Основные положения по гидрологическому обоснованию укреплений откосов

Для оценки устойчивости укреплений откосов земляного полотна и обеспечения их надежной работы требуется выполнение соответствующих инженерно-гидрометеорологических обоснований. Это обоснования для типовых укреплений состоят в определении расчетных гидрометеорологических параметров, сопоставлении их с допускаемыми для различных типов защитно-несущих конструкций и выборе последних с целью назначения в проектах строительства автомобильных дорог, мостовых переходов, регуляционных и откосоукрепительных сооружений [ 41, 42, 43].

Перед использованием индивидуальных и новых конструкций укреплений необходимо провести не только конструктивные расчеты и расчеты на общую устойчивость, но и гидравлические и гидрометеорологические обоснования, а также определить соответствующие критерии условий их работы. Именно это требование и обусловливает обязательное выполнение инженерно-гидрометеорологических обоснований и выработку критериев применимости индивидуальных конструк ций, в том числе тех, которые рассматриваются в настоящей работе.

К числу главных и первоочередных вопросов, подлежащих рассмотрению в требуемых гидрометеорологических обоснованиях, следует отнести выявление факторов возможных гидрометеорологических воздействий, последствий их проявления, расчетных гидрометеорологических величин заданной вероятности превышения этих воздействий и оценки несущей способности укрепительных сооружений под непосредственным влиянием расчетных величин гидрометеорологических факторов.

При выявлении факторов гидрометерологических воздействий необходимо учитывать их происхождение и возможное развитие во времени, определяющем срок службы возводимого сооружения. Следует выделять факторы естественного происхождения, определяемые развитием природных гидрометеорологических процессов в конкретном регионе и на конкретном объекте проектирования, строительства и реконструкции. При этом нужно учитывать, что факторы, определяемые развитием природных гидрометеорологических явлений, могут быть изменены или вызваны под влиянием таких отрицательных процессов, как оползни, обвалы, эрозия, наледеобразование. Таковы заторы русл рек, их искривление, временное уменьшение (увеличение) пропускной способности и другие последствия.

К дополнительным факторам могут быть отнесены такие, которые выявляются в результате хозяйственной деятельности человека в руслах и на поймах рек, а также на склонах водосборов. Эти факторы способны в значительной степени изменить первоначальные расчетные гидрометеорологические характеристики природных факторов и вызвать деформации укрепительных конструкций. К их числу могут быть отнесены: плотины гидроэлектростанций и других сооружений, дноуглубления русл, попятный размыв при заборе грунта из нижележащих участков реки, террасирование склонов, слив воды вдоль пойменных насыпей значительного протяжения и т.д.

Действие факторов естественного и искусственного происхождения необходимо оценивать не только по их расчетным величинам требуемой вероятности превышения, но и по времени их развития. Расчетные величины этих факторов могут иметь свое проявление не только в период эксплуатации укрепительных сооружений, но и в период их строительства. Требуемые строительными нормами критерии вероятности превышения для дорог и мостов определяют только равнопрочность сооружений одинаковой капитальности и являются прогнозируемыми, а для укрепительных сооружений они вообще не нормированы. В период службы укрепительных сооружений, кроме расхода воды могут наблюдаться паводковые или иные виды гидрометеорологических воздействий. Существуют такие водоопасные регионы, в которых расчетные или близкие к ним величины гидрометеорологических воздействий возникают каждые 3-4 года (Читинская область и другие районы Дальнего Востока) либо по нескольку раз в год (Северная Индия, Непал).

Учет такого многократного воздействия гидрометеорологических факторов на устойчивость укрепительных сооружений должен производиться на величины более редких вероятностей превышения, чем принимаемые в строительных нормах для паводковых воздействий.

Остальные виды гидрометеорологических воздействий для оценки равнопрочности одинаковых по капитальности укрепительных сооружений рекомендуется нормировать критериями вероятности превышения, регламентированными строительными нормами.

Особое внимание при оценке устойчивости, укрепительных сооружений против паводковых воздействий следует уделять местным искривлениям водной поверхности, которые возможны при переменных волновых явлениях, подпоре и набеге волны на откосы земляного полотна от динамического воздействия потока.

Верхняя часть откосных укреплений и примыкающие к ним поверхности дорожного полотна в виде обочин должны быть предохранены от ударной силы дождя и стекающих дождевых вод. Эти воды, попадая под откосные укрепления способны вымывать мелкие частицы подстилающего грунта. А вследствие этого поверхность укрепления может приобретать волнистое очертание и деформироваться.

Одним из ответственных участков укрепления является его низовая часть, примыкающая к поверхности земли или нисходящая в деформируемую часть русла. Продольное течение вдоль низовой части укрепления способно размывать грунты, примыкающие к концевой части откосного укреплениями деформировать его. Это одно из распространенных видов разрушений, которое подлежит более детальному гидравлико-гидрологическому изучению и обоснованию соответствующих мероприятий по его предотвращению. К сожалению, во многих проектах, а также при выработке условий применимости новых индивидуальных конструкций этот фактор детально не исследуется и не учитывается в должной мере.

Универсальность применения ряда индивидуальных укреплений во многом сдерживается тем, что эти укрепления не всегда можно использовать в условиях постоянного (или длительного более 20 суток) подтопления, как по их недостаточной устойчивости, так и по сложности производства строительных работ. В ряде типов укрепления не в полной мере учитываются сила и частота волновых воздействий, что является одной из распространенных причин их разрушения.

Откосные сооружения и способы их строительства могут при недостаточном их инженерно-гидрометеорологическом обосновании оказывать негативное влияние на окружающую среду. Поэтому этим вопросам необходимо уделять большее внимание. Наряду с капитальными откосными укреплениями в практике дорожного строительства применяются укрепления временного типа. Их устраивают для быстрого восстановления дорог от размывов, а также для укрепления временных и вспомогательных сооружений. Однако до настоящего времени методы их гидрологического обоснования не получили развития и требуют дальнейших исследований.

Наиболее полно теоретические основы по учету негативного влияния факторов гидрометеорологических воздействий при проектировании, строительстве и реконструкции автомобильных дорог, включая и укрепительные сооружения, нашли свое отражение в соответствующих методических рекомендациях Союздорпроекта.