин в мерзлых грунтах должна осуществлятьсяколонковым способом без подогрева бурового наконечника, подлива в скважину ипромывки любыми промывочными жидкостями. Разрешается бурение скважин спродувкой охлажденным воздухом, а также ударным способом, обеспечивающим выходкерна.

Скважиныпроходят укороченными до 0,2-0,5 м рейсами при наименьшей скорости вращениябурового снаряда с применением, ребристых коронок. Диаметр буренияинженерно-геологических скважин не менее 108 мм.

При обоснованиив программе изысканий допускается ручное бурение скважин.

После окончаниябурения вокруг каждой скважины (в радиусе, равном ее глубине) должны бытьвосстановлены естественные условия.

23. Для описаниягрунтов на месте проектируемого моста отбирают пробы: при ударно-канатномбурении - в ячеистые ящики из каждого слоя, но не реже чем через 0,5 м;колонковый скальный керн укладывают в ящики целиком.

Образцы грунтовдля лабораторных исследований отбирают из каждого слоя, но не реже чем через1-2 м по глубине, в глинистых грунтах при резком изменении консистенции - через0,5 м, а в пределах возможной глубины размыва в любых породах - через 1 м.Образцы и керны хранят в течение всего времени изысканий.

24. Запрещаетсяпроходка скважин без документации и отбора образцов.

При документациискважин на вечномерзлых грунтах помимо обычного описания керна необходимодополнительно устанавливать:

состояниегрунтов (талые и мерзлые);

наличие ледяныхвключений и характер криогенной текстуры грунта;

суммарнуюмощность ледяных включений в каждом погонном метре скважины (послойно) илиобъемную льдистость (послойно);

для трещиноватыхскальных грунтов - размеры и характер трещин и степень заполнения их льдом;

температурно-прочностноесостояние мерзлых грунтов.

25. Из каждойскважины следует производить отбор образцов для определения: влажности,плотности грунта, гранулометрического состава, пластичности и удельногосцепления (для связных грунтов).

Кроме того,следует отбирать образцы для определения физико-механических и теплофизическиххарактеристик грунтов. Но их определяют только по образцам, отобранным повыбранным вариантам перехода. Образцы с забракованных вариантов переходаликвидируются.

В мерзлыхгрунтах из каждой скважины дополнительно отбираются образцы на: суммарнуювесовую влажность и влажность минеральных прослоев грунта; суммарную иминеральную плотность грунта.

26. Дляопределений плотности, прочности и деформативности из глинистых грунтов несущихслоев оснований отбирают образцы ненарушенного сложения. Монолиты грунтовтвердой, полутвердой и тугопластичной консистенции отбирают обуривающимигрунтоносами, мягко- и текучепластичной консистенции - задавливаемымигрунтоносами. Высоту монолитов принимают не менее 20-25 см, диаметр - не менее10 см.

Образцы дляопределения плотности мерзлых грунтов должны отбираться и транспортироватьсябез допущения их оттаивания. Количество образцов и частных определенийхарактеристик грунтов для каждого выделенного инженерно-геологического элементадолжно быть не менее 6 и обеспечивать требования СНиП 2.02.01-83 [72] и ГОСТ20522-75 по достоверному определению нормативных и расчетных значений.

Крупнообломочныегрунты характеризуются валовыми пробами.

27. Для грунтоввсех пройденных слоев определяют номенклатурные классификационныехарактеристики:

для песков:гранулометрический состав, естественную влажность, плотность, фильтрационныесвойства;

для связныхгрунтов: пределы пластичности, естественную влажность, плотность, удельныенормативные сцепления;

длякрупнообломочных грунтов: гранулометрический и петрографический состав;

для полускальныхи скальных грунтов: петрографический состав, плотность, плотность частиц,водопоглощение, пределы прочности при сжатии в сухом и водонасыщенномсостоянии. Определяют прочностные и деформационные характеристики грунтов спомощью лабораторных и полевых испытаний грунтов (в состоянии их естественногозалегания).

В условияхработы на вечномерзлых грунтах при отсутствии специальных контейнеров,обеспечивающих мерзлое состояние образцов при транспортировке их в лабораторию,плотность грунтов должна определяться непосредственно у скважин, сразу же послеотбора мерзлых монолитов.

28. Объемы ивиды полевых испытаний грунтов (зондирование, вращательный срез, прессиометрияи др.) назначают в зависимости от характера грунтов несущего слоя основания.Точки полевых испытаний грунтов располагают, как правило, рядом со скважинамиили непосредственно в скважинах, когда это необходимо, чтобы дополнить данныебурения прочностными и деформативными свойствами грунтов, полученными приполевых испытаниях.

Глинистые грунтымягко- и текучепластичной консистенции целесообразно испытывать лопастнымипрессиометрами, прессиометрами-сдвигомерами и крыльчатками.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов методы полевых исследований назначают взависимости от выбранного принципа использования грунтов в качестве основания иподбирают в соответствии с табл. 42 СНиП 1.02.07-87 [69].

Термокаротажныеработы проводят для определения температурного режима грунтов и выполняют вовсех скважинах в соответствии с требованиями ГОСТ 25358-90 согласно СНиП 1.02.07-87.

29. В техслучаях, когда несущими будут лессовые грунты, определяют их относительнуюпросадочность и параметры прочности в водонасыщенном состоянии.

30. Воды русла ивсех подземных водоносных горизонтов опробывают для определения степениагрессивности водной среды к бетону. Ведут режимные и температурные наблюденияза водами. Определяют количественный и качественный состав водных вытяжек иззасоленных грунтов.

31.Устанавливают возможность и условия получения ископаемых строительныхматериалов, необходимых для строительства мостового перехода из местныхдействующих карьеров, согласовывают сроки и объемы их поступления. Если этопочему-либо невозможно или получаемые объемы недостаточны, ведут поиски иразведку месторождений согласно указаний ВСН 182-74. На наиболее перспективныхпо качеству материала, запасам, доступности и условиям разработки месторожденияхпроводят предварительную (рекогносцировочную) разведку участков.

По даннымрекогносцировочной разведки определяют целесообразность детальной разведки всовокупности с другими показателями рекомендуемого варианта мостового перехода.

Кроме того,производят поиск и разведку притрассовых карьеров грунта для устройства насыпейна подходах к мосту, в том числе карьеров, разрабатываемых способомгидромеханизации.

32. Параллельнос полевыми работами ведут камеральную обработку материалов изысканий.Составляют инженерно-геологические или мерзлотные инженерно-геологическиекарты, продольные и поперечные геологические разрезы по вариантам мостовогоперехода. В пояснительной записке проводят сравнение вариантов мостовыхпереходов и дают рекомендации по выбору типа основания моста и обеспечениюустойчивости других сооружений мостового перехода. Намечают и уточняют объемыдополнительных работ по выбранному варианту.

33. Для районовраспространения вечномерзлых грунтов производят оценку разведанных вариантовмостовых переходов и обосновывают выбор наилучшего из них, для чего каждыйвыделенный в пределах конкретного варианта инженерно-геологический типоценивают по величинам: суммарной влажности; количеству ледяных включений(объемной льдистости); среднегодовым температурам грунта; нормативным глубинамсезонного оттаивания.

Кроме того,следует составлять прогноз многолетнего оттаивания грунтов при удалении снега ирастительности (многолетнего промерзания на встреченных талых грунтах).

Наилучшимисчитаются участки, где суммарная влажность грунтов и количество ледяныхвключений являются наименьшими. Так как проектируемые мосты характеризуютсяминимальным тепловыделением, то благоприятными являются также участки сминимальными (самыми низкими) среднегодовыми температурами грунта и наименьшиминормативными глубинами оттаивания.

34. Отчет об изысканиях для выбора варианта мостового переходасоставляется в соответствии с требованиями СНиП 1.02.07-87 и РСН 31-83 [44].

Б. Paботы на выбранном варианте мостового перехода

35. Работы наэтой стадии включают: получение инженерно-геологической и гидрологическойинформации, необходимой для проектирования всего комплекса сооружений мостовогоперехода с учетом требований вариантных проработок отдельных его элементов;

составлениепрогноза изменения окружающей среды при рассмотрении различных вариантовпроектных решений по разработке конструкции моста, подходов к нему,регуляционных и других сооружений мостового перехода;

обеспечениепланируемого строительства местными стройматериалами и карьерами грунта для устройстваземляного полотна.

36. В задачиработ входят:

построениедетальных инженерно-геологических разрезов по участку мостового перехода,включая подходы к мосту и различные постоянные временные сооружения;

определениесостава, сложения, состояния и свойств грунтов оснований всех сооружений,выемок на подходах к мосту, карьеров грунта и строительных материалов, изкоторых будут возведены подходные насыпи, дамбы, регуляционные и укрепительныесооружения; детально изучают состав и свойства грунтовых и поверхностных вод;

изучениеразвитых на участке перехода различных физико-геологических процессов иявлений.

Задачейинженерно-геологических изысканий на выбранном варианте моста в условияхраспространения вечномерзлых грунтов является определение инженерно-геологическихмерзлотных условий площадки, необходимых и достаточных для:

размещенияпроектируемого мостового перехода в пределах выбранного створа;

разработкимероприятий по инженерной подготовке площадок строительства;

разработкитехнических решений оснований и фундаментов проектируемых опор и береговыхустоев и обусловленных этим эксплуатационных мероприятий;

разработкимероприятий по охране и рекультивации геологической; среды.

37. Техническоезадание на инженерно-геологические работы по выбранному варианту мостовогоперехода должно содержать топопланы с указанием местоположения моста и другихсооружений мостового перехода, перечень требуемых для проектированияхарактеристик грунтов, рекомендации о проведении специальных, полевых и опытныхисследований в связи с особенностями инженерно-геологических условий участка,требования к качеству и запасам ископаемых строительных материалов и карьеровгрунта.

Для районовраспространения вечномерзлых грунтов техническое; задание дополнительно должносодержать:

особыетребования к грунтам оснований для каждого проектируемого сооружения;

особыесоображения по принципу использования вечномерзлых грунтов в качестве основанийи по предпочтительному типу фундаментов;

характеристикутемпературного режима инженерных коммуникаций и предпочтительные способы ихпрокладки;

физические итеплофизические характеристики материала фундаментов, инженерных коммуникаций;

материалыизысканий по выбору варианта мостового перехода, если изыскания проводилисьдругой организацией.

38. Изыскания навыбранном варианте заключаются в определении и типизации ееинженерно-геологических и мерзлотных условий и в оценке вероятной изменчивостиэтих условий при строительстве и эксплуатации сооружений проектируемогомостового перехода.

В состав работвходят:

геофизическиеисследования;

разведочноебурение и горнопроходческие работы с отбором образцов грунтов и проб воды извыработок;

полевыеиспытания грунтов оснований сооружений для получения прочностных идеформационных характеристик;

гидрогеологическиеи температурные наблюдения в скважинах, а также режимные наблюдения заразвитием и протеканием некоторых неблагоприятных геологических процессов;

лабораторныеисследования образцов грунтов и проб воды;

камеральнаяобработка материалов изысканий с составлением инженерно-геологического отчета.

Состав и объемыработ по выбранному варианту могут быть уменьшены, если аналогичные работы быливыполнены на предыдущих стадиях и этапах в необходимых объемах.

39. На участкевыбранного варианта ставят дополнительные к ранее проведенным (на первом этапеизысканий) геофизические исследования с целью уточнения положения контактовпластов, степени трещиноватости пород, местонахождения, форм и размеров разныхобразований (полостей, линз льдов и др.) на берегах и в русле реки, а такжеграниц и контуров участков, выделенных по особенностям ихинженерно-геологических условий.

40.Геофизические работы производят с учетом указаний п. 14 настоящего параграфа.Электрическое профилирование выполняют на берегах по взаимно перпендикулярнымпоперечникам, расстояние между которыми в зависимости от степени однородностиландшафта должно составлять 50-100 м с шагом профилирования 5-10 м. При этомучитываются электропрофили, пройденные при выборе варианта перехода.

Точки ВЭЗ и ЧЭМЗразмещают по сетке 100´100 или 50´50 м взависимости от степени однородности ландшафта. Дополнительно геофизическоезондирование производят у скважин, которые рассматриваются как опорные приинтерпретации материалов зондирования. Число таких точек зондирования - 2-3 накаждом ландшафтном типе. Глубина зондирования назначается, исходя из превышениямаксимальной глубины скважин не менее чем на 10-15 м.

41. В пределахпроектируемого моста, на подходах к нему и в местах размещения проектируемыхрегуляционных, защитных и других сооружений каждый из выделенных при выборевариантов перехода участков должен быть разведан выработками, количествокоторых для простых условий строительства должно соответствовать табл. 5.1.

Для сложныхинженерно-геологических условий строительства количество скважин для каждоговыделенного участка может быть увеличено на 1-2, а в отдельных случаяхдополнительно могут быть заданы скважины на поперечниках к оси моста.

Таблица 5.1

Размещениескважин следует производить с учетом результатов проведенных геофизическихработ и, преимущественно, между точками геофизического зондирования.

В случаеприменения геофизических методов число выработок может быть сокращено на20-30%.

В руслах бурят спонтонов, плотов, а в зимний период - со льда.

42. Глубинуразведочных скважин в пределах моста определяют в соответствии с п. 8параграфом 5.2. Глубину разведочных скважин в основании подходных насыпей,регуляционных и защитных сооружений при их высоте до 6 м и надежном основанииназначают в 3-4 м, а при большой высоте - до 6 м. При наличии слабых грунтов восновании сооружений их проходят на всю мощность, но не более полуторной высотыпроектируемой насыпи; участки проектируемых выемок разведуют на всю глубинупоследних плюс 3 м.

Еслипринципиальная схема моста на этапе изысканий уже определена (известноположение и конструкция опор и устоев), то под каждую опору следует буритьскважины, число и глубину которых необходимо определять по табл. 5.2.

Таблица 5.2

* По длинной стороне опоры до 15 мследует бурить одну скважину, при большей длине - две и более так, чтобырасстояние между скважинами не превышало 20 м.

** При невязке геологическогоразреза между пробуренными скважинами их количество следует увеличить.

*** Глубины скважинследует устанавливать по специальным программам, исходя из особенностейинженерно-геологических условий и типа оснований, а в районах распространениявечномерзлых грунтов - согласно требованиям п. 8 параграфа 5.2.

43. Карьерыпесчаных грунтов, намечаемые для гидромеханизированной разработки, разведываютв зависимости от изменений толщи полезного ископаемого по сетке от 50´50 до 100х100 мна глубину предполагаемой выработки или до подошвы толщи. Определяютгранулометрический состав, оптимальную влажность и максимальную плотностьматериала, а если проектируемая насыпь или дамба высотой более 12 м, то ипрочностные характеристики грунта при плотности, предусматриваемой проектом.

44. Припересечении подходными, защитными и другими сооружениями проток, староречий,участков со слабыми грунтами,. болот их зондируют проходкой отдельных скважин(торф, илы, сапропеля на всю глубину, заглубляя выработки на 1-2 м в плотные,подстилающие породы минерального дна). На длине участка пересечения, меньшей100 м, закладывают три поперечника из трех-пяти скважин: в начале, середине иконце болота или старицы. При большей протяженности таких участковзондировочное бурение выполняют через каждые 50 м.

Участки развитиякарста, суффозии, оползней и эрозии на берегах и в русле реки, подземных льдов,обвальные, закурумленные, осыпные и оползневые склоны, растущие оврагиобследуют по индивидуальным программам.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов во всех скважинах выполняюттермокаротажные работы.

45. На участкепроектируемого моста, на подходах к мосту и местах размещения проектируемыхзащитных и регуляционных сооружений отбирают пробы грунта из каждого вскрытоговыработками слоя. Для всех грунтов определяют влажность через каждые 0,5 м поглубине разведываемой толщи. Для песков определяют послойно: гранулометрическийсостав, плотность, угол откоса; для связных грунтов - пределы пластичности,модуль деформации, угол внутреннего трения и сцепление; для грунтов,укладываемых в тело земляных сооружений - оптимальную влажность и максимальнуюплотность. Для расчета размывов определяют гранулометрический состав несвязныхи сцепление связных грунтов. Если проектируемые насыпи и дамбы выше 12 м, тоиспытывают на сопротивление быстрому неконсолидированно-недренированному сдвигугрунты тела проектируемых насыпей и дамб при проектной плотности и влажности, адля участков подтопления при водонасыщении образцов. По данным испытанийустанавливают расчетные параметры природной прочности и сжимаемости слабых,текуче- и мягкопластичных связных грунтов оснований земляных сооружений (такиегрунты можно испытывать на сопротивление быстрому сдвигу в лаборатории иликрыльчаткой в массиве).

46. Полевыеиспытания водопроницаемости, прочности и сжимаемости грунтов несущей толщиназначают в тех случаях, когда трудно или невозможно отобрать образец песка,ила и других грунтов ненарушенного сложения или требуется определитьхарактеристику породы в массиве.

Модульдеформации грунтов определяют статической пенетрацией грунтов, пробныминагружениями пород в шурфах и скважинах штампами или испытаниямипрессиометрами. По данным этих испытаний получают показатели природнойпрочности и сжимаемости грунтов.

В лабораториимогут быть установлены также параметры задаваемой проектом или ожидаемой вэксплуатации прочности грунтов насыпей, дамб и их оснований при плотности ивлажности, отличающихся от естественных.

В местах, гдепри вскрытии котлованов под устои проектируемого моста можно ожидать значительноговодопритока, для установления размеров водоотлива и мощности наносов проводятопытные откачки.

47. В районахраспространения вечномерзлых грунтов виды полевых испытаний грунтовустанавливают программой изысканий в зависимости от проектируемого принципаиспользования грунтов в качестве оснований.

Припроектируемом строительстве на мерзлых грунтах по принципу I наиболеераспространенным типом фундаментов является свайный.

В соответствии сдействующими нормативными документами несущая способность основания вертикальнонагруженной сваи может быть определена либо расчетом с использованиемтабулированных значений расчетных сопротивлений мерзлого грунта под нижнимконцом сваи и по ее боковой поверхности, либо по результатам испытаний свайвдавливающей нагрузкой.

Прииспользовании грунтов по принципу II деформативные характеристики грунтовоснований назначают по результатам их определения нагреваемым штампом.

48. Режимные,наблюдения за развитием карста, смещением оползней, прохождением селей,эрозионными и другими неблагоприятными явлениями проводят только призначительных размерах и интенсивности проявления этих процессов, когда онитребуют в проектах дорогостоящих мероприятий.

В районахраспространения вечной мерзлоты проводят стационарные наблюдения за температуройвечномерзлых грунтов, динамикой их сезонного оттаивания и промерзания, развитиякриогенных процессов и образований согласно требований п. 3.110 СНиП 1.02.07-87[69].

49. Припроектировании моста или других сооружений мостового перехода составляютпродольный инженерно-геологический профиль и поперечные разрезы.

Обобщенныезначения величин параметров прочности и сжимаемости несущих слоев основанийпредставляют в табличной форме.

Эти величиныполучают при обработке частных значений показателей свойств грунта каждогоотдельно взятого инженерно-геологического элемента массива (пласта, линзыпороды) на каждом проектируемом сооружении мостового перехода.

Составляютпаспорта с подсчетом запасов и качественными характеристиками ископаемыхстроительных материалов и грунтов.

50. Примерзлотном инженерно-геологическом районировании следует составлять картурайонирования в масштабе 1:5000-1:2000.

При составлениипрогноза изменения мерзлотных инженерно-геологических условий следует выполнятьдля каждого типа участков:

определениеглубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов при удалении снега ирастительности с их поверхности;

сравнительнуюоценку изменений температурного режима и свойств грунтов при строительстве иэксплуатации сооружений с сохранением вечномерзлого состояния грунтов основанийи без такого сохранения, а также оценку возможности развития мерзлотныхфизико-геологических процессов при этом;

определениеизменения сейсмичности грунтов на различных участках площадки в зависимости отизменений инженерно-геологических и мерзлотных условий в связи состроительством и эксплуатацией сооружений (в сейсмических районах).

51. Прогноз изменениятемпературного режима грунтов оснований или составляющих температурного режима(глубин оттаивания грунтов под насыпью или отдельными сооружениями) следуетопределять путем теплотехнического расчета аналитически (например, посоответствующим формулам главы СНиП), моделированием или численными методами сиспользованием ЭВМ.

52. Порезультатам всех выполненных изысканий составляют заключение обинженерно-геологических условиях района и участков мостового перехода.

В его общейчасти характеризуют рельеф и геоморфологию, геологическое строение,гидрогеологические условия района, проводят инженерно-геологическое сравнениевариантных проработок отдельных элементов мостового перехода.

В специальнойчасти описывают инженерно-геологические условия участка выбранного мостовогоперехода. Здесь содержатся разделы: геологическое строение, состав, сложение исвойства грунтов, подземные воды, физико-геологические явления, рекомендации повыбору типа основания опор и устоев моста и способам производства строительныхработ, рекомендации по конструкции земляного полотна на подходах к мосту идругих сооружений мостового перехода, рекомендации к расчету их устойчивости итехнологии строительства, характеристики состава местных ископаемыхстроительных материалов, запасы и положение их месторождений.

Для районовраспространения вечномерзлых грунтов текст заключения дополнительно долженсодержать сведения, изложенные в п. 2.35 и п. 3.19 РСН31-83 [44].

53. Текстзаключения иллюстрируют фотографиями, зарисовками, картами и разрезами. Кзаключению прилагают:

картуфактического материала;

карту или планрайона с нанесенными вариантами мостового перехода в масштабе 1:5000-1:2000;

каталогвыработок;

инженерно-геологическиекарты района и участков мостовых переходов разных масштабов;

продольныегеолого-литологические разрезы по всем вариантам и выбранному варианту перехода,поперечные разрезы по ним;

колонкивыработок и обнажений;

геоэлектрическиеразрезы, электро- и сейсмопрофили и другие результаты геофизическихисследований;

схемурасположения месторождений и действующих карьеров местных строительныхматериалов и грунтов для гидронамывных и сухих способов устройства подходныхнасыпей и дамб;

паспортаместорождений строительных материалов и грунтов;

таблицы ипаспорта результатов испытаний грунтов в массиве;

таблицы играфики опытных откачек и режимных наблюдений;

результатыхимических анализов агрессивных русловых и подземных вод;

таблицыобобщенных значений показателей свойств грунтов:

петрографическиеописания шлифов пород;

списокиспользованных литературных источников, фондовых и отчетных материалов.

Для районов распространениявечномерзлых грунтов прилагаются дополнительно:

карталандшафтного районирования в масштабе 1:5000-1:2000 с легендой;

картамерзлотного инженерно-геологического районирования в масштабе 1:5000-1:2000;

таблицамерзлотного инженерно-геологического районирования;

таблица играфики результатов прогноза;

мерзлотныеинженерно-геологические разрезы;

таблицы играфики термокаротажных работ.

5.4. Изыскания для рабочей документации (рабочего проекта)

1. После того,как на стадии проекта или ТЭО установлена схема моста и определено положениеего опор, основная цель инженерно-геологических изысканий состоит в обоснованиипроектных решений по составлению рабочих чертежей фундаментов опор и способових возведения.

При экспертизетехнического проекта Заказчиком могут быть приняты отдельные решения поизменениям положения проходов, высоты проектной линии, принципиальной схемы идлины проектируемого моста, некоторым другим параметрам мостового перехода. Всвязи с этим проводят дополнительные инженерно-геологические изыскания.

Другой цельюэтих изысканий является инженерно-геологическое обоснование строительства ивременной эксплуатации сооружений, проектируемых на строительной площадке умоста и на месторождениях ископаемых строительных материалов и карьеров грунта.

При изысканияхиспользуется топооснова масштаба не мельче 1:2000.

При измененияхместоположения отдельных элементов мостового перехода проводят дополнительноизыскания на новых местах их расположения.

При изысканияхдля рабочей документации (рабочего проекта) проводится детальная разведка, а вслучае необходимости, доразведка месторождений строительных материалов икарьеров грунта.

Одновременнорешают вопросы обследования состояния подъездных путей от карьеров грунта иместорождений к мостовому переходу.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов задачей инженерно-геологических изысканийна конкретных участках размещения проектируемых опор, устоев и другихсооружений мостового перехода является детализация мерзлотныхинженерно-геологических условий этих участков, достаточная для составлениярабочей документации оснований и фундаментов и прочих необходимых мероприятий,выполняемых в соответствии с проектом строительства.

2. В техническомзадании на инженерно-геологические работы должны содержаться плановые материалыс окончательными данными положения моста, его опор, регуляционных и защитныхсооружений, подходов к мосту и временных обустройств для осуществлениястроительств, включая подъездные пути и дороги; приведены данные о конструкциии о величине нагрузок, передаваемых на грунты оснований; указаны необходимыедля расчета оснований характеристики грунтов по всем инженерно-геологическимэлементам, которые будут воспринимать нагрузки от устоев и опор моста, другихпостоянных и временных сооружений мостового перехода; рекомендованы специальныеработы, необходимость которых может возникнуть в связи с особенностьюинженерно-геологических условий мест расположения сооружений и способовпроизводства строительных работ.

Для районовраспространения вечномерзлых грунтов согласно п. 3.112 СНиП 1.02.07-87 техническоезадание дополнительно должно содержать сведения о принятом принципеиспользования вечномерзлых грунтов в качестве оснований.

3. В программеработ приводят краткие характеристики инженерно-геологических условий участковвсех проектируемых сооружений и устанавливают объемы, сроки и методы проведенияработ. Программу согласовывает главный инженер проекта и утверждает руководствопроектно-изыскательской организации.

4. Основнымивидами инженерно-геологических работ при выполнении изысканий являются:разведочное бурение, проходка шурфов (шахт), испытания грунтов в массиве,опытные работы, лабораторные исследования и камеральная обработка результатов.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов выполняют термокаротажные работы во всехпройденных скважинах.

5. Примерныеобъемы разведочных работ на площадке устройства основания одной опоры (устоя)моста для различных инженерно-геологических условий указаны в табл. 5.2. Если на площадкупроектируемой опоры попали выработки, пройденные ранее, объемы планируемойразведки и отвечающего ей опробования вскрываемых грунтов и вод соответственносокращают.

Одну скважинупроходят по центру площади проектируемого контура фундамента опоры. Двескважины размещают за пределами контура опоры, на расстоянии от него до 1-2 мпо продольной (вдоль течения) оси опоры и на равных расстояниях от оси моста.При проходке трех скважин, две из них размещают параллельно оси опоры, вдольдлинной стороны, а третью - по оси моста, но все за пределами контура опоры ина расстоянии 1-2 м от него. В плане скважины должны образовывать треугольник.При четырех скважинах располагают по две скважины на оси моста и оси опоры, ноза пределами ее контуров и на расстоянии 1-2 м от них.

В тех случаях,когда разведка обнаружила в расстоянии до нескольких метров от опоры мостакарстовые полости, подземные льды или слабые грунты, для определения точногоположения и размеров этих образований закладывают дополнительные скважины встороне от опор проектируемого моста.

6. Глубиныскважин устанавливают в соответствии с проектом оснований и фундаментов.

На немерзлыхгрунтах глубины скважин назначают согласно требований пп. 3.40, 3.64, 3.67 СНиП 1.02.07-87.

В районахраспространения вечномерзлых грунтов глубину скважин устанавливают согласнотребований п. 3.98 и п. 3.115 СНиП 1.02.07-87.

7. Всоответствии с пп. 3.97 и 3.109 СНиП 1.02.07-87 во всехскважинах, пройденных на площадках, должны выполняться замеры температур.

8. Прииспользовании в качестве основания грунтов в пластичномерзлом, оттаивающем илиоттаявшем состоянии, кроме случаев проектирования висячих свай впластичномерзлых грунтах, если это диктуется необходимостью, проходят шурфы,как правило, чередуя их со скважинами. В них проводят полевые опытные работы(испытания штампами, в том числе и горячими, пинетрация и др.), отбираютмонолиты мерзлых грунтов для более детального изучения геологического разреза.В мерзлых крупнообломочных грунтах из шурфов производят отбор пород навлажность (льдистость) и плотность, что невозможно определить по опробованию изскважин.

9. Глубинашурфов при использовании пластичномерзлых грунтов в качестве основанийопределяется мощностью сжимаемой толщи, а при использовании оттаивающих грунтов- предельным положением подошвы чаши оттаивания, установленной проектом.

При проходкешурфов взамен скважин в твердомерзлых грунтах их глубину определяют глубинойзаложения свай, а при прочих типах фундаментов она должна быть на 1,0 м большеглубины заложения фундаментов.

Шурфы послепроходки и выполнения полевых опытных работ или отбора образцов следуетликвидировать с послойным уплотнением засыпки.

10. Из скважинотбирают образцы, монолиты пород и пробы воды для лабораторных исследований втом же составе и объемах, что для стадии проекта (см. пп. 23-26 параграфа 5.3),опробуя каждую выработку. Должен быть опробован каждый инженерно-геологическийэлемент вскрываемой толщи грунтов. Для всех грунтов ненарушенного сложения в состоянииестественной влажности определяют параметры природной прочности. Глинистыегрунты несущей толщи испытывают на сжимаемость; для набухающих грунтовопределяют влажность, величину и давление набухания; для просадочных -относительную просадочность. Устанавливают растворимость и размягчаемость вводе полускальных (скальных) солегипсоносных и карбонатных пород.

Порядок отборапроб грунтов для лабораторных испытаний, их количество для статистическойобработки и виды лабораторных испытаний те же, что для стадии проекта (см. пп.23-26 параграфа 5.3). В обработку включают результаты лабораторных и полевых (вмассиве) испытаний грунтов несущей толщи, выполненных на всех стадиях и этапахизысканий: разработки предпроектной документации, проекта и рабочей документации.

Для некоторыхгрунтов причины набухания, склонность которых к быстрому выветриванию ивыщелачиванию не выяснена (монтмориллонитовые и бентонитовые глины, аргиллиты,засоленные и другие породы), возникает необходимость минералопетрографическогоанализа, определения состава и степени засоления, состава поглощенных катионов,химического анализа и др.

Если проектомпредусмотрено строительство на оттаивающем пли предварительно оттаянномосновании, из скважин и шурфов следует производить также отбор образцов дляопределения органических включений в количестве не менее шести образцов накаждый инженерно-геологический элемент.

11. Испытаниягрунтов в массиве и опытные работы производят в том же составе и объемах, чтопри изысканиях для проекта (см. пп. 28 параграфа 5.3). Режимные наблюденияпроводят в соответствии с п. 3.110 СНиП 1.02.07-87.

Для проведениялопастных, штамповых и прессиометрических испытаний, опытных откачек,гидрогеологических и температурных режимных наблюдений, изменений оползневыхподвижек на склонах и в русле реки оставляют специальные скважины. Всеостальные, а также и оставшиеся после полевых испытаний выработки ликвидируют,заполняя скважины по мере извлечения обсадных труб уплотняемыми связнымигрунтами (тампонируют).

В перспективе поокончании режимных наблюдений ликвидируют таким же путем и специальныескважины.

12. Опытныеполевые работы на вечномерзлых грунтах выполняют для определения деформационныххарактеристик пластично-мерзлых, оттаивающих и предварительно оттаянныхгрунтов, а также для определения несущей способности свай в пластично-мерзлыхгрунтах.

Прииспользовании грунтов в качестве оснований в пластично-мерзлом состояниивыполняют:

а) для свай -испытания их несущей способности статической нагрузкой;

б) для другихтипов фундаментов - испытания грунтов штампами со статическими нагрузками.

Прииспользовании грунтов в качестве оснований в оттаивающем или предварительнооттаянном состоянии коэффициенты оттаивания и уплотнения грунтов устанавливаютиспытаниями статической нагрузкой на «горячие» штампы.

Количество иместа испытаний назначают по согласованию с Заказчиком и особо оговаривают впрограмме.

13. Испытаниягрунтов статической нагрузкой обычными и «горячими» штампами производят вшурфах на всю глубину сжимаемой толщи. При испытаниях пластичномерзлых грунтовопределяют послойно их коэффициент сжимаемости, при испытаниях мерзлых грунтов«горячими» штампами раздельно определяют коэффициенты оттаивания и сжимаемостидля каждого слоя.

Количество этихиспытаний по каждому инженерно-геологическому элементу устанавливаетсяпрограммой работ, исходя из требований СНиП по проектированию зданий исооружений.

14. На участкахперетрассировок, изменения положения защитных и регуляционных сооруженийинженерно-геологические работы выполняют в том же составе, что для проекта.Объемы работ должны быть достаточными для окончательного принятия наиболееэкономичных и надежных проектных решений по каждому отдельному сооружению мостовогоперехода.

15. Строительныеплощадки у моста и карьеров, где будут размещаться здания и временныесооружения, при наличии плотных грунтов и положения максимального уровнягрунтовых не ближе 2 м от поверхности земли разведуют по контурам сооруженийскважинами глубиной 10-12 м. Грунты каждого вскрытого при этом слоя опробуют,определяя их номенклатурные строительные характеристики (плотность, влажность,пределы пластичности, гранулометрический состав и др.).

16. Порезультатам инженерно-геологического изучения оснований опор моста составляютуточненные продольные геолого-литологические разрезы мостового перехода,поперечные разрезы под каждой опорой (устоем) и дают описание выявленныхинженерно-геологических условий.

17. Состав исодержание технического отчета (заключения) по инженерно-геологическимизысканиям на стадии рабочей документации должен соответствовать требованиямприл. 9 и п. 3.116 СНиП 1.02.07-87 [69].

В дополнение ктребованиям СНиП1.02.07-87 по данным изысканий местных строительных материалов и грунтовдля устройства подходов и других земляных сооружений составляют в отчетеотдельный раздел.

Глава 6. НАУЧНОЕ СОПРОВОЖДЕНИЕПРОЕКТОВ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

6.1. Цели, организация и методы исследований

1. Под научнымсопровождением проектов мостовых переходов понимается проведение исследований испециальных расчетов с целью определения, уточнения или обоснованиягидрологических параметров, размеров и компоновки сооружений, учетаособенностей протекания потока и др. факторов, влияющих на принятие проектныхрешений.

2. К научномусопровождению необходимо прибегать при проектировании мостовых переходов черезкрупные реки (с шириной русла свыше 200-250 м), групповых отверстий, а такжепереходов, которые будут работать в сложных климатических, ситуационных,гидрологических и прочих условиях, трудно учитываемых существующими на моментпроектирования методами расчета. В указанных случаях проведение исследованийявляется экономически оправданным, т. к. их результаты обычно позволяют снизитьстоимость объекта на сумму, не менее чем в пять-шесть раз превышающую затратына исследования.

Результатыисследований, даже в тех редких случаях, когда не приводят к экономическомуэффекту, позволяют проектировщикам более обоснованно принимать (а напоследующих стадиях защищать) те или иные технические решения.

3. Научноесопровождение проводится обычно на стадии ТЭО или проекта специализированнымиорганизациями, располагающими лабораторной базой, измерительной аппаратурой,вычислительной техникой и кадрами соответствующей квалификации.

Желательно,чтобы профиль организации, проводящей исследования, был близок к проблемаммостовых переходов. Это приводит к более тесному и эффективному сотрудничествупри решении всего комплекса задач.

4. Проведениеисследований должно быть предусмотрено в смете на выполнение проектных работ.На стадии составления сметы могут быть учтены три этапа исследований:

сбор данных иподготовка к работе «объекта» для изучения гидравлико-гидрологических явлений,причем в качестве объекта может служить в зависимости от метода исследованийфизическая или математическая модель;

производстворасчетов или экспериментов;

анализрезультатов исследований с составлением научно-технического отчета ирекомендаций.

Полная стоимостьисследований обычно определяется на договорных началах.

Время,необходимое для выполнения исследований, связано с объемом и сложностьюрешаемых задач, а также с принятой методикой исследований: обычно от четырех до12 месяцев.

5. Договор навыполнение исследований: должен включать, наряду с финансовыми документами«Программу работ», которую согласовывают с Заказчиком (проектной организацией).Программа должна содержать: обоснование необходимости исследований; цели иметодику проведения работ; круг конкретных вопросов, на которые предполагаетсядать ответ; сроки представления материалов Заказчику.

6. Основнымметодом исследований задач проектирования мостовых переходов являетсямоделирование гидравлических явлений и перенос полученных сведений в натурныеусловия. Моделирование подразделяют на физическое и математическое.

Физическаямодель представляет собой лабораторную установку (гидравлический лоток,русловую площадку, воздушно-напорную установку), на которой могут бытьвоспроизведены в уменьшенном масштабе исследуемые процессы, протекающие внатуре. Математической моделью называется замкнутое непротиворечивоематематическое описание (с помощью формул дифференциальных и интегральныхуравнений и т.п.) изучаемого явления.

С развитиемвычислительной техники все большее внимание уделяется математическим моделям,реализующим заданные уравнения и соотношения путем последовательного выполненияматематических операций.

7. Сравнительныйанализ возможностей применения физического и математического моделированияпоказывает, что каждый из видов моделирования имеет свои достоинства инедостатки. Результаты, полученные на физических моделях, обычно справедливы вотносительно небольшом диапазоне изменения физических условий. Основнаятрудность при проведении физического моделирования связана с удовлетворениемкритериев подобия и пересчете опытных данных в натуру.

Математическоемоделирование выгодно отличается от физического полным отсутствием такназываемого масштабного эффекта, а также возможностью варьировать значенияопределяющих параметров задачи в широких пределах. Однако следует помнить, чтолюбая математическая модель является лишь той или иной степенью приближения кописанию реальных физических процессов и не может учесть влияния всех факторов.Практика показывает, что наиболее полные и достоверные результаты можнополучить сочетанием физического и математического моделирования, когда один итот же объект моделируется обоими способами целиком или фрагментарно.

8. Дляисследования на моделях требуются обычно следующие исходные данные:

а)план моделируемого участка реки. В зависимости от ширины речной долины Втребуемый масштаб плана (карты) участка реки должен быть не мельче:

В, км................................................. <1                     1-2                3-5                 ³10

1:М................................................... 1:1000              1:2000          1:10000         1:25000

Прииспользовании карт (В³3 км) необходимоиметь промеры глубин в характерных створах русел и протоков на всем протяжениимоделируемого участка;

б) связьрасходов воды с уровнями в створе моста и данные об уклоне свободнойповерхности в паводок с целью возможности переноса отметки уровня на нижнююграницу модели;

в)характеристика грунтов в русле и на пойме в толще возможного размыва;

г) полевые (особенногидрометрические) материалы о распределении расходов воды между руслом, поймамии протоками; геоботаническая характеристика морфологически однородных участковречной долины для выявления коэффициентов шероховатости и пр.;

д) проектныерешения.

6.2. Физическое моделирование

1. Физическиемодели устраивают в гидравлических лотках или открытых русловых площадках(гидравлические безнапорные модели) и на воздушно-напорных установках(аэродинамические модели), в которых вода моделируется воздухом.

Гидравлическиемодели могут быть жесткие и размываемые; аэродинамические - жесткие.

Жесткие моделипозволяют определять направление токов и распределение скоростей потока, ажесткие гидравлические - картину водной поверхности, включая волновыевоздействия. Размываемые модели дополнительно дают количественную оценкурусловым деформациям с учетом времени воздействия расхода воды.

2. Физическоемоделирование [93] основывается натеории подобия. При моделировании гидравлических явлений стремятся обеспечитьмеханическое подобие, включающее: геометрическое, кинематическое (поляскоростей потока в пространстве и во времени) и динамическое подобие (подобиясистем действующих сил различной физической природы - инерции, тяжести,давления, вязкости и т.д.).

Механическоеподобие изучаемых гидравлических явлений у мостовых переходов для потоковнатуры и модели обеспечивается при геометрическом подобии и равенстве (idem) чисел Фруда Fr, Рейнольдса Re и приведенного коэффициента гидравлического трения l_П:

Fr=n²/gH=idem; Re=nН/g=idem; l_П=l=idem,

где V, Н, В - характерные скорость,глубина и ширина потока; n - кинематический коэффициент вязкости, характеризующий свойстважидкостей и газов;  - коэффициентгидравлического трения; С - коэффициент Шези.

При исследованиина размываемых моделях к вышеперечисленным критериям подобия должны бытьдобавлены критерий подобия транспорта наносов. Однако в связи с большойнеоднозначностью выбора таких критерий трудно дать какие-либо конкретныерекомендации, применимые в широком диапазоне условий.

Полноемеханическое подобие обеспечить практически невозможно, в связи с чем приусловии геометрического подобия для гидравлических моделей, где определяющуюроль играют силы инерции и тяжести, исходят в основном из критерия Fr=idem. КритерийРейнольдса при этом не должен быть на модели меньше некоторого минимальногозначения (Re³10⁴),обеспечивая так называемую автомодельность по числу Рейнольдса.

Для напорных(аэродинамических) моделей, на которых поток находится в основном подвоздействием сил инерции и внутреннего трения (при обтекании шероховатыхповерхностей русла, пойм, струенаправляющих дамб и т.д.), определяющим являетсякритерий Рейнольдса.

3. Если размерыэкспериментальных установок не позволяют моделировать весь требуемый участокреки в масштабе, определенном по условию воспроизведения на модели минимальныхглубин потока (например, на пойме), то прибегают к искажению масштабов модели(т.е. принимают горизонтальный масштабный множитель М_В большевертикального М_Н.

Пригеометрическом искажении масштабов основным критерием подобия модели с натуройстановится

Из приведенногокритерия устанавливают допустимое соотношение между плановым и вертикальныммасштабом модели. Связь масштабных множителей некоторых параметров с плановыммасштабом модели и принятыми критерия подобия показана в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Примечание. М_В, M_Q, M_n, М_d - масштабные множителисоответственно планового размера модели, расхода воды, шероховатости и грунта.

Размывающая скорость принята поформуле Б. И. Студеничникова.

Коэффициент Шезипринят по формуле Маннинга-Павловского.

При выборелинейных масштабов необходимо стремиться к минимальному геометрическомуискажению j=М_В/М_Н.Рекомендуется допускать геометрическое искажение модели j£4¸5.

4. Пригеометрическом искажении модели для достижения подобия в движении наносов,обеспечении турбулентного режима и т.п. числа Фруда на модели приходитсязадавать большими, чем в натуре (т.е. нарушать условие Fr=idem). Это не влечет за собойискажения процессов, изучаемых на модели.

Возможностьполучения достоверных данных при неполном механическом подобии объясняется тем,что при увеличении на модели значений критерий подобия имеет место такназываемая автомодельность явления на модели и в натуре, т.е. независящее откаких-либо геометрических или гидравлических параметров «автоматическое»воспроизведение на модели гидродинамической картины движения жидкости намоделируемом участке.

С явлениемавтомодельности связана возможность значительного увеличения (форсировка)расхода воды на модели, применяемая на жестких гидравлических мелкомасштабныхмоделях для получения турбулентного потока.

Форсировкарасхода, при которой не соблюдается критерий Фруда, используется на размываемыхмоделях, когда масштабный множитель крупности (или размываемости) грунта нельзяпринимать равным линейным масштабным множителям (например, когда русло сложенопесчаным или связным материалом). В этом случае гидравлические характеристикипотока на размываемой модели должны удовлетворять условию n/n₀=idem, где n₀ - критериальнаяскорость (например, размывающая) на соответствующих вертикалях натуры и модели.

5.Аэродинамическая модель позволяет воспроизводить моделируемый участок реки применьшем геометрическом искажении j, чем на гидравлической модели, поскольку минимальная глубинапотока, лимитирующая вертикальный масштаб, на аэродинамической модели можетзадаваться значительно меньше (до 3-4 мм при 3-4 см на гидравлической модели).

Другимпреимуществом аэродинамической модели является ее мобильность - возможностьбыстрой замены на ней элементов рельефа и ситуационных условий.

Указанныепреимущества аэродинамической модели предопределили метод фрагментальногомоделирования, основанного на получении общей картины протекания потока (исоответственно выбора принципиальных проектных решений) на мелкомасштабной(аэродинамической) модели с дальнейшим детальным изучением фрагмента потока наразмываемой гидравлической модели.

6.3.Математическое моделирование

1.Математическое моделирование представляет собой относительно новое направлениенаучных исследований, бурно развивающееся в последние десятилетия в связи спрогрессом средств вычислительной техники.

Подматематическим моделированием обычно понимается изучение явлений при помощимассовых многовариантных расчетов с применением быстродействующих ЭВМ на основечисленного решения уравнений, являющихся математической моделью процесса.

2. Примоделировании мостовых переходов используют математические модели непрямойаналогии, т.е. вычислительные алгоритмы, реализующие заданные уравнения и граничныеусловия путем последовательного выполнения математических операций. В качествеисходных принимают (в зависимости от целей исследования) одну из системуравнений движения жидкости (Сен-Венана, Эйлера, Навье-Стокса, Рейнольдса),уравнение неразрывности, а также дополнительные формулы и уравнения,описывающие изучаемое явление (например, для русловых деформаций - формулырасхода наносов, уравнение баланса наносов и т.п.). Уравнения должны бытьдополнены граничными (краевыми) и начальными (при исследовании нестационарныхзадач) условиями, которые «привязывают» универсальную математическую модель кконкретным условиям. Для решения начально-краевых задач широко используютсяметоды конечных разностей или конечных элементов, основанные на аппроксимацииисходных уравнений их дискретными аналогами на специальным образом построенныхрасчетных сетках.

Характерныепримеры использования математического моделирования для решения задачпроектирования мостовых переходов в сложных условиях приведены в прил. 6.1.

3. Принципыматематического моделирования во многом сходны с принципами физическогомоделирования. На первом этапе необходимо построение численной модели, котораявключает в себя систему уравнений и граничных условий, алгоритм и реализующуюего программу для ЭВМ.

На втором этапепроизводят основные расчеты, при которых варьируют те или иные параметры задачи(расходы, уровни, отверстия моста, размеры и форма струенаправляющих дамб). Каки при физическом моделировании, может применяться фрагментарный подход, когдаотдельные фрагменты течения исследуются более детально, например, на болеегустой расчетной сетке или с использованием другой математической модели. Привыполнении третьего этапа, составляющего анализ результатов и выдачурекомендаций, можно эффективно использовать широкий арсенал периферийныхустройств ЭВМ для графического изображения полученных результатов. Исходныеданные для проведения физического и математического моделирования одни и те же.

Вместе с теммежду рассматриваемыми видами моделирования имеется ряд существенных отличий.Прежде всего, математическое моделирование производится всегда в реальноммасштабе, т.е. исчезают трудности с удовлетворением критериев подобия ипересчетом результатов в натуру (отсутствует масштабный эффект). Возможныйдиапазон изменения параметров при математическом моделировании обычно больше,чем при физическом, причем в первом случае можно независимо проанализироватьвлияние того или другого параметра (например, шероховатости, уклона дна ит.п.), что при физическом моделировании иногда затруднено или невозможно. Приналичии отлаженных программ произвести серийные расчеты с перебором многихвариантов быстрее и легче, чем выполнить большое число физическихэкспериментов.

4. Недостатокматематического моделирования связан прежде всего с тем, что любаяматематическая модель является лишь определенной идеализацией физическогопроцесса. При этом экспериментатор-вычислитель работает не с дифференциальнымиуравнениями, а с их дискретными (разностными) аналогами. Процесс дискретизацииуравнений зачастую меняет не только количественное, но и некачественноеповедение решений. Поэтому для оценки различных методик при заключениидоговоров на конкурентной основе должны быть использованы следующие критерии:

а) точностьрешения системы использованных уравнений, определяемая тестами, имеющимианалитическое решение (например из одномерных тестов наиболее известнымявляется так называемая задача о разрушении плотины);

б) совпадениевычислительных результатов с измеренными в натуре (хорошо использоватьгидрометрические данные, причем не обязательно для экстремальной ситуации);

в) минимумэмпирических констант при одинаковой общности решений;

г) непрерывнаязависимость решения от исходных данных (при малых изменениях входных параметровсоответственно слабо должно меняться и решение);

д) простотареализации.

Каждая вновьразработанная численная модель должна всесторонне тестироваться, т.е.необходимо проводить сравнения с точными решениями, экспериментальными данными,проверять сходимость решения по сетке (при дроблении сетки) и по временномушагу и т.п. Без проведения тестирования нельзя приступать к расчетам реальныхобъектов.

При наличиинатурных измерений должна производиться дополнительная тарировка численныхмоделей (например, корректировка шероховатостей поймы и русел) с тем, чтобырасчеты согласовывались с измерениями. После этого можно проводить собственноматематическое моделирование, проигрывая различные проектные решения.

6.4.Основные принципы назначения запасов размеров сооружений мостового перехода спозиций теории надежности

1. Требованиябезопасного и бесперебойного движения транспортных средств, предъявляемые кмостовому переходу, удовлетворяются только в условиях надежной работы всех егосооружений при воздействиях водных потоков, волн и льда. При этом под надежнойработой понимается сохранение работоспособного состояния в течение заданноговремени, а отказом (выходом из строя) - неспособность сооружения полностью иличастично выполнять свои основные функции. Для мостового перехода отказомявляется такое состояние, когда происходит перерыв движения.

2. В настоящеевремя для оценки надежности сооружений и устройств во многих областях техникишироко используется общая теория надежности, основные положения которойсводятся к следующему:

1) В реальныхуровнях на детерминированные процессы (вызванные действием известных повеличине и направлению факторов) всегда накладываются случайные(вероятностные), которые должны учитываться при назначении размеров сооружений.

2)Равноответственные сооружения (элементы) одного объекта (называемого системой)должны проектироваться по принципу равнонадежности их работы.

3) Системурассматривают как замкнутую цепь из последовательно и параллельно соединенныхэлементов, а отказ - разрыв в цепи.

Поравноответственности сооружения мостового перехода подразделяются на основные ивторостепенные. К основным относят мост, насыпь подходов и водоразделительныедамбы, утрата работоспособности (отказ) любого из них приводит к отказу всейсистемы. По этой же причине их соединение в «замкнутой цепи» системы «мостовойпереход» должно быть последовательное.

Второстепенныесооружения мостового перехода (струенаправляющие дамбы, поперечныерегуляционные сооружения) устраивают с целью обеспечения эффективной(безотказной) работы основных сооружений. Их выход из строя еще не влечет засобой отказ всей системы (перерыв движения). Поэтому второстепенные сооружениясоединяются с основными параллельно.

Посколькучисловой мерой случайности является вероятность, то количественно надежностьхарактеризуется вероятностью безотказной работы сооружений или уровнемнадежности. При этом запасы в размерах сооружений рассматриваются какдоверительные интервалы, за пределы которых не будут выходить величинырассчитанных размеров сооружений с заданной вероятностью (равной уровнюнадежности).

3. Требования СНиП 2.05.03-84 по назначению запасовразмеров сооружений, хотя и основываются на имеющихся данных об эксплуатациипереходов, в количественном отношении не имеют обоснований и не все отвечаютположениям теории надежности. Так, величины запасов (надежность) принимаютсяпостоянными независимо от категории дороги (ответственности сооружения); запасыне связаны с учетом возможной ошибки в размерах сооружений. Иллюстрациейсказанного служит, например, технический запас при назначении бровки земляногополотна который равен 0,5 м для всех категорий дорог и любых глубин потока напойме (будь то 0,5 или 5 м). В результате применения укрупненных норм бездифференциации их в зависимости от фактических гидрологических воздействийразмеры сооружений назначают с завышенными или недостаточными запасами.

Рис. 6.1. График для определения характеристики надежности h

4. В ЦНИИСеразработана методика назначения запасов размеров сооружений мостовых переходовна основе теории надежности [5],основные положения которой сводятся к следующему:

1) Предложенамодель мостового перехода с позиции теории надежности, представляющая собойзамкнутую цепь из последовательно и параллельно соединенных элементов,являющихся соответственно основными и второстепенными сооружениями мостовогоперехода. Модель позволяет определить уровень надежности любого элементасооружения мостового перехода в зависимости от уровня надежности элемента болеевысокого ранга (например, высоту насыпи от уровня надежности насыпи в целом) и,в конечном счете, от уровня надежности Р мостового перехода в целом.

2) Оптимальныйуровень надежности Р мостового перехода в целом определяется из целевойфункции, характеризующей минимум строительно-эксплуатационных затрат взависимости от категории линии, размеров перехода и числа доминирующихгидрологических воздействий.

3) Определениезапасов Dx_i размера x_i сводится к нахождению характеристики надежности  i-го элементасооружения из уравнения, связывающего характеристику h_i и уровень P_i надежности i-го элемента взависимости от точности детермированного (т.е. с известными по величине инаправлению факторами) расчета определяемого размера, характеризуемогобезразмерным среднеквадратичным отклонением  рассматриваемойвеличины (рис. 6.1). Значения  для большинствавеличин, определяемых гидравлическим расчетом (глубин размыва и потока,подпоров и т.д.), приведены в [15].

Глава 7. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫВОДОТОКОВ С НЕНАРУШЕННЫМ БЫТОВЫМ РЕЖИМОМ

7.1. Требования к исходным материалам и вероятностипревышения расчетных гидрологических параметров

1.Гидрологические расчеты включают определение расходов и уровней воды требуемойвероятности превышения; расчетных параметров ледового режима и ветровых волн;гидрографы паводков и частоту затопления пойм; объем выносов селевых потоков.

По результатамгидрометрических и морфометрических работ получают связи расходов воды суровнями и скоростями течения, а также распределение расходов воды между русломи поймами.

2.Гидрологические расчеты следует выполнять на основе материаловгидрометеорологических наблюдений, содержащихся в публикуемых материалах,перечень которых приведен в п. 1.3.При этом обязательным является проверка достоверности результатов сбора иобработки этих наблюдений. На качество опубликованных результатов стационарныхгидрометеорологических наблюдений в значительной мере могут повлиять отсутствиеданных о водопропускной способности пойм, заторы русел, пропуски максимумовгидрологических величин, повреждения измерительных устройств, описки и пр.Поэтому необходимо выполнять анализ достоверности исходных данных ссоответствующей корректировкой и выбраковкой.

Между годамиопубликования исходных данных наблюдений и годом выполнения гидрологическихрасчетов может быть значительный перерыв времени. Для восполнения этого периодаданными наблюдений необходимо получение недостающей информации непосредственнона водпостах или в соответствующих организациях. Поэтому необходимомаксимальное использование материалов проектирования и эксплуатации ранеепостроенных мостовых переходов и других гидротехнических сооружений,находящихся вблизи от проектируемого моста, данных опроса старожилов о наиболеевысоких паводках, а также их меток и следов на местности.

3. Основугидрологических расчетов должны составлять результатыинженерно-гидрометеорологических изысканий, предусмотренных СНиП 1.02.07-87 и подробнорассматриваемых в главах 3-4.

При определениирасчетных гидрологических характеристик должны соблюдаться требования СНиП 2.05.03-84, СНиП 2.01.14-83и СНиП2.06.04-82. Порядок расчетов расходов воды и волновых воздействий изложеныв соответствующих Пособиях [52, 62]. Допускается при надлежащемобосновании использование других методов расчета, осуществляя параллельныерасчеты с нормативными методами.

По полнотеисходных данных методы гидрологических расчетов следует применительно к СНиП2.01.14-83 классифицировать на следующие:

при наличииданных стационарных длительных гидрометрических наблюдений продолжительностьюне менее 20 лет;

принедостаточности данных стационарных гидрометрических наблюденийпродолжительностью менее 20 лет;

при полномотсутствии данных стационарных гидрометрических наблюдений или невозможности ихполучения.

Независимо отметода гидрологических расчетов обязательным является определение требуемыхгидрологических характеристик:

по опросамстарожилов; по следам и меткам прошлых паводков;

по результатамобследования близлежащих мостовых переходов и других гидротехническихсооружений; по линейно-региональным нормам.

На стадиивыработки предпроектных соображений, а также генеральных схем развитиятранспортных сетей могут быть использованы приближенные методы гидрологическихрасчетов [51].

Результатыгидрологических расчетов по приближенным методам должны гарантироватьопределение строительной стоимости мостового перехода в пределах нормативных(или договорных) отклонений от окончательной стоимости.

4. В целяхдостижения наибольшей гидрологической обоснованности проектов мостовыхпереходов следует руководствоваться следующими рекомендациями:

рядыгидрометрических наблюдений независимо от их продолжительности должны быть по возможностиудлинены или восстановлены за счет наиболее высоких (и в том числеисторических) годовых максимумов других лет, установленных по следам, меткам иопросам старожилов; по результатам переноса данных наблюдений с близлежащихводпостов, имеющих более длительные измерения [57];

ряд должен либосодержать выдающуюся величину, либо она должна быть найдена в результатегидрометеорологических изысканий путем опроса старожилов, а также поискаархивных и литературных источников. Под выдающимся расходом воды понимаетсяпервый расход в ранжированном ряду, если он превышает последующий для весеннихполоводий не менее чем на 10-15%, а для дождевых паводков - 20-30% [57];

независимо отдлины ряда гидрометрических наблюдений за максимальными расходами водынеобходимо выполнять параллельные расчеты как по статистическим методам, так ис применением генетических и эмпирических формул;

выборрек-аналогов по СНиП 2.01.14-83для использования данных по ним при оценке репрезентативности рядовгидрометрических наблюдений и в расчетных формулах определения максимальныхрасходов воды сопряжен с необходимостью проведения для водосборов аналога ипроектируемого моста тщательного анализа, гидрогеологических условий и другихфакторов, способных существенно искажать величину естественного речного стока(регулирование стока, сбросы, изъятие на орошение и другие нужды); основноевнимание при учете всех нормативных условий выбора рек-аналогов должно бытьсосредоточено на обоснованности доказательств однородности условий формированиястока;

учитывая, чтоконкретные количественные, временные и пространственные критерии рекомендуемых СНиП2.01.14-83 условий выбора рек-аналогов не нормированы, а такжекраткосрочность проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий мостовыхпереходов, максимальные мгновенные расходы воды дождевых паводков на реках СССРцелесообразно определить по редукционной формуле (46) и формуле предельнойинтенсивности формуле (48) СНиП 2.01.14-83с параллельными расчетами по формуле(7.34), результирующей опыт и проведение линейныхинженерно-гидрометеорологических изысканий, а также по линейно-региональнымнормам стока (см. п. 7.6).

Приневозможности выявления преимущественного влияния весеннего половодья илидождевого паводка на работу малых и средних мостов в районах с недостаточнымиданными стационарных гидрометрических наблюдений (или при полном их отсутствии)следует производить параллельные расчеты как максимального стока от весеннегополоводья, так и дождевых паводков.

5. На расчетныевеличины максимальных расходов и уровней воды могут оказывать значительныевлияния различные факторы естественного и искусственного регулированиямаксимального стока, которые могут претерпевать в многолетнем периодесущественные изменения за счет: уменьшения или увеличения степени залесенности,закарстованности, заболоченности и других характеристик подстилающейповерхности; возникновения особо редких и неблагоприятныхгидрометеорологических условий формирования максимального стока (промерзаниеповерхности стекания, ледообразования, заторы и другие условия); развития новыхили свертывание существующих видов различной хозяйственной деятельности наводосборе и в долинах рек.

При определениимаксимальных расходов воды различного происхождения количественную оценкувлияния факторов естественного и искусственного регулирования максимальногостока следует выполнять с учетом их возможных изменений в период расчетногосрока службы сооружений мостового перехода.

Состав ипродолжительность инженерно-гидрометеорологических изысканий мостового переходапри планировании и организации их проведения должны определяться в зависимости or степени изученности района и его водоопасности [12, 5] применительно к ведомственным нормативным и справочнымдокументам.

6. Длягидрологических расчетов независимо от методов их выполнения и степениизученности района необходимы следующие исходные материалы:

выкопировка изтопографических карт водосборного бассейна исследуемой реки с обозначениемосновной гидрографической сети, горных хребтов, общих и частных водоразделов,населенных пунктов, водпостов и метеостанций;

таблица исходныхданных по расположению, периоду и составу наблюдений на водпостах иметеостанциях;

планводосборного бассейна реки с нанесением: ситуации, водоразделов, водпостов и другихпунктов гидрометеорологических наблюдений (включая морфостворы), характерныхотметок водоразделов, озер, болот, бессточных емкостей, селеобразующих очагов,ледников, порогов, урезов основной реки и ее притоков, а также вариантов трассымостового перехода. На нем должны быть приведены исходные данные по величине:площади бассейна, длины реки от истока до створа мостового перехода, среднийуклон реки от истока, площади (км², %), занятые лесом, пашней,озерами, болотами, бессточными емкостями, селеобразующими очагами, марями,карстовыми образованиями;

для горных иселевых водотоков продольный профиль реки от истока с указанием расстояний,отметок переломов продольного профиля, средних уклонов по участкам и створовсуществующих и проектируемых переходов и водпостов. С продольным профилемсовмещают график нарастания площади водосбора;

принеобходимости выполнения расчетов по нескольким мостовым переходам, находящимсяна проектируемой дороге, необходимо составление сводного плана водосборныхбассейнов и общей ведомости исходных по ним данных.

7. Капитальныемостовые переходы рассчитывают на воздействие паводков, максимальные ординатыгидрографов которых (максимальные расходы) имеют ежегодную вероятностьпревышения, приведенную в табл. 7.1.

Следует иметь ввиду, что рекомендации, приведенные в примечании к табл. 7.1 с тремя и четырьмя крестами, опытомтранспортного строительства не апробированы, не применялись ранее и внесены в СНиП 2.05.03-84 без обоснований.

В расчетахследует принимать паводки того происхождения, при котором создаются наиболеенеблагоприятные условия работы мостового перехода.

Если длязаданного значения вероятности превышения величина максимальной ординатыгидрографа ливневого (т.е. более короткого) паводка больше чем для снегового,то необходимо проводить по снеговому паводку дополнительные расчеты, длякоторых длительность стояния уровня, размывы под мостами, фильтрация черезнасыпь и др. или объем стока могут оказаться определяющими, т.е. вызватьнаиболее неблагоприятные условия.

Расчетжелезнодорожных мостовых переходов на два расхода (расчетный Q_Р и наибольший Q_max) позволяютдифференцировать запасы в размерах сооружений в зависимости от частотыповторяемости гидрологических условий. При этом наибольший расход какповерочный позволяет учесть гидрологические особенности района проложениядороги по его водоопасности. Территория СССР может быть районирована на четырезоны водоопасности [5],характеризуемые коэффициентом вариации С_n наибольших ежегодных расходов воды: I - малой, II - средней, III - наибольшей иIV - наибольшей (рис. 7.1).

Таблица 7.1

* При расчетах бровок земляногополотна, незатопляемых регуляционных сооружений и оградительных дамб руселблуждающих рек для железных дорог III категории вероятность превышениямаксимального расхода при наибольшем паводке следует принимать 0,33%.

** Если по технологическимпричинам предприятий перерыв в движении не допускается, вероятность превышенияследует принимать равной 1%.

*** В районах с малоразвитой сетьюавтомобильных дорог для сооружений, имеющих особо важное народнохозяйственноезначение, при технико-экономическом обосновании вероятность превышениядопускается принимать 0,33 вместо 1 % и 1 вместо 2%.

**** В районах сразвитой сетью автомобильных дорог для автодорожных малых мостов и труб притехнико-экономическом обосновании вероятность превышения допускается принимать2 вместо 1%, 3 вместо 2%, 5 вместо 3%, а для труб на дорогах II-с и III-c категорий - 10%.

К сожалению,принципы, заложенные в расчет на два расхода в СНиП 2.05.03-84, хотя и декларируются, но практическиполностью не выдерживаются (например, размывы рассчитывают только на Q_Р, бровку земляного полотна назначают только по Q_max и т.д.).

8. Если вблизипроектируемого мостового перехода имеются инженерные сооружения или объектывозможного подтопления, то необходимо проверить условия их функционирования припропуске мостовым переходом расчетных расходов воды этих сооружений и мостовогоперехода.

В расчетеследует принимать, что указанные расходы проходят в первый год постройкимостового перехода.

Если инженерныесооружения находятся выше мостового перехода, то поверочный расчет производят впредположении, что он оказывает влияние как неразрушенный.

При расположенииинженерных сооружений ниже мостового перехода состояние мостового перехода(разрушен или неразрушен) в поверочном расчете принимают в зависимости отнаиболее неблагоприятного его воздействия на инженерные сооружения.

В случаенарушения норм эксплуатации сооружений в зоне влияния мостового переходаследует принимать для его проектирования более редкую вероятность превышения,чем указанную в табл. 7.1.

9.Мостовые переходы, расположенные в нижних бьефах капитальных плотин, нужнорассчитывать на пропуск расхода воды, вероятностью превышения не болеетребуемой СНиП2.06.01-86 [79] для основногорасчетного случая в зависимости от класса сооружения:

класс сооружения................................................... I             II              III          IV

вероятностьпревышения, %................................. 0,1         1,0            3,0         5,0

При этомрасчетный расход воды для мостового перехода следует определять с учетомраспластывания паводка (см. п. 8.3).

Увеличение (посравнению с указанными в табл. 7.1)расчетных расходов можно ожидать при проектировании мостовых переходов нижеплотин I класса.

10. Припроектировании мостовых переходов по капитальности, сроку службы или другимпоказателям, отличающимся от рассматриваемых в СНиП 2.05.03-84, вероятности расчетного паводка могутбыть приняты отличные от требуемой нормами. В этом случае за искомую следуетпринимать вероятность, приводящую при отсутствии других требований к минимумустроительно-эксплуатационных затрат. Методика расчета оптимальной вероятностипревышения паводка приведена в [91].