Берегозащитные сооружения типа шпор

В процессе эксплуатации мостового перехода неизбежны русловые деформации в его зоне. Чтобы сделать их безопасными для основных сооружений, в состав мостового перехода включаются регуляционные и защитные сооружения различной формы и назначения.

При проходе паводковых вод по поймам в зоне мостового перехода поток воды встречает насыпи подходов, которые преграждают ему путь. Пойменные струи движутся вдоль подходных насыпей к мосту, где в районе конусов встречается на перпендикулярных направлениях с русловыми струями. Возникающие при этом завихрения вызывают размывы вдоль подошвы конусов перед мостом и размывы дна непосредственно под мостом (рис. 6.1).

Рис.6.1. Схема размыва перед мостом при отсутствии регуляционных сооружений

Регуляционные и защитные сооружения устраивают для:

– обеспечения плавного подведения пойменных потоков к отверстию моста;

– выпрямления потока под мостом;

– регулирования размыва русла и защиты подходных насыпей от размыва.

Регуляционные и защитные сооружения подразделяют на :

– срезки грунта на пойменных участках;

– продольные (низководные) русловые дамбы;

– поперечные сооружения и укрепления (шпоры, полузапруды);

Струенаправляющие дамбы относятся к регуляционным сооружениям. Их устраивают на мостовых переходах через равнинные реки с широкими поймами, а также через реки с блуждающим руслом. Струенаправляющие дамбы могут быть двусторонними – в случае двусторонних пойм (рис. 6.2) и односторонними – в случае отсутствия одной из пойм (рис. 6.3). Они представляют собой земляные незатопляемые насыпи с укрепленными откосами. Назначение струенаправляющих дамб – обеспечить плавное подведение пойменных потоков к мостовому отверстию и плавный вывод потока из отверстия. чтобы уменьшить неравномерность деформаций подмостового русла и улучшить условия судоходства при высоких уровнях воды.

Рис.6.2. Мостовой переход через реку Пышма на автодорге Тюмень–Ишим–Омск

Рис. 6.3. Мостовой переход через реку Дон у станицы Вёшенской

Очертание струенаправляющих дамб имеет переменную кривизну. Малая кривизна верховых дамб вблизи моста обеспечивает меньший размыв под мостом, поскольку струи потока имеют траекторию близкую к прямолинейной. Вдали от моста увеличение кривизны необходимо для направления пойменных струй под мост. При обтекании верховых участков

дамб может произойти так называемый срыв потока, что приводит к завихрениям и возникновению размывов. Вследствие этого кривизна верховых участков дамб не должна быть больше той, при которой обеспечивается безотрывное обтекание их водным потоком. Кривая, по которой очерчивается ось верховой дамбы, как правило принимается эллиптической. Дамбы, очерченные по такой кривой, в виде протяженной земляной насыпи называются шпоровидными.

Наличие струенаправляющих дамб позволяет вынести зону наибольших местных размывов

Рис.6.4. Схема работы криволинейных струенаправляющих дамб

от подножия конусов выше по течению. При этом, как правило, возникают местные размывы возле головы струенаправляющей дамбы, однако они менее опасны для мостового сооружения чем размывы непосредственно под мостом (рис. 6.4).

Криволинейные струенаправляющие сооружения не являются единственным типом регуляционных сооружений, применяемых для улучшения работы мостовых переходов. Чтобы отодвинуть общий размыв на некоторое расстояние от моста, могут сооружаться

прямолинейные параллельные струенаправляющие дамбы, при помощи которых зона наибольших размывов перемещается выше по течению к входу в пространство между дамбами (рис. 6.5). Также могут применяться сооружения комбинированного типа, когда криволинейные дамбы удлиняются с помощью прямолинейной вставки. При проектировании мостовых переходов через реки с пойменной или русловой мнногорукавностью, на островах между отдельными рукавами автомобильная дорога проходит по насыпи, которую защищают от размывов водоразделительными дамбами (рис. 6.6). К защитным сооружениям относятся траверсы, которые служат

Рис.6.5. Схема работы прямолинейных струенаправляющих дамб

для защиты подходных насыпей (с верховой стороны) от подмыва

Рис.6.6. Схема работы водоразделительной дамбы

Рис.6.8. Схема расположения траверс с верховой стороны подходной насыпм

Рис.6.12. Берегоукрепительное сооружение из габионной кладки

Шпоры сквозной конструкции устраивают в виде свайных рядов или бетонных тетраэдров, уложенных по оси шпоры (рис. 6.13), размеры которых могут быть различны в зависимости от интенсивности воздействия водного потока или воздействия волн. Находят применение также решетчатые железобетонные конструкции, закрепленные на свайных рядах. Уменьшая скорость течения до неразмывающей, сквозные шпоры предотвращают размыв берега и способствуют отложению наносов у защищаемого участка берега.

Полузапруды также предназначены для защиты берегов от

Рис. 6.13. Тетраэдры, применяемые для защиты морских побережий

размыва. Они отличаются от шпор меньшей высотой и бывают частично или полностью затоплены потоком, проходящим в бровках русла. Эти сооружения дешевле незатопляемых шпор, но менее эффективны.

Защита от размыва откосов берегов, отбойных дамб и других защитных сооружении может осуществляться также укреплением их откосов с приданием сооружению или берегу русла плавного очертания. Для укрепления откоса может применяться наброска из камня или из бетонных блоков (рис.6.14), габионная кладка, установка тетраэдров (рис.6.15). Размеры камней и блоков могут варьироваться в зависимости от интенсивности воздействия водного потока или волнового воздействия.

Рис.6.14. Укрепление откоса отбойной дамбы реки Чарыш Шипуновского района Алтайского края

каменной наброской (слева), укрепление откоса наброской из бетонных блоков (справа)

Рис.6.15. Укрепление берега габионной кладкой (слева), укрепление берега реки Мзымта

установкой бетонных тетраэдров (справа)

Рис.6.16. Укрепление берега в виде подпорной стенки из металлических шпунтовых свай (слева),

в виде стенки из валунной кладки (справа)

Для укрепления откосов конусов, подходных насыпей и струенаправляющих дамб чаще всего применяются сборные железобетонные (бетонные) плиты и монолитный бетон (рис. 6.17–6.19). Как сборные плиты. так и монолитный бетон укладываются на спланированные откосы насыпей или конусов, по которым уложены слои геотекстиля и щебеночной подготовки. Щели между сборными плитами расшиваются цементным раствором. Ячейки для укладки монолитного бетона образуются досками опалубки, которые в дальнейшем не извлекаются. Чтобы бетонное укрепление не сползало, по нижнему контуру устраивается монолитный железобетонный криволинейный брус – так называемый упор. При большой вероятности подмыва, упор делается на сваях.

Рис.6.17. Примеры укрепления откосов конусов: сборными железобетонными плитами на мостовом переходе

через реку Шексну на а/д Вологда–Новая Ладога (слева), монолитным бетоном на путепроводе в

Рис.6.18. Укрепление внутреннего откоса верховой шпоровидной дамбы сборными железобетонными плитами

на мостовом переходе через реку Оку вблизи Нижнего Новгорода

Рис.6.19. Укрепление откосов верховой шпоровидной дамбы монолитным бетоном

Укрепление откосов бетоном (сборным или монолитным) применяется при наличии достаточно интенсивного ледохода с целью противостоять разрушающему воздействию льдин. В случае отсутствия ледохода возможно применение более легких укреплений, которые предотвращают только размыв. К современным типам такого укрепления откосов можно отнести матрацы Рено. Конструкция матрацев Рено сходна с габионами. Они образованы нижней и верхней металлическими сетками, располагающимися на высоте 17-20 см друг от друга, имеющими боковины и разделенными диафрагмами. Пространство между сетками заполняется булыжником, крупной галькой. крупным щебнем или камнями (рис. 6.20). Матрацы Рено укладываются на слой геотекстиля и закрепляются от сползания металлическими шпильками, забитыми в грунт откоса.

Рис.6.20. Укрепление откоса конуса путепровода с помощью матрацев Рено (слева),

конструкция матраца Рено (справа)

При наличии укрепления откоса, размывы, как правило, происходят у его основания. Для защиты основания от размыва устраиваются гибкие тюфяки из бетонных плит, которые соединены подвижно, что позволяет тюфяку деформироваться, не разрушаясь. Соединение может осуществляться с помощью металлических анкерных петель и металлического соединительного кольца (рис. 6.21).

Рис.6.21. Конструкция укрепления откоса струе- направляющей дамбы: поперечный разрез (слева), конструкция тюфяка из железо- бетонных плит и узла подвижного крепления

В настоящее время для укрепления основания откосов от подмыва применяются гибкие маты, в которых бетонные элементы объединяются между собой с помощью металлического троса замоноличенного в бетон при изготовлении секции гибкого мата (рис.6.22).

Рис.6.22. Конструкция укрепления берега из гибких матов на мостовом переходе через Западную Двину

Берегозащитные сооружения и мероприятия

Строительство берегозащитных сооружений и осуществление мероприятий должны быть направлены на защиту коренного берега и (или) на сохранение и расширение существующих пляжей или образование искусственных пляжей, а также на защиту пониженных территорий от затопления при нагонных подъемах уровня моря.

Берегозащитные сооружения и мероприятия подразделяются на:

• волнозащитные (вдольбереговые подпорные стены — набережные, шпунтовые стенки, ступенчатые крепления, откосные покрытия);
• волногасящие (вдольбереговые конструкции с волногасящими камерами, откосные покрытия в виде набросов из камня или фасонных блоков, искусственные свободные пляжи);
• пляжеудерживающие (вдольбереговые подводные банкеты, буны, шпоры);
• специальные мероприятия (регулирование стока рек, использование подводных карьеров, закрепление грунта склонов, агролесомелиорация и т. д.).

Условия применения берегозащитных сооружений приведены в табл. 3.

Таблица 3.Условия применение берегозащитных сооружений и мероприятий.

Вид сооружения и мероприятия

Назначение сооружения и мероприятий и условия их применения

2. Поперечные :

буны, молы, шпоры (гравитационные, свайные, из фасонных блоков и др.)

Выбор вида берегозащитных сооружений и мероприятий или их комплекса следует производить в зависимости от назначения и режима использования защищаемого участка берега с учетом, в необходимых случаях, требований судоходства, лесосплава, водопользования и пр. При выборе конструкций сооружений следует учитывать, кроме их назначения, наличие местных строительных материалов и возможные способы производства работ.

В состав комплекса морских берегозащитных сооружений и мероприятий при необходимости должно быть включено регулирование стока устьевых участков рек в целях изменения побережья или обеспечения его речными наносами.

Берегозащитные сооружения, их конструкции и основания, нагрузки и воздействия на берегозащитные сооружения, коэффициенты надежности по нагрузке, а также сочетания нагрузок следует рассчитывать по методу предельных состояний в соответствии с действующими нормативными требованиями.

В случае, если берегозащитные сооружения выполняют функции противооползневой, противообвальной или других видов инженерной защиты, при определении нагрузок и воздействия следует учитывать требования соответствующих разделов действующих норм. Устойчивость такого сооружения следует устанавливать исходя из условия устойчивости всего склона с учетом всех действующих нагрузок и воздействий.

При укреплении побережий курортных зон следует отдавать предпочтение созданию искусственных пляжей с пляжеудерживающими сооружениями или без них.

Применение свободного искусственного пляжа (без пляжеудерживающих сооружений) на открытом морском побережье допускается при возможности регулярного его пополнения в период эксплуатации местным карьерным материалом. В проекте должны быть установлены объемы, периодичность и места отсыпок карьерного пляжевого материала.

При экономической нецелесообразности сохранения искусственного пляжа с регулярным его пополнением допускается применять пляжеудерживающие сооружения (буны или волноломы с траверсами) с отсыпкой пляжевого материала. Минимальную ширину пляжа, при которой не требуется устройство берегозащитных сооружений, следует определять расчетом, но она должна составлять не менее 8 h, где h — расчетная высота волны.

Применение свободных искусственных пляжей в условиях сильно выдвинутых мысов и крутых подводных склонов не рекомендуется.

При проектировании берегозащитных сооружений на размываемых грунтовых основаниях глубину заложения фундаментов таких сооружений следует назначать ниже возможного размыва грунта с учетом воздействия проектируемого сооружения. При этом следует учитывать толщину активного слоя наносов. Глубину размыва подводного склона следует определять расчетом или устанавливать по данным натурных наблюдений, толщину активного слоя наносов — по данным натурных наблюдений.

При проектировании берегозащитных сооружений необходимо предусматривать мероприятия против общего и местного размывов дна. При значительных глубинах размыва подводного склона берегозащитные сооружения следует проектировать на свайных фундаментах, сваях-оболочках или на каменных постелях.

Берегозащитные сооружения, проектируемые в районах с тяжелыми ледовыми условиями, должны состоять из крупных гравитационных массивов, устойчивых при расчетных ледовых нагрузках.

Применение берегозащитных сооружений всех типов должно сопровождаться мероприятиями, предупреждающими размывы на участках, смежных с укрепляемым, или восполняющими дефицит пляжевого материала на этих участках. В проекте берегозащитных сооружений следует предусматривать отвод подземных и поверхностных вод.

Дамбы обвалования для защиты пониженных территорий от затопления при нагонных подъемах уровня моря следует проектировать в соответствии с нормативными требованиями.

С П И С А н И Е и1) 578397

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01.76 (21) 2319027i29-15 с присоединением заявки М (51) М. Кл."- E 02В 3(02

Украинский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации (54) БЕРЕГОЗАЩИТНАЯ ШПОРА

Изобретение относится к области гидротехники, а именно к гидротехническим сооружениям, применяемым для регулирования рек, защиты речных бсрсгов.

Известна бсрсгозащитная шпора, состоящая из массивов, каждый из которых выполнен расширяющимся по направлению к голове шпоры, а коридоры между массивами — постоянного сечения (1j.

Недостаток указанной шпоры заключается в том, что расшпряюгцисся по направлению к сс голове массивы лишь незначительно повышают эффективность работы шпоры, так как при этом почти не улучшаются гидравлические условия протекания потока В зоне расположения шпоры, а достигаемый эффект получается за счст увеличения обьсма строительных материалов, необходимых для возведения расширяющихся массивов. Кроме того, эта конструкция не обеспечивает уменьшения размывов русла в нижнем бьсфе шпоры, т. с. нс повышает се устойчивости. Особенно это касается тех периодов, когда в зоне берегозащитной шпоры происходят изменения уровня и гидравлического режима потока, например в период начала затоплсния шпоры или в период спада паводка, когда при переливе потока через гребни массивов небольшим слоем в нижнем бьсфс могут скачкообразно образовываться опаспыс формы гидравлического прыжка, что приводит к увеличению размывов дна и к повреждениям сооружения.

Целью изобретения является повышение эффективности работы берегозащитной шпоры.

Это достигается тем, что коридоры в массивах выполнены расширяющизп ся в направлеHHIf Tc tcH1151 потока, а боковыс cTont I кориgoров выполнены наклоннымн, cl также тсм, что дно коридоров расположено выше дна русла.

10 На фиг. 1 изображена бсрегозащитная шпора, впд в плане; на фпг. 2 — разрез Л вЂ” Л на фиг. 1.

Бсрегозащптпая шпора состоит пз массивов

1 с образованными в нпх коридорами 2, при15 чем коридоры выполнены расширяющимися в направлении течения потока, пх боковые стенки 3 выполнены наклонными, а,дно 4 коридоров расположено гыше дна 5 русла.

Ось шпоры для наиболее эффективной рабо20 ты сооружения расположена под углом р=15 — 17 от нормали 6 к тсченшо потока 7.

Коридоры 2 выполнены расширяющимися по теченшо потока в горизонтальной плоскости под углом о.=6 — 8 . Шпора устанавливается

25 затапливаемой. Дно коридоров расположено выше дна русла на 0,5 — 0,75 м (в зависимости от глубины потокa).

Эффективность работы берегозащптной шпоры основана на создании более выгодного пс30 рераспределения скоростей по ширине живого

Типография, пр. Сапунова, 2 сечения потока и создании условий для относительно равномерного самогашения энергии при изменении во времени уровней потока (особенно при подъеме или спаде паводочных вод). Плавное расширение коридоров между массивами как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях обеспечивает беспрерывное протекание потока в них, а также нормальный транспорт наносов, снижает до минимума влияние нсгидростатического распре- 1О деления давления, устраняет образование поперечных возмущений и не вызывает при изменении уровней потока черезмерных изменений глубин в гидравлическом прыжке. Предлагаемое расположение дна коридоров относи- 15 тельно дна русла реки в достаточной мере стабилизирует гидравлическую структуру потока во времени, обеспечивая тем самым снижение силового воздействия потока на дно нижнего бьефа. 20

При затоплении шпоры усиливается эффект гашения энергии за счет соударения струй потока 8, переливающихся через гребень соору>кения, работающего как водослив с широким порогом, и потока 9, проходящего через рас- 25 ширяющиеся коридоры. При этом в нижнем бьефе сооружения образуется донная водоворотная зона (валец) 10 с направлением дон4 ных струй в сторону шпоры, что способствует отложению наносов 11 у ее основания и повышению тем самым устойчивости сооружения.

Ниже водоворотной зоны образуется область. пониженных скоростей течения 12, где также происходит аккумуляция насосов.

Предлагаемая конструкция может быть выполнена из сборных железобетонных элементов. При этом массивы могут быть пустотелыми в виде колодцев, которые заполняются местными материалами.

1. Берегозащитная шпора, включающая массивы с образованными в них коридорами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности ее работы, коридоры выполнены расширяющимися в направления течения потока, а их боковые стенки — наклонными.

2. Берегозащитная шпора по п. 1, о тл и ч аю щ а я с я тем, что дно коридоров расположено выше дна русла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 207803, Е 02В 3/12, 1965.

Седрисев Д Н, Рубинская А В, Аксёнов Н В, Кожевников А К,

Для защиты береговой полосы водоемов и водотоков, а также причалов и других ГТС в портах и на береговых лесных складах от воздействия течения, волн, льда и других природных факторов возводятся берегоукрепительные сооружения.

Многообразие искусственных мер, применяемых для защиты берегов, может быть сведено к двум принципиально различным методам – активному и пассивному. Берегоукрепительные сооружения, способные удерживать и накапливать наносы за счет изменения гидравлической структуры потока, относятся к активным, или наносоудерживающим. Это берегоукрепительные шпоры, буны, подводные волноломы с траверсами и некоторые другие [17].

Сооружения в виде защитных покрытий, основной функцией которых является непосредственное ограждение берегов от разрушающего действия волн и течения, называют пассивными или волнозащитными.

Берегоукрепительные сооружения бывают трех типов: тяжелые, легкие и в виде вертикальной стенки. К тяжелому типу относятся сооружения из бетонных и железобетонных плит, асфальтовых покрытий, каменной наброски и др. Берегоукрепительные сооружения легкого типа строят в виде гравийной, щебеночной или песчаной отсыпки, фашинного и хворостяного покрытий, посадок различных растений.

Одним из наиболее распространенных способов крепления береговых откосов является каменная наброска. Обычно для этих целей применяется рваный камень средних размеров (от 15 до 70 см), так как применение мелкого камня не обеспечивает устойчивости откоса, а камни крупных размеров образуют большие щели, нарушающие целостность откоса. Крепление из каменной наброски (рис. 4.1) состоит из обратного фильтра или дренирующего слоя из песка, щебня и гравия, на котором располагается слой камня. Каменная наброска обычно опирается на упорную призму, назначение которой состоит в предотвращении оползания камней и вымывания грунта. Обычно крепление каменной наброской применяется при следующих условиях: высота подводного откоса от 2 до 8 м; расчетная высота судовой волны – до 1 м, ветровой волны от 0,7 до 2 м; грунты, слагающие откос, песчаные и глинистые; толщина льда – до 1 м.

Иногда для защиты откосов применяют ящики и клетки из различных материалов, а также мешки из проволочной сетки, называемые габионами, которые заполняют камнем. Габионы имеют размеры: длина – 1,5–2 м, ширина – 1/3 длины и высота 1/8–1/10 длины. Укладываются на откос габионы длинной стороной параллельно урезу. Достоинство габионной кладки состоит в том, что, обладая гибкостью, такой вид берегоукрепления не разрушается при неравномерных осадках грунта, хорошо удерживает грунт от вымывания и свободно пропускает воду. На морях и водохранилищах для защиты берега применяется наброска из фасонных блоков: диподов и тетраподов. Такие блоки обладают хорошей волногасящей способностью и устойчивостью, их рекомендуется применять
при высоте волн свыше 2 м.

Для крепления откосов часто применяют железобетонные и асфальтовые плиты.

Рис. 4.1 – Варианты берегоукрепления из каменной наброски:
а – в виде каменной призмы; б – в виде слоя камня:
1 – крепление дна щебнем или гравием; 2 – наброска камня; 3 – упор;
4 – покрытие надводного откоса; 5 – подсыпка откоса песчаным грунтом;
6 и 7 – подсыпка в основании наброска; 8 – каменная наброска;
9 – граница основного крепления; 10 – облегченное крепление

На рис. 4.2 представлена схема крепления откосов сборными железобетонными разрезными плитами. Для такого вида крепления применяются плиты различных размеров и форм: прямоугольные, шестиугольные, ребристые, сплошные и с отверстиями. Плиты 1 укладываются на трехслойный обратный фильтр, нижний слой которого толщиной 10 см состоит из крупнозернистого песка 4, средний (также 10-сантиметровый слой) – из мелкого щебня или гравия 3, а верхний слой толщиной 15 см – из крупного щебня 2.

Между собой плиты скрепляют шарнирными хомутами или сваркой выпусков арматуры. В качестве опоры для плитного берегоукрепления служит каменная призма или железобетонная упорная плита. Такой вид крепления применяют при высоте волн до 1,5 м и толщиной льда до 0,6 м.

Сравнительно простой вид крепления берегов представляют собой асфальтобетонные покрытия, отличающиеся отсутствием обратного фильтра, невысокой стоимостью и простотой ремонта. Такие покрытия бывают монолитными и сборными. Монолитные асфальтобетонные покрытия наносят на заранее спланированный и уплотненный откос. Сборные асфальтовые покрытия в виде армированных плит укладываются на надводном откосе, после чего производят сварку арматурных выпусков и заполнение швов между плитами горячим битумом. На подводные откосы асфальтовые плиты укладывают внахлестку.

Берегоукрепление из хвороста обладает гибкостью и благодаря этому хорошо сохраняется при деформации основания. Наиболее простая конструкция – хворостяная выстилка, состоящая из нескольких слоев хвороста (рис. 4.3). Поверх каждого слоя укладываются прутяные канаты, закрепленные при помощи забитых в грунт ивовых кольев. Для предотвращения всплытия хворостяной выстилки ее перегружают камнями.

Рис. 4.2 – Схема крепления откосов сборными железобетонными разрезными плитами:
1 – сборная железобетонная плита; 2 – крупный щебень; 3 – мелкий щебень или гравий;
4 – крупнозернистый песок; 5 – каменная призма; 6 – шарнирный хомут

Для укрепления берегов часто используют хворостяные тюфяки и камышитовые ковры. Хворостяной тюфяк представляет собой эластичную конструкцию, состоящую из рассыпанного хвороста, уложенного двумя перекрещивающимися слоями и стянутого двумя сетками из хворостяных канатов или из проволоки.

Камышитовый ковер состоит из камышитовых полотен, на которые укладывают камышитовые фашины (фашинами называют пучок камыша или хвороста, перевязанный в двух или трех местах проволокой или вицами). Полотна вместе с фашинами размещают на каркасе из сварной арматурной сетки.

В некоторых случаях дорогостоящие типы берегоукрепления могут быть заменены посадкой растительности на откосе. Прорастающая корневая система кустарников, а также их ветви и листья защищают береговые откосы от воздействия волн и течений. Благодаря растительности на береговом откосе увеличивается шероховатость русла, что приводит к уменьшению скорости течения на примыкающих к берегу участках и смягчает удары льдин.

Берегоукрепление посевом трав и одерновкой применяют на надводных откосах, затапливаемых только в паводок. Такой вид укрепления защищает береговые откосы от размыва дождевыми водами и ветровой эрозии [6].

Рис. 4.3. Укрепление откосов хворостяной выстилкой:
1 – тюфяк с загрузкой камнем в плетневых клетках; 2 – выстилка;
3 – загрузка камнем; 4 – колья

Перспективной следует считать защиту берегов пологими песчаными намывными пляжами с переменным уклоном. При этом рекомендуются следующие коэффициенты заложения откосов:

– ниже меженных уровней – 2,5–4,0;

– от меженных до максимальных весеннего половодья – 7–20;

– от максимальных половодья до уровня наката волны – 4–10;

– до сопряжения с берегом 1,5–2,5.

Берегозащитные сооружения в виде тонкой стенки представляют собой сваи или шпунт, забитые в ряд плотно друг к другу. Для предотвращения опрокидывания стенки ее часто укрепляют анкерными связями, устанавливаемыми через 3–4 м друг от друга.

Рис. 4.4. Вариант конструкции берегоукрепления в виде вертикальной стенки:
1 – железобетонный шпунт; 2 – шапочный брус; 3 – каменное покрытие; 4 и 7 – подсыпка
из песка;5 и 6 – поверхности откосов из песчаного и глинистого грунта; 8 – проектное дно;
9 – средний строительный уровень; 10 – уровень забивки стенки

Шпоры

Шпоры — поперечные по отношению к течению потока или косонаправленные сооружения, не перекрывающие его. Они подразделяются на защитные, выправительные и водозахватные.

Защитные шпоры, обычно короткие, предназначены для защиты от размыва берега, откосов земляных сооружений (дамб и низконапорных плотин) .

Выправительные шпоры служат для удержания потока на трассе выправления. Длина их может быть различной, крепят же только головную часть, непосредственно взаимодействующую с потоком.

Водозахватные шпоры строят на реках с большой скоростью течения для привлечения к водозабору дополнительного расхода воды (обычно на горных и предгорных участках рек).

Часть шпоры, непосредственно воздействующая на поток, называется головой ее, а упирающаяся в берег (в специальную врезку)—корнем. Это наиболее уязвимые части шпоры.

Шпоры могут быть глухие и сквозные (проницаемые, например, из сквозных железобетонных тетраэдров или свай-оболочек), затопляемые и при уровне высоких вод (УВВ) и постоянно переливные. На рисунке 10.23 изображена шпора наиболее простой конструкции, возведенная для защиты берега от размыва. Набегающий на откос поток направляется вдоль рабочего откоса. В зоне сбойного течения дно размывается. У хорошо построенной шпоры яма местного размыва удалена от головы шпоры на безопасное расстояние. Часто яма размыва формируется непосредственно у головы шпоры, и грунт, из которого она построена, сползает в яму размыва.

Наибольшую глубину местного размыва определяют по зависимости (10.14).

Опыт показал, что одну шпору делать нельзя: имея два уязвимых места — голову и корень, она может быть разрушена потоком; надо устраивать не менее трех шпор подряд (лишь в особо благоприятных условиях — две). Первую шпору делают малой длины, чтобы опасность ее разрушения была минимальной; вторую строят под защитой ее корня первой шпорой и, наконец, третью и все последующие рабочие шпоры возводят так, чтобы головы их были на запроектированной трассе выправления.

Расстояние между шпорами определяют в соответствии с расчетной схемой, пример которой для течения потока параллельно берегу приведен на рисунке 10.24. При первой возможности на участке строительства шпор надо делать поплавочные съемки и вносить

Шпоры бывают разных типов (рис. 10.25), Г-образная шпора (рис. 10.25,6) является развитием обычной (рис.10.25,а). При ней перепад за счет скоростного напора рассредоточивается на длине продольной вставки (до 0,4 1Р); при этом ямы местного размыва смещаются от шпор вниз, а глубина их меньше. Кроме того, расстояние между такими шпорами больше, так как следует учитывать длину продольной вставки и угол растекания, который будет меньше 9°.

Глухие шпоры строят чаще с осью по течению (рис. 10.25, г).

Интересный эффект использовал А. И. Лосиевский, предложивший затопление шпоры с осью против течения (рис. 10.25,d). На каждой шпоре имеется перепад уровней (по схеме затопленного водослива), который формирует течение поперек оси шпор, поэтому набегающий на шпоры поток отклоняется от берега и тем ослабляется его размывающее воздействие. Кроме того, на низовом откосе шпоры формируется компенсационное движение придонных струй с наносами к берегу, и это также служит защитным средством. Наиболее уязвимое место у этой конструкции — голова шпоры.

Часто строят сквозные шпоры, например из железобетонных тетраэдров, сеток и т. д. Следует учитывать, что обилие в реках мусора (растительные остатки) изменит расчетную сквоз- ность, отчего конструкции могут потерять устойчивость или оползут в яму размыва непредвиденной глубины.