Приложение Е (справочное). Исходные данные и основные положения проектирования русловых карьеров нерудных строительных материалов

Приложение Е
(справочное)

Исходные данные и основные положения проектирования русловых карьеров нерудных строительных материалов

Речные карьеры нерудных строительных материалов (НСМ) - песок, гравий и песчано-гравийная смесь - получили широкое распространение в строительной практике в связи с высокими рентабельностью и качеством добываемого материала. Особенно эффективно устройство русловых карьеров при возведении пойменных насыпей подходов к мостам и других сооружений мостовых переходов.

Данные инженерно-геологических изысканий о мощности руслового аллювия (песок, гравий, песчано-гравийная смесь), его простирании по длине реки (в том числе и на пойменных участках) позволяют принять принципиальное решение о возможности размещения руслового карьера в пределах рассматриваемого участка реки.

Основными исходными данными при проектировании руслового карьера являются:

1) материалы инженерно-геологических изысканий;

2) годовые и общий объемы добычи аллювия;

3) начало и календарные планы производства работ;

4) организация, ведущая разработку грунта; применяемые механизмы, технологические схемы;

5) карта-схема расположения существующих и проектируемых мостовых переходов, переходов нефтегазопроводов, водозаборов и других искусственных сооружений (их высотные отметки), ведомственных водомерных постов, промерных поперечников и гидростворов;

6) местоположение ближайших постов Гидрометеослужбы, состав и периоды наблюдений;

7) планы русловых съемок, продольные и поперечные профили за разные годы;

8) уклоны свободной поверхности потока, скорости течения, водомерные графики, расходы воды за разные годы, гидрографы, данные о стоке наносов, средние и максимальные глубины воды в русле;

9) сведения о деформациях берегов, повреждениях сооружений;

10) данные исследований природоохранного назначения.

Первоначальное назначение расчетных геометрических размеров карьера осуществляется на основе данных геологических изысканий и планируемого общего объема добычи грунта. Затем выполняется подробный расчет - прогноз деформаций руслового карьера по методике МАДИ. При этом определяется критический (самый низкий) продольный профиль карьера на всем протяжении его зоны влияния.

В случае возникновения опасности подмыва существующих или проектируемых сооружений, расположенных в зоне влияния карьера, корректируются исходные данные расчета: изменяется глубина разработки карьера, его длина, местоположение, объем добычи. Кроме того, в некоторых заданных створах (например, у водозаборов) понижение уровня воды не должно превышать его предельно допустимого значения.

Расчет может выполняться компьютерным подбором. Одним из решений может оказаться отказ от разработки руслового карьера.

Карьеры нерудных строительных материалов (песок, песчано-гравийная смесь) предпочтительно располагать на пойменных участках речных долин ниже створа проектируемого мостового перехода.

Наилучший вариант размещения руслового карьера вблизи мостового перехода - непосредственно ниже зоны растекания потока за мостом (рисунок Е.1), в месте отложения наносов, выносимых из зоны подмостового размыва. При этом глубина разработки карьера не должна превышать максимальную глубину общего размыва под мостом.

Рисунок Е.1 - Схема размещения руслового карьера в нижнем бьефе мостового перехода и его допустимого приближения к оси моста

Известно, что наибольший объем грунта вымывается под мостом при достижении нижнего предела размыва, вызываемого длительным, постоянным воздействием водного потока при максимальном уровне расчетного паводка. При этом объем вымываемого под мостом грунта, откладывающегося ниже по течению, равен

,

где - длина зоны сжатия потока перед мостом;

- длина зоны растекания потока за мостом;

B - ширина русла при уровне средней межени;

- максимальная глубина общего размыва.

Изъятие этого объема грунта не приведет к изменению продольного профиля реки в значительном удалении от моста вниз по течению. В то же время отметки дна в зоне отложения наносов понизятся и улучшатся условия для судоходства.

На основании имеющихся исходных данных (характеристик мостового перехода и реки) длины зон сжатия и растекания определяются по эмпирическим зависимостям [3, 18].

Длина проектируемого карьера (рисунок Е.1) глубиной определяется по формуле

,

где - коэффициент уноса - отношение фактического объема грунта, который необходимо разработать в подводном карьере, к требуемому объему добычи грунта W.

Если объем карьера = , то весь объем изъятия руслового аллювия будет полностью компенсирован продуктами общего размыва под мостом, без нарушения бытового дна русла ниже карьера по течению.

При > простирание карьера увеличивается в низовую сторону. Вымываемый при этом под мостом грунт лишь частично компенсирует объем его изъятия в карьере. Дно русла ниже карьера (по течению) обязательно будет размываться. Величина этого размыва должна определяться расчетом для оценки прогнозируемых условий работы инженерных сооружений, расположенных ниже по течению.

Что касается безопасности сооружений только мостового перехода, то размещение руслового карьера по отношению к створу моста (выше, ниже по течению или непосредственно на участке мостового перехода) не имеет значения в случае, когда глубина разработки карьера не превышает расчетную максимальную глубину, возникающую в створе моста под воздействием общего размыва. При этом прогноз деформаций русла выше и ниже карьера для оценки их влияния на другие речные сооружения по-прежнему необходим.

Расчеты русловых карьеров включают в себя как экономическое, так и техническое обоснование допустимости и целесообразности разработки карьера, с учетом возможных опасных явлений (для сооружений, существующих, строящихся и проектируемых на берегах и в русле реки), возникающих при названных выше обязательных русловых деформациях.