Инженерное обустройство территории. Часть II
Учебное пособие содержит сведения об основных видах инженерных сооружений, связанных с использованием земли. Рассмотрены элементы автомобильной дороги и комплекс инженерных сооружений и устройств, предназначенных для улучшения условий жизни в сельской местности.
Гидротехнические сооружения
сооружения, предназначенные для использования водных ресурсов (рек, озёр, морей, грунтовых вод) или для борьбы с разрушительным действием водной стихии. В зависимости от места расположения Г. с.
могут быть морскими, речными, озёрными, прудовыми. Различают также наземные и подземные Г. с.
В соответствии с обслуживаемыми отраслями водного хозяйства Г. с. бывают: водноэнергетические, мелиоративные, воднотранспортные, лесосплавные, рыбохозяйственные, для водоснабжения и канализации, для использования водных недр, для благоустройства городов, спортивных целей и др.
Различают Г. с. общие, применяемые почти для всех видов использования вод, и специальные, возводимые для какой-либо одной отрасли водного хозяйства.
К общим Г. с. относятся: водоподпорные, водопроводящие, регуляционные, водозаборные и водосбросные.
Водоподпорные сооружения создают напор или разность уровней воды перед сооружением и за ним. К ним относятся: плотины (См. Плотина) (важнейший и наиболее распространённый тип Г.
с.), перегораживающие речные русла, и речные долины, поднимающие уровень воды, накапливаемой в верхнем бьефе, дамбы (См. Дамба) (или валы), отгораживающие прибрежную территорию и предотвращающие её затопление при паводках и половодье на реках, при приливах и штормах на морях и озёрах.
Водопроводящие сооружения (водоводы) служат для переброски воды в заданные пункты: Каналы, гидротехнические туннели (См. Гидротехнический туннель), лотки (См. Лоток), Трубопроводы.
Некоторые из них, например каналы, из-за природных условий их расположения, необходимости пересечения путей сообщения и обеспечения безопасности эксплуатации требуют устройства других Г. с., объединяемых в особую группу сооружений на каналах (Акведуки, Дюкеры, мосты, паромные переправы, заградит, ворота, Водосбросы, Шугосбросы и др.).
Регуляционные (выправительные) Г. с. предназначены для изменения и улучшения естественных условий протекания водотоков и защиты русел и берегов рек от размывов, отложения наносов, воздействия льда и др.
При регулировании рек используют струенаправляющие устройства (полузапруды (См. Полузапруда), щиты, дамбы и др.), Берегоукрепительные сооружения, ледонаправляющие и ледозадерживающие сооружения.
Водозаборные (водоприёмные) сооружения устраивают для забора воды из водоисточника и направления её в водовод. Кроме обеспечения бесперебойного снабжения потребителей водой в нужном количестве и в требуемое время, они защищают водопроводящие сооружения от попадания льда, шуги, наносов и др.
Водосбросные сооружения служат для пропуска излишков воды из водохранилищ, каналов, напорных бассейнов и пр. Они могут быть русловыми и береговыми, поверхностными и глубинными, позволяющими частично или полностью опорожнять водоёмы. Для регулирования количества выпускаемой (сбрасываемой) воды водосбросные сооружения снабжают гидротехническими затворами (См.
Гидротехнический затвор). При небольших сбросах воды применяют также водосбросы-автоматы, автоматически включающиеся при подъёме уровня верхнего Бьефа выше заданного. К ним относятся открытые водосливы (без затворов), водосбросы с автоматическими затворами, сифонные водосбросы.
Специальные Г. с. — сооружения для использования водной энергии — здания гидроэлектрических станций (См.
Гидроэлектрическая станция), напорные бассейны и др.; сооружения водного транспорта — судоходные Шлюзы, Судоподъёмники, Маяки, и др.. сооружения по обстановке судового хода, плотоходы, бревноспуски и пр.; портовые сооружения — Молы, Волноломы, Пирсы, причалы, Доки, Эллинги, Слипы и др.; мелиоративные — магистральные и распределительные каналы, шлюзы-регуляторы на оросительных и осушительных системах; рыбохозяйственные — рыбоходы, рыбоподъёмники, рыбоводные пруды и т.п.
В ряде случаев общие и специальные сооружения совмещают в одном комплексе, например водосброс и здание гидроэлектростанции (т. н. совмещенная ГЭС) или др.
сооружения для выполнения нескольких функций одновременно. При осуществлении водохозяйственных мероприятий Г. с., объединённые общей целью и располагаемые в одном месте, составляют комплексы, называемые узлами Г.
с. или гидроузлами (См. Гидроузел).
Несколько гидроузлов образуют водохозяйственные системы, например энергетические, транспортные, ирригационные и т.п.
В соответствии с их значением для народного хозяйства Г. с. (объекты гидротехнического строительства) в СССР делятся по капитальности на 5 классов.
К 1-му классу относятся основные постоянные Г. с. гидроэлектрических станций мощностью более 1 млн.
квт; ко 2-му — сооружения ГЭС мощностью 301 тыс. — 1 млн. квт, сооружения на сверхмагистральных внутренних водных путях (например, на р.
Волге, Волго-Донском канале им. В. И.
Ленина и др.) и сооружения речных портов с навигационным грузооборотом более 3 млн. условных т; к 3-му и 4-му классам — сооружения ГЭС мощностью300 тыс. квт и менее, сооружения на магистральных внутренних водных путях и путях местного значения, сооружения речных портов с грузооборотом 3 млн.
условных т и менее. К 5-му классу относятся временные Г. с.
Объекты мелиоративного строительства также делятся по капитальности на 5 классов. В зависимости от класса в проектах назначают степень надёжности Г. с., т.
е. запасы их прочности и устойчивости, устанавливают расчётные максимальные расходы воды, качество стройматериалов и т.п. Кроме того, по классу капитальности Г.
с. определяется объём и состав изыскательских, проектных и исследовательских работ.
Характерные особенности Г. с. связаны с воздействием на Г.
с. водного потока, льда, наносов и др. факторов.
Это воздействие может быть механическим (статические и гидродинамические нагрузки, суффозия грунтов и др.), физико-химическим (истирание поверхностей, коррозия металлов, выщелачивание бетона), биологическим (гниение деревянных конструкций, истачивание дерева живыми организмами и пр.). Условия возведения Г. с.
осложняются необходимостью пропуска через сооружения в период их постройки (обычно в течение нескольких лет) т. н. строительных расходов реки, льда, сплавляемого леса, судов и пр.
Для возведения Г. с. необходима широкая механизация строительных работ.
Используются преимущественно монолитные и сборно-монолитные конструкции, реже сборные и типовые, что обусловливается различными неповторяющимися сочетаниями природных условий — топографических, геологических, гидрологических и гидрогеологических. Влияние Г. с., особенно водоподпорных, распространяется на обширную территорию, в пределах которой происходит затопление отдельных земельных площадей, подъём уровня грунтовых вод, обрушение берегов и т.п.
Поэтому строительство таких сооружений требует высокого качества работ и обеспечения большой надёжности конструкций, т.к. аварии Г. с.
вызывают тяжёлые последствия — человеческие жертвы и потери материальных ценностей (например, аварии плотины Мальпассе во Франции и водохранилища Вайонт в Италии привели к человеческим жертвам, разрушению городов, мостов и промышленных сооружений).
Совершенствование Г. с. связано с дальнейшим развитием гидротехники (См.
Гидротехника), особенно теоретических и экспериментальных исследований воздействия воды на сооружения и их основания (гидравлика потоков и сооружений, фильтрация), с изучением поведения скальных и нескальных грунтов в качестве основания и как материала сооружений (Механика грунтов, Инженерная геология) с разработкой новых типов и конструкций Г. с. (облегчённые высоконапорные плотины, приливные ГЭС и др.), требующих меньших затрат времени и средств на их возведение.
к содержанию ↑Краткие сведения о различных инженерных сооружениях
Инженерные сооружения могут быть наземные и подземные, надводные и подводные; к ним относятся: мосты, путепроводы, эстакады, водопропускные трубы, дамбы, различные плотины, автомобильные и железнодорожные дороги, аэродромы и т.п.
Наиболее распространенными инженерными сооружениями являются дороги, представляющие собой сухопутные транспортные магистрали, связывающие населенные пункты, а также различные объекты общественного, культурного и жилого назначения, расположенные внутри населенного пункта.
Дороги, проходящие внутри населенного пункта, называются улицами. Дороги бывают автомобильные, железные, гужевые, велосипедные и пешеходные.
Автомобильные дороги относятся к линейным сооружениям. Их спецификой является большая протяженность строительной площадки и производство строительных работ узким подвижным фронтом. Строительство автомобильных дорог связано со сложными инженерно-геологическими условиями.
Автомобильные дороги делятся на пять категорий. К первым четырем категориям относятся дороги с твердым покрытием различного качества. Профилированные дороги, не имеющие покрытия, относятся к пятой категории.
Железные дороги являются таким же сложным, имеющим большую протяженность, инженерным сооружением, требующим большой работы различных инженерных подразделений.
Инженерные сооружения на дорогах. Дороги, как правило, проходят по пересеченной местности, на которой могут быть овраги, реки, другие автомобильные дороги и т.п. Земляное полотно автомобильной и железной дороги оборудуют для защиты от размыва поверхностными водами специальными водоотводящими системами: трубами, лотками и т.п.
Для перехода дорог через различные преграды служат мосты, путепроводы, эстакады и т.п.
Для строительства инженерных сооружений (труб, мостов, путепроводов и т.п.) применяют бетон, железобетон, дерево, сталь и другие материалы.
Инженерные сооружения на чертежах генеральных планов населенных мест вычерчивают в виде условных изображений по ГОСТ 21.204—93.
Условные графические обозначения и изображения транспортных сооружений и устройств, Условные графические обозначения и изображения проектируемых транспортных сооружений и устройств на планах выполняют в соответствии с табл. 17.1.1.
Размер шрифта для обозначения путей, парков и стрелочных переводов должен быть на один два номера больше, чем размер шрифта, принятого для размерных чисел на том же чертеже, но не более 5 мм.
Техническую категорию указывают, при необходимости, римской цифрой в кружке диаметром 10мм.
В условных графических обозначениях мостов, путепроводов, путей подвесных дорог расстояния между опорами, размеры опор и др. переменные параметры принимают по фактическим данным.
- Чертежи инженерных сооружений
9.2 Искусственные сооружения
Искусственные сооружения возводятся на пересечениях железных дорог с реками, ущельями, другими дорогами, с обвалоопасными или лавиноопасными участками. К ним относят мосты, виадуки, эстакады, путепроводы, водопропускные трубы, фильтрующие насыпи, лотки, дюкеры, тоннели, подпорные стенки, противообвальные галереи, дамбы, барражи, трансбордеры.
Мосты устраиваются при пересечении железных дорог с реками, каналами, ручьями, ущельями, оврагами. Они бывают каменные, металлические, бетонные, железобетонные и деревянные. Мост (рис.
9.6) состоит из опор и пролетных строений балочной, арочной или висячей конструкции. Они могут быть разводными или подвешенными для пропуска судов на крупных реках. Береговые опоры моста называются устоями, а промежуточные — быками.
Нижняя часть устоев, находящихся в земле называется фундаментом, а верхняя часть, на которую устанавливаются пролетные строения, — исходной частью. Конец насыпи вокруг устоев моста называется конусами и обычно тщательно укрепляется от размыва.
Мосты бывают также одно-, двух-, трех- и многопролетными (по числу промежуточных опор). Расстояние в свету между противоположными устоями однопролетного моста называется отверстием моста. В многопролетных мостах отверстием моста является сумма расстояний между отдельными опорами.
Пролетное строение моста состоит из главных ферм, связей между ними, проезжей части и мостового полотна, включающего в себя рельсы, шпалы, балласт, деревянные или металлические поперечины, охранные и противоугонные устройства, боковые тротуары, настил, перила, системы водоотвода, обогрева, освещения. Путь на пролетных строениях укладывается на щебеночном балласте, на деревянных поперечинах или металлических поперечниках (особо крупные металлические мосты), на железобетонных плитах.
При расположении проезжей части моста на уровне верхнего пояса фермы мост называется с «ездой поверху» (рис. 9.6, а); при расположении на уровне нижнего пояса — «с ездой понизу» (рис. 9.6, б).
Мост с ездой посередине показан на рис. 9.6, в, а висячий мост — на рис. 9.6, г.
Все железнодорожные мосты подразделяются на классы в зависимости от их грузоподъемности, под которой понимается наибольшая нагрузка, которую может выдержать мост при условии обеспечения безопасности движения поездов.
Для прокладки железнодорожного пути в горной местности строятся тоннели вместо возведения дорогостоящих высоких насыпей или очень глубоких выемок. Тоннели, представляющие собой горизонтальное или наклонное подземное сооружение, строят под один, а иногда под два пути. По значимости они, как и мосты, — наиболее ответственные и дорогие искусственные сооружения в путевом хозяйстве, а по условиям эксплуатации — сложнее мостов.
В плане тоннель может располагаться на прямой и на кривой, в ряде случаев строят петлевые и спиральные тоннели. Продольный профиль тоннелей может быть одно- и двухскатным (с уклоном в обе стороны от середины тоннеля). По условиям водоотвода расположение тоннеля на горизонтальных участках не допускается.
При большой длине и расположении тоннеля на кривых требуется снижение уклона пути.
Около половины всех искусственных сооружений составляют трубы (рис. 9.7) диаметром от 2 до 6 м, в насыпях при проходе через них малых водотоков, действующих периодически. Наряду с одоноочковыми трубами применяются двух- и трехочковые трубы, а в отдельных случаях — и четырехочковые.
Трубы применяют также при прокладке местных дорог через насыпь. Трубы бывают бетонные, железобетонные, каменные и металлические.
На пересечении железной дороги с глубокими оврагами, лощинами, горными ущельями строятся виадуки (рис. 9.8). Виадуки делают многопролетными на высоких опорах, часто на уклонах и криволинейных участках пути вдоль склона горы.
Виадуки бывают арочные, балочные и рамные, изготавливаются из камня, бетона, железобетона и металла. Вместо высоких насыпей строятся также мосты-эстакады и акведуки (рис. 9.9), т.е.
мосты с лотками под водоток (оросительный канал, водопровод). Для пропуска малых водотоков, например оросительных каналов, под путем в неглубоких выемках делают дюкеры (рис. 9.10) с колодцами по его концам.
На крутых косогорах, а также у берегов рек и морей строятся подпорные стенки из камня, бетона, железобетона. Они могут быть монолитными или сборными (из свай, стоек, плит).
В местах пересечения рек для предохранения земляного полотна и искусственных сооружений от размывов устраиваются дамбы и траверсы. Дамбы отводят поток воды от насыпи, предохраняют от подмыва береговые устои и обеспечивают более спокойный проход высоких вод через отверстие моста. Траверсы сооружаются с обеих сторон насыпи для предотвращения течения воды вдоль насыпи.
Следующая