Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf

л и р о в а н и е русла с помощью различных выправительных соору­

пример, часть весеннего стока во время половодья задерживается в водохранилище, а в межень накопленная весной вода спускает­

рек плотинами, поднимающими уровень воды и превращении их в систему глубоких, с замедленным течением участков-бьефов.

На благоустроенном водном пути обычно применяют комби­ нированные способы улучшения судоходных условий.

Улучшение судоходных условий озер осуществляется путем расстановки знаков судоходной обстановки, дноочищения (удале­ ния с фарватеров камней и затонувших предметов) и дноуглубле­ ния на подходах к портам, к устьям и истокам судоходных рек. Устраиваются также прорези для получения транзитной глубины в самом озере. Увеличения глубины озера можно достигнуть так­ же и общим повышением уровня воды в озере, перегораживая пло­ тиной реку, вытекающую из озера.

В крупных водохранилищах, так же как и в крупных озерах, кроме того, устраивают порты-убежища, где суда могут отстаи­ ваться во время сильных штормов, в период между навигациями и т. п. В число искусственных водных путей кроме водохранилищ входят к а н а л ы , которые могут использоваться как только для

Таким образом, при создании водных путей производят гидро­ технические работы, которые могут либо незначительно, либо ко­ ренным образом менять режим водного потока.

Гидротехнические работы, связанные с коренным изменением режима водного потока путем строительства плотин и создания водохранилищ, обычно имеют комплексное назначение и решают проблемы водного транспорта вместе с энергетическими, иррига­ ционными и т. п. Рассмотрение этих работ и сооружений приво­ дится в главе IV «Гидроэнергетические сооружения». В данной главе рассматриваются сооружения и работы, связанные лишь с собственно водными путями, а также портовые сооружения и уст­ ройства, шлюзы и судоподъемники и оборудование берегов в пре­ делах порта и городских территорий.

§ 2. КРАТКАЯ ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА

^Начало эксплуатации человеком водных путей относится к глуоокой древности. Морские путешествия с открытием континен­ тов и вообще познанием нашей планеты были развиты давно и

160

связаны с использованием водных путей и водного транспорта. Общеизвестны примеры водных путей и в Древней Руси (путь «из варяг в греки» и др.). Однако при этом использовались в основ­ ном естественные водные пути, без строительства специальных ин­ женерных сооружений, улучшающих условия судоходства, и без организации серьезного портового хозяйства.

Строительство сооружений, улучшающих водные пути, так же как и строительство портовых сооружений, началось позднее, ког­ да человечество научилось строить крупные суда, требовавшие больших судоходных глубин и специальных сооружений для при­ чаливания к берегу и производства погрузочно-разгрузочных ра­ бот. В связи с тем что крупные морские суда появились раньше, чем речные, морские порты также стали строить раньше, чем реч­ ные, и примеры таких портов известны с самых древних времен. Так, уже в IV в. н. э. на о. Крите в Средиземном море был мор­ ской порт. Несколько позднее, в период Римской империи, строи­ лись достаточно совершенные и сложные морские порты (Остия около Рима, Антиум и др.).

В России строительство портов и организация работ по улуч­ шению естественных водных путей начались со строительства на­ бережной в Архангельске в 1584 г. При Петре I был построен ряд

лоцкой шлюзовой системы. Позднее, в 1810—1811 гг. было откры­ то движение по Мариинской и Тихвинской водным системам.

Однако в дореволюционный период развитие водных путей и строительство портов велось очень медленно и к Великой Ок­ тябрьской революции наша страна располагала весьма несовер­ шенными сооружениями как на внутренних водных путях, так и в портовом хозяйстве.

Коренное изменение в развитии водного транспорта в нашей стране было положено планом ГОЭЛРО, принятым в 1920 г. и предусматривавшим наряду с электрификацией страны решение

в строй крупные гидротехнические системы — Беломорско-Балтий­ ский канал, канал им. Москвы, были развернуты работы по соо­

тельство новых портов (Сочи, Очамчира на Черном море, Бело­ морск на Белом море, Игарка и Дудинка на Енисее, Находка и Советская Гавань на Дальнем Востоке, Диксон, Тикси и другие на Северном морском пути).

6 161

С. II. Максимов

После Великой Отечественной войны были возобновлены работы по дальнейшему улучшению внутренних водных путей и совершенствованию портов. Так, были построены каскады гидро­ электростанций на Волге, Каме, Днепре, Немане, Даугаве и дру­ гих реках, обеспечивающие глубоководные пути по этим рекам. Проведена коренная реконструкция Волго-Балтийского водного пути. Начато строительство системы гидроузлов и других соору­

строятся крупные каналы, которые могут использоваться как вод­ ные магистрали: Манычский, Северо-Крымский, Иртыш — Кара­

ганда, Туркменский и др.

На созданных водохранилищах построены и строятся круп­ ные порты, способные обслуживать суда большой грузоподъемно­ сти: Казань, Горький, Рыбинск, Волгоград и др.

Морские порты Балтийского (Ленинград, Рига, Таллин, Бал­ тийск и др.), Черного (Одесса, Новороссийск и др.), Белого и Баренцева морей, а также Дальнего Востока (Владивосток, На­ ходка, Советская Гавань, Петропавловск-Камчатский) реконст­ руировались и продолжают реконструироваться с расширением их пропускной способности и доведением их до состояния, обеспе­ чивающего прием самых современных океанских кораблей боль­ шой грузоподъемности,

§3. СООРУЖЕНИЯ НА ВОДНЫХ ПУТЯХ

Внастоящем параграфе рассматриваются сооружения, обес­ печивающие движение водного транспорта по естественным вод­ ным путям и включающие знаки, отмечающие положение судово­ го хода — фарватера (судоходная обстановка), и сооружения,

выправляющие водный поток и тем самым обеспечивающие под­ держание необходимых глубин в пределах фарватера.

Судоходная обстановка призвана обеспечивать безопасное плавание судов. Различают обстановку морскую, озерную, реч­ ную, канальскую, а по месту установки — береговую и плавучую. Знаки судоходной обстановки по характеру действия могут быть зрительными, звуковыми и радиотехническими, по освещению — электрическими, ацетиленовыми или керосиновыми, а по режиму горения — постоянного горения или проблескивающими. Рас­ ставляются знаки обстановки таким образом, чтобы от каждого знака был виден следующий.

Наиболее фундаментальными знаками обстановки являются оереговые, к которым относятся одиночные маяки, створные и пе­ ревальные знаки, штормовые мачты и т. п. При этом морские и озерные маяки — наиболее мощные из них, требующие часто сложных инженерных работ.

В связи с тем что во многих случаях маяки и другие знаки

162

судоходной обстановки приходится располагать в прибрежной ак­ ватории, представляющей собой иногда устьевую часть рек с мощ­ ной толщей молодых слабоуплотненных осадков (водонасыщен­ ных илов или иловатых песчано-глинистых отложений), фундамен­ ты этих сооружений опираются на слабые и неустойчивые грун­ ты. Создание подобных фундаментов является сложной инженер­ ной задачей и требует проведения специальных инженерно-геоло­ гических исследований (см. главу III).

Выправительные работы проводят на реках. Основная зада­ ча заключается в воздействии на поток таким образом, чтобы обеспечить надлежащую глубину, ширину и форму русла. Дости­ гается это с помощью системы мероприятий, направляющих дви­ жение речного потока. Речной поток в процессе взаимодействия с руслом в одном месте размывает его, а в другом производит от­ ложение песчаных наносов. В результате в реке образуется чере­ дование глубоких мест (плесов) и мелких (перекатов).

Выправление рек ведется человеком уже более двух с поло­ виной веков и разработано несколько систем мероприятий, в ос­ нову которых положено использование транспортирующей способ­ ности водного потока, обладающего повышенными скоростями. Поэтому главным являются два принципа: 1) стеснение русла и 2) струенаправление. Система, основанная на стеснении русла, возникла в самом начале работ по выправлению и предусматри­ вала создание продольных и поперечных дамб, сужающих русло. Однако эта система не обеспечивала решения задачи, так как ни­ же по течению образовывался вынос и отложение наносов, что заставляло в дальнейшем проводить выправительные работы и на ранее спокойных участках. Кроме того, повышение скорости дви­ жения потока создавало трудности в движении судов вверх по течению. Выбор наиболее эффективного варианта мероприятий, в наибольшей степени учитывающий особенности движения данного потока, производится на основании детального изучения гидравлики этого движения в естественных условиях и путем пос­ тановки гидравлических испытаний на моделях. Такие модельные испытания проводят на специальных крупных гидравлических лот­ ках и полигонах, в которые кроме модели самой речной долины помещают модель сооружений. Движение водного потока в такой модели сопровождается перемещением наносов, чем проверяется эффективность работы проектируемых сооружений.

По конструктивным признакам выправительные системы де­ лятся на сооружения утяжеленного и облегченного типов. Первые возводят из грунта, хворостяной или тюфячной кладки, а наибо­ лее тяжелые — в виде каменной наброски. В настоящее время, кроме того, применяют свайные, сборные бетонные конструкции (главным образом тетраподы, плиты, блоки и т. п.), а также грунтоасфальт и грунтобетон.

Облегченные сооружения возводят главным образом из плет­ невых щитов, фашин и т. п.

Среди тяжелых (утяжеленных) выправительных сооружений наибольшее распространение получили дамбы и береговые укреп­ ления. Дамбы располагают в виде как продольных и струенаправ­ ляющих конструкций, так и поперечных полузапруд, шпор и т. п. (рис. 92). При строительстве таких сооружений часто применяют

хворостяные тюфяки, которые нагружают каменной или пес­ чаной наброской. Тело соору­ жения часто прошивают свая­ ми. Хворостяные тюфяки, так же как и фашины, хорошо со­ храняются под водой и очень быстро разрушаются при пере­ менном увлажнении и высыха­ нии, поэтому их укладывают в нижнюю часть дамбы, которая всегда находится под водой.

Береговые укрепления также могут быть разной капитально­ сти. Если они предназначены преимущественно для русловыправительных работ, то капитальные сооружения этого типа возводят в

а

Рис. 93. Берегоукрепление:

лее мощное крепление располагают в пределах горизонтов про­ хождения ледоходов, так как в это время речной поток в наиболь­

164