Страница 6: ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000. Регулирования русл речек Нормы проектирования ВБН В.2.4-33-2.3-03-2000 (40596)

В таблиці 5 значення коефіцієнта наводиться для шпор і дамб з вертикальним закладанням укосу , розміщених під кутом до напрямку течії.

Якщо напірний укіс шпори має закладання , а в плані споруда становить з напрямком течії деякий кут , то для розрахунку замість формули (53) слід користуватися загальним виразом

,(58')

де і - множники, значення яких слід приймати за таблицями 6 і 7 залежно від кута і закладання .

Таблица 6 - Значення коефіцієнта

Таблица 7 - Значення коефіцієнта

Примітка. При двосторонньому стисненні потоку (споруди від обох берегів) значення коефіцієнта , наведені в таблиці 5, слід зменшити в 1,3 раза.

Наближений метод розрахунку за формулою (53) можна застосовувати для орієнтовного визначення максимальної глибини у поперечних споруд тільки за умови, що протилежний берег мало розмивається (або закріплений від розмивання) і русло буде мати сталу ширину.

9.13 Якщо поперечні споруди зводяться тільки вздовж одного берега, а сама річка блукає по широкій заплаві, розбиваючись на окремі рукави, то розрахунок глибини розмивання виконувати за викладеною нижче методикою.

1. Мінімальна довжина шпори повинна бути не менше

или .(59)

1. Загальна довжина шпори складається з довжин робочої (головної) та неробочої (кореневої) частин

.

Робоча довжина становить

,(60)

або при

.(61)

Початкову пересуваючу швидкість при приймаємо такою, що відповідає умовам формування природного русла при середньому діаметрі фракцій наносів, які потік волочить у паводок. Пересуваючу швидкість при беруть для найдрібніших фракцій грунтів, що складають тіло шпори або укосу берега, до якого прилягає корінь шпори.

Приймаючи, наприклад, і при (), одержимо

.(61')

Отже, довжина шпори, встановленої для запобігання розмивання берега, повинна бути не менше чотирикратної середньої глибини.

9.14 Довгі шпори відхиляють потік далеко від берега. Тому кореневу частину дамб, на яку потік не діє, можна зводити без кріплення укосу.

9.15 Для зменшення глибини розмивання закладення напірних укосів дамб і шпор слід приймати не менше і розміщувати шпори стосовно напрямку потоку під кутом не більше .

Приклади розрахунків глибини розмиву біля поперечної щпори та гідравлічних розрахунків масивних шпор наведено в додатку К.

Гідравлічний розрахунок наскрізних шпор

9.16 Наскрізні споруди застосовуються на річках з легкорозмивним піщаним руслом і великим вмістом наносів у потоці.

Найбільш ефективним є шпори і дамби з паль, встановлені нормально до потоку. Шпори висувають у річку на таку довжину, при якій забезпечувався б плавний підхід потоку до греблі або моста, або захист заданої ділянки берега від розмивання.

9.17 При розрахунку русла, який повинен передувати розрахунку шпор, за руслоформуючу витрату приймається від 3% до 10% забезпеченості.

9.18 Гідравлічним розрахунком визначається: відношення площі живого перерізу, що займають палі, до площі живого перерізу потоку, який перекривається шпорою (F1:F) - "забудова шпори", висота перепаду за шпорою, глибина розмивання дна в створі паль, середня швидкість потоку нижче наскрізної шпори, довжина першої та подальших шпор, середня швидкість потоку між шпорами і уклон поверхні води між ними.

Примітка. Ефективний вплив системи наскрізних шпор на потік і рівномірне відхилення потоку від берега, що розмивається, а також для запобігання підмиванню і руйнуванню самих шпор необхідно розмістити шпори в системі таким чином, щоб на кожній шпорі був би однаковий перепад Z, що досягається поступовим висуванням шпори порівняно з попередньою до тих пір, поки не буде охоплена необхідна ширина забудови прибережної смуги.

9.19 Приклад гідравлічного розрахунку наскрізної шпори.

1. Вихідні дані. Витрата річки забезпеченістю 3% становить 6144. Ширина стійкого в плані русла при заданій витраті В=540 м.
2. Наскрізні шпори передбачають з метою виправлення русла на підході до гідровузла, розміщеного в нижній течії річки, русло тут складене з дрібних піщаних наносів.

3 Довжина регульованої ділянки річки при двосторонньому водозаборі становить .

Середній радіус кривизни русла визначається за формулою (46)

.

Згідно з отриманими даними, за розрахунком здійснюється проектування виправної траси русла

• середня глибина на прямолінійній ділянці за формулою (26) буде

,

де и - для зарегульованого русла.

• середняя глибина на криволінійній ділянці визначається за формулою

.(62)

• найбільша глибина на кривій за формулою

. (63)

4 Забудова шпори визначається за формулою

, (64)

де - ширина зазору між стержнями;

- діаметр стержня, тоді

.

5 Місцева максимальна глибина розмивання біля голови шпори визначається за формулою

,(65)

де - середня глибина на кривій;

- місцева глибина розмивання у разі відсутності кріплення в голові шпори, що визначається за формулою

,(66)

де - коефіцієнт, що залежить від розмивності дна і форми паль і дорівнює при круглих паль і твердому дні 10; при піщаному дні, що розмивається, з середньою крупністю частинок - 4мм;

- коефіцієнт забудови шпори;

- середня побутова швидкість потоку до установки шпори.

При , - для пісків крупністю маємо

.

• максимальна місцева глибина в голові шпори за формулою (65)

;

• величина перепаду при k=4 для наносів d=0.14мм за формулою

(67) довжина палі визначається з виразу

,

где - довжина палі, м;

- максимальна глибина води біля шпори після розмиву дна, м;

- величина підпору, м;

- запас над горизонтом води; приймається рівним від 0,5 до 1,0 м;

- глибина забивання палі. Приймається рівною від 0,5 до 1,0;

- перепад, м.

6 Задаючись нерозмивною швидкістю , яка повинна бути біля берега, що захищається, визначаємо коефіцієнт при заданій середній величині забудови шпор , тоді

.

7 Шпори починають встановлювати вище місця розмиву, де швидкості приблизно рівні: , м/c. Тоді середня швидкість за першою шпорою буде

,(68)

м/c.

Швидкість за другою шпорою

.

Швидкість за подальшими шпорами обчислюються за формулою

.(69)

Значення швидкості , визначеної за формулою (69), повинно наближатися до заданої швидкості 0,75 м/с.

8 Довжина першої шпори визначається за формулою

,(70)

де - найбільша місцева глибина біля голови наскрізної шпори;

- закладання укосу грунту, що складає русло.

Перша шпора повинна бути коротшою і з меншою забудовою, ніж подальші.

9 Найбільша глибина біля голови шпори може бути 10 м і закладання укосу . Тоді довжина першої шпори буде становити близько 31 м.

Довжина подальших шпор при і розраховується за формулою

,(71)

де - довжина подальшої шпори;

- довжина попередньої шпори.

Маємо .

Довжина другої шпори при пологій кривизні берега не повинна бути менше

.

Довжина третьої шпори

.

На практиці довжину подальших шпор визначають, виходячи з контуру берегової лінії та запроектованої траси.

Відстань між шпорами визначається за формулою

, (72)

де довжина смуги вздовж берега, на яку поширюється дія шпори;

- довжина шпори;

- кут між напрямком потоку і дотичною до берега, дорівнює куту звалу .

Примітка. Формула (72) може застосовуватися для визначення довжини смуги вздовж берега, на яку поширюється дія системи шпор (тобто нижче останньої шпори). В цьому випадку у формулу (72) підставляють довжину для останньої (найнижчою за течією) шпори.

Оскільки забудова наскрізних шпор дуже збільшується внаслідок осідання сміття і плаваючих у річці дерев, забудова може бути збільшена до . Тоді відстань між шпорами повинна збільшуватися до двох довжин шпор; в даному випадку до 62 м, але не більше 80 м.

10 Розрахунок тетраедрів є аналогічним розрахунку наскрізних шпор з паль. Коефіцієнт забудови для тетраедрів може бути визначений за формулою

,(73)

де - кількість тетраедрів у шпорі;

- кількість стержнів в цьому тетраедрі;

- ширина (товщина) стержня тетраедра;

- довжина шпори;

- коефіцієнт нерівномірності розподілу стержнів в конструкції, який для

тетраедрів можна прийняти рівним 0,5.

Решту розрахунків провадять за формулами (67) - (69).

Основу наскрізних шпор в обов'язковому порядку слід закріпляти підстилками.

Розмір підстилок, тобто ширина в бік верхнього б'єфу, в бік річки і вниз за течією, повинен бути не менше

,(74)

де - глибина очікуваного найбільшого місцевого розмиву біля голови

шпоры, що визначається за формулою (66).

В розглянутому прикладі при і .

Отже, повна ширина підстилок біля голови буде складатися з ширини в бік верхнього б'єфу і нижнього б'єфу і становить 33 м. Ближче до берега величина розмивання, , зменшується, отже, буде зменшуватися і ширина кріплення дна у плані.

Проектування дамб обвалування

1. За умовами роботи і призначенням слід розрізняти незатоплювані та затоплювані дамби обвалування (рисунки 20, 21, 22).

Незатоплювані дамби обвалування не допускають переливання води через гребінь протягом всього року при нормальних і надзвичайних умовах експлуатації.

9.21 При виборі конструкцій дамб обвалування слід враховувати: інженерно-геологічні умови в основі, висоту дамб, напір на них, методи зведення, а також умови роботи.

В поперечному перерізі дамбам обвалування слід надавати трапецеїдальну форму. Контури верхового і низового укосів визначаються конструктивними міркуваннями, а їх стійкість слід перевіряти, керуючись СНіП 2.06.05.

9.22 Для зниження депресійної поверхні фільтраційного потоку в тілі захисних дамб і виключення можливості височування води на укіс слід влаштовувати дренажні пристрої того чи іншого типу (рисунок 23).

9.23 Розрахункову ймовірність перевищення максимальних рівнів води у річці слід визначати за СНіП 2.01.14, а перевищення гребеня дамби над максимальним рівнем води - за СНіП 2.06.05.

9.24 Навантаження і впливи на дамби обвалування слід визначати за СНіП 2.06.04.

9.25 Розрахунком обвалування річкової долини повинні бути визначені:

• відстані між дамбами обвалування;
• визначення висоти дамби з урахуванням найвищого рівня паводка і додатковим його підняттям на величину при обвалуванні внаслідок стиснення заплави, висоти вітрової хвилі і висоти вітрового нагону.

Схему до розрахунку обвалування річкової долини наведено на рисунку 24.

9.26 Методику гідравлічного розрахунку обвалування наведено в додатку Л.

10 РОЗРАХУНОК КРІПЛЕННЯ ЗАХИСНИХ, РЕГУЛЯЦІЙНИХ І ОБГОРОДЖУВАЛЬНИХ СПОРУД

Основні технічні характеристики кріплень і умови їх застосування

10.1 При виборі конструкції і розрахунку кріплень земляних укосів слід виходити з того, що окремі ділянки кріплення зазнають не однакових за величиною механічних дій хвиль, льоду та інших факторів, що можуть спричинити його розмивання.

До складу кріплення, що застосовується для захисту земляного укосу, входять п'ять конструктивних частин (рисунок 25):

• основне покриття (кріплення), яке захищає земляний укіс у зоні найбільш інтенсивної механічної дії хвиль, льоду та інших факторів;
• перехідна частина у вигляді підготовки або зворотного фільтру, яка використовується головним чином для сполучення покриття з земляним укосом для захисту від винесення (суфозії) частинок грунту укосу при проникному покритті або для дренування берегового укосу при високому рівні грунтових вод і різкому коливанні рівня водойми;
• полегшене кріплення або покриття з відповідною підготовкою на укосі та дні в зоні послаблених механічних впливів діючих факторів;
• упор внизу основного кріплення для запобігання сповзання по укосу і сполучення основного кріплення з полегшеним на дні або на укосі;
• парапет, який дає змогу знизити відмітку верхньої межі кріплення.

10.2 Умови застосування:

• збірні залізобетонні покриття з омонолічених плит застосовують у разі необхідності скорочення термінів будівництва і комплексної механізації робіт, дотримання вимог водо- і грунтонепроникності покриття (рисунок 26 а);
• монолітні суцільні залізобетонні покриття застосовуються при висоті розрахункової хвилі понад 2м и складанні укосів з грунтів, що потребують досить жорстких кріплень (рисунок 26 б);
• збірні залізобетонні покриття з плит з відкритими швами застосовують у випадку: значної нерівномірності осідання укосу; інтенсивної зміни рівня води у водоймі та в грунті укосу, виходу на укіс підземних вод, що фільтруються або виливаються; агресивної дії середовищ; умов експлуатації, що негативно впливають на міцність і довговічність омонолічуючого заповнювача швів (рисунок 27);
• кам'яний накид слід застосовувати при значній агресивності середовища; необхідності захисту укосу водопроникним покриттям; значній нерівномірності осідання укосів; необхідності укріплення підводних укосів; виконанні робіт взимку (рисунок 28 а, б, в); перехідну частину кріплення - підготовку під суцільним і наскрізним покриттями виконують одношаровою з різнозернистого матеріалу або шаруватою з двох-трьох шарів різного за крупністю матеріалу, підібраного за типом зворотного фільтра;
• нижче основного кріплення укос, дно перед укосом або берегозахисною спорудою захищають у разі потреби полегшеним кріпленням, доводячи його до глибини де придонні швидкості не перевищують розмиваючу швидкість для залягаючого тут грунту.