Инженерная подготовка территории

МИНОБРНАУКИ РОССИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования

«Омский государственный институт сервиса»

Факультет экономики и сервисных технологий Кафедра товароведения и экспертизы качества РЕФЕРАТ по дисциплине: «Инженерно-технологические основы дизайна среды»

на тему: «Инженерная подготовка территории»

Выполнила: студентка группы Дс 111

Пушкина Инна Проверила И. Г Леонтьева Омск 2014 г.

Оглавление Введение

1. Роль и значение инженерной подготовки территорий в градостроительном планировании

2. Градостроительный анализ территории

3. Виды рельефа и его отображение на градостроительных планах

4. Методы вертикальной планировки территории

5. Методы защиты территории от затопления

6. Методы защиты от подтопления, дренажи и их системы

7. Мероприятия по стабилизации и благоустройству оврагов

8. Борьба с оползнями и селями Заключение Библиографический список

Средствами инженерной подготовки территории решаются сложные и многообразные архитектурно-планировочные задачи. Выбор наиболее пригодных для градостроительного освоения территорий, создание благоприятных условий для планировки, застройки и благоустройства городов, поселков и сельских населенных пунктов, защита архитектурных сооружений и комплексов от наводнений, селевых потоков, многолетней мерзлоты и других неблагоприятных природных явлений, обеспечение хороших санитарно-гигиенических и микроклиматических условий в городах и других населенных местах, решение других крупномасштабных градостроительных задач невозможны без проведения работ по инженерной подготовке территории.

Главная цель инженерной подготовки территории — улучшение физических характеристик территории или отдельной площадки, чтобы сделать их максимально пригодными и эффективными для промышленного и гражданского строительства, защита их от воздействий неблагоприятных физико-геологических процессов — затопления во время половодий и паводков, повышения уровня грунтовых вод, развития оврагов, оползней, карста и т. д. В соответствии с этим основные задачи инженерной подготовки территории связаны с разработкой и осуществлением различных специфических мероприятий, необходимых для освоения территорий и подготовки территории под застройку или иных функций.

Инженерная подготовка территории включает весьма разнообразные мероприятия, связанные с проведением гидротехнических, земляных, бетонных и других работ. Некоторые из них (вертикальная планировка, борьба с подтоплением и затоплением территории) проводятся повсеместно. Другие (проведение противооползневых противоселевых мероприятий, борьба с карстом, освоение вечномерзлых грунтов и др.) приурочены к районам распространения соответствующих природных явлений. В целом к мероприятиям по инженерной подготовке городских территорий относят обычно следующие виды работ: вертикальную планировку; организацию стока поверхностных вод; защиту территорий от затопления; защиту территорий от подтопления, борьбу с оврагами, оползнями, селевыми потоками, снежными лавинами, карстом; работы в особых условиях районов распространения вечной мерзлоты и сейсмически опасных зон.

1. Роль и значение инженерной подготовки территорий в градостроительном планировании

Инженерная подготовка территории — комплекс инженерных мероприятий и сооружений по обеспечению пригодности территории для различных видов градостроительного использования и обеспечению оптимальных санитарно-гигиенических условий. Выбор удобных, легко осваиваемых территорий для населенных мест, условия размещения промышленных и жилых районов, планировка и застройка этих районов и ряд других решений тесно связаны с вопросами инженерной подготовки.

Выбор территорий для населенных мест производится с учетом ряда факторов, среди которых существенное значение имеют географические условия, наличие месторождений полезных ископаемых и других природных ресурсов, наличие ближайших магистральных железных и автомобильных дорог и т. д. Эти факторы в значительной степени предопределяют намечаемое местоположение промышленных объектов, а следовательно, и тяготеющих к ним селитебных территорий. На выбор территорий влияют также виды и размеры промышленных предприятий, жилых районов, условия расположения жилья по отношению к промышленным объектам и ряд других факторов.

Предварительное установление местоположения территории нового населенного пункта производится, в большинстве случаев на основании районной планировки. Окончательное местоположение, а также конфигурацию осваиваемых под застройку территорий устанавливают на основании сравнения отдельных их участков с учетом местных природных условий и возможности получения наилучших экономически оправданных архитектурно-планировочных решений.

Современный уровень развития техники позволяет использовать под застройку различные территории. Однако предпочтение следует отдавать участкам, наиболее благоприятным по условиям освоения, а также проживания на них. Менее удобные территории должны подвергаться освоению путем проведения инженерно-технических мероприятий, связанных с изменением природных условий, что затрудняет строительные процессы и вызывает значительные материальные и денежные затраты. Поэтому при выборе территорий для населенных мест и отдельных их районов предпочтение надо отдавать тем, освоение которых будет связано с наименьшими затратами и сохранением природных условий, способствующих достижению наибольшей выразительности и живописности проектируемых территорий.

Однако не всегда могут быть изысканы такие благоприятные для постройки участки, особенно при большой их площади. Освоение же отдельных небольших участков, удаленных друг от друга, приводит к расчленению территории населенного места и необходимости развития транспортных и инженерных коммуникаций, что связано со значительными затратами. Поэтому окончательный выбор территории под застройку должен производиться с учетом всех факторов на основании сопоставления вариантных решений.

Экономичность освоения территорий для населенных мест или отдельных их районов зависит от местных природных условий и умелого их использования. Наиболее рациональные решения могут быть достигнуты при комплексном сочетании архитектурно-планировочного замысла с технико-экономическими решениями задач по инженерной подготовке, транспортному обслуживанию, оборудованию, застройке и благоустройству осваиваемых территорий.

При планировке населенных мест следует стремиться максимально использовать положительные особенности существующего рельефа с учетом взаимного размещения участков застройки, площадей, парков и других элементов городской территории (в плане, и по высоте) в общей архитектурной композиции.

Для рационального использования местных природных условий, а также для разработки мероприятий по их улучшению следует тщательно изучить все природные особенности местности: климатические, геологические, гидрогеологические, гидрографические, геоморфологические и пр. Необходимо также определить наличие местных строительных материалов, которые могут быть использованы для промышленного и жилищного строительства, а также для постройки различных инженерных сооружений.

Таким образом, при оценке территорий рассматриваются наиболее важные для градостроительства природные условия и физико-геологические процессы, что позволяет определить пригодность территории для градостроительства. На заключительном этапе общей градостроительной оценки территории все природные условия и физико-геологические процессы, влияющие на характер градостроительного использования территории, рассматриваются комплексно: климатические условия, рельеф, геология, гидрогеологические условия и гидрология и пр. Вместе с этим определяется возможный ущерб, который может быть нанесен городскому хозяйству в случаях отрицательного воздействия природных факторов, включая и катастрофические последствия. Комплексная оценка территории производится на основе инженерно-геологических изысканий, в состав которых входят: оценка геологических и гидрогеологических условий территории, выявление и прогноз опасных физико-геологических явлений и оценка влияния этих явлений на свойство территории и на проектируемые сооружения; получение данных, необходимых для решения вопросов о возможных путях борьбы с этими явлениями и для проектирования защитных мероприятий; определение физика-механических характеристик грунтов, необходимых для проектирования и расчета сооружений.

2. Градостроительный анализ территории

Для инженерной подготовки территории наибольшее значение имеют природные условия и факторы, которые изначально определяют возможности использования той или иной территории.

Эти условия и факторы можно подразделять на две группы — собственно природные условия и физико-геологические процессы и явления. Оценка природных условий и физико-геологических явлений данной местности в целях их учета и преобразования при освоении территории составляет важную часть градостроительного анализа территории — исходной базы ее инженерной подготовки. Другая важная составляющая такого анализа — комплексная оценка территории и определение состава мероприятий по инженерной подготовке территории в соответствии с ее выявленными свойствами.

Природные условия оказывают существенное влияние на градостроительное проектирование и в большой мере определяют архитектурно-планировочное решение. В состав природных факторов входят данные, отражающие климатические, геоморфологические, геологические и гидрогеологические условия местности, материалы гидрографических и геоморфологических исследований, характеристика почв и растительности, а также сведения о наличии местных строительных материалов, ресурсов питьевой воды, энергоресурсов и т. д. Полученные данные, характеризующие природные условия местности, обобщаются и служат исходным материалом при разработке мероприятий по инженерной подготовке, застройке и благоустройству населенных мест или отдельных участков их территории.

В рамках инженерной подготовки территории благоприятная природная обстановка связывается с отсутствием возможного влияния как в период строительства, так и в период эксплуатации тех или иных геологических процессов и явлений, способных нарушить стабильность поверхности земли, общую устойчивость и прочность архитектурных сооружений. К числу таких процессов и явлений в первую очередь относятся эрозия (размыв текучей водой берегов и дна водотоков), оползни и карсты, связанные с провальными явлениями вследствие выщелачивания подземными водами водонеустойчивых пород. Большое значение имеют и сейсмические явления как проявление процессов, протекающих в недрах земного шара и др.

К физико-геологическим процессам, встречающимся на территориях, предназначенных для градостроительного использования, также относят затопление городских территорий поверхностным стоком (атмосферными водами) и в период стояния высоких вод в реках и водоемах; подтопление территорий подземными водами; оврагообразование и рост оврагов на городской территории и в пригородной зоне; оползни, обвалы, осыпи, снежные лавины; карсты и вызываемые ими просадки поверхности на территории города; селевые потоки с выходом на городскую территорию; нарушение стабильности рельефа в результате водной и ветровой эрозии; сейсмические явления.

Перечисленные физико-геологические процессы являются природными явлениями, но достаточно распространены также различные процессы, связанные с хозяйственной деятельностью людей, например, деформации поверхности, просадки и провалы при подземных выработках полезных ископаемых, затопление территории при устройстве плотин и водохранилищ, нарушение стабильного состояния оползневых склонов при подрезке основания или пригрузке его ветра, активизации движения песков при сведении растительности и др.

Специфические условия создаются в районах распространения дюн и бархан, в сейсмически активных зонах, в районах вечной мерзлоты, на территориях с торфяными, лёссовыми, скальными грунтами. Эти условия не только предопределяют проведение мероприятий по инженерной подготовке территорий, но и предъявляют особые требования к архитектурно-планировочным и конструктивным решениям, к соблюдению специальных условий технологии, организации и производства строительных работ.

Природные условия могут оказывать как положительное (благоприятное), так и отрицательное (неблагоприятное) воздействие на городскую территорию. Так, с одной стороны, рельеф местности может быть достаточно спокойным, с допустимыми для градостроительных целей уклонами поверхности, тем самым не вызывая каких-либо затруднений в использовании территории. С другой стороны, поверхность может иметь недопустимо малые или, напротив, слишком большие уклоны, что потребует сложных и значительных по объему земляных работ при вертикальной планировке территории.

Подземные воды при глубоком залегании от поверхности земли не оказывают никакого влияния на характер использования территории, но при высоком горизонте их стояния обычно происходит подтопление территории, что всегда требует проведения мероприятий по ее осушению и понижению уровня стояния грунтовых вод.

В отличие от природных условий наличие физико-геологических процессов по их воздействию на городскую территорию оценивается чаще всего как неблагоприятный фактор. Они ограничивают и осложняют использование территории, вызывая необходимость проведения сложных и дорогостоящих мероприятий по защите городской территории. Например, при защите территории города от затопления во время паводков возникает необходимость сооружения дамб обвалования довольно значительной протяженности или проведения работ по сплошной подсыпке территории до незатопляемых отметок. При защите городской территории от селевых потоков осуществляются инженерные мероприятия и строятся сложные сооружения не только непосредственно у границы города, но и на всем пути движения селевого потока.

Правильный выбор территорий, необходимых для развития города или его части, возможен лишь в результате градостроительной оценки природных условий и процессов в соответствии с требованиями планировки, застройки и благоустройства городских территорий. Оцениваются, как правило, все природные факторы, влияющие на застройку города, и определяется степень благоприятности территории для строительства.

Обычно все территории по степени их благоприятности для промышленного и гражданского строительства разделяются на три категории; благоприятные — территории, вполне пригодные для планировки, застройки и благоустройства, которые не требуют проведения мероприятий по инженерной подготовке территории или требуют их в минимально необходимом объеме; освоение таких территорий экономически наиболее эффективно; неблагоприятные — территории, ограниченно пригодные для строительства, которые могут быть использованы после проведения сложных и значительных по объему мероприятий по инженерной подготовке. Освоение таких территорий требует довольно больших капиталовложений и допускается при соответствующем технико-экономическом обосновании; особо неблагоприятные — территории, которые не рекомендуются для освоения. Только в исключительных случаях, при обосновании особой целесообразности и необходимости они также могут быть использованы в градостроительных целях.

В зависимости от функционального назначения городской территории (селитебные территории, зеленые насаждения, промышленные зоны) требования, предъявляемые к отводимым для этих целей территориям, различны. Наибольшие ограничения по природным условиям предъявляются к территориям, отводимым под промышленную застройку. В первую очередь эти ограничения касаются рельефа территории. Специфические требования предъявляются к территориям, предназначенным под зеленые насаждения. В этом случае большое внимание уделяется почвенному слою, возможности эрозии грунтов, уровню стояния подземных вод.

Комплексная оценка территории производится по всем градостроительным факторам, которые включают не только природные, но и планировочные, санитарные и экономические условия. Все эти факторы и условия рассматриваются и оцениваются на всех стадиях проектирования. Анализ и оценка природных условий производится уже при разработке схем и проектов районной планировки для выявления наиболее рациональной планировочной структуры и функционального зонирования района, выявления резервных территорий, формирования территориально — производственных комплексов, промышленных узлов и систем расселения, а также для размещения наиболее крупных производственных объектов. На этой стадии выделяются и территории с неблагоприятными природными условиями, а также намечаются принципиальные решения по их инженерной подготовке.

При разработке генерального плана города в состав материалов проекта включаются схемы, характеризующие природные условия и физико-геологические процессы: затопление и подтопление территории, овражная эрозия, оползни, карсты, сели и лавины, переработка берегов водоемов и водотоков и пр. На ряду с этим представляется план (карта) планировочных ограничений на зоны с активными физико-геологическими процессами, а также схемы инженерной подготовки (защиты) территории города по всем природным условиям.

На последующих стадиях проектирования (проекты детальной планировки, проекты застройки) анализ природных условий и их оценка конкретизируются, что позволяет определить наиболее рациональные и эффективные варианты инженерной подготовки территорий или мероприятия по защите отдельных участков или объектов.

3. Виды рельефа и его отображение на градостроительных планах

Рельеф местности часто определяет внешний облик города и условия его территориального развития. По принятой планировочной практикой терминологии рельеф местности расположения города (или другого населенного пункта) подразделяют на следующие виды: равнинный — слабо выраженная пологая поверхность земли, без холмов и оврагов (например, С-Петербург); средний — с холмами, небольшими долинами и котловинами (например, Москва); сложный — с резко выраженными крутыми скатами и холмами (например, Киев).

Рельеф местности определяется геодезической съемкой и изображается на плане в горизонталях, представляющих собой условные линии проекции пересечения поверхности горизонтальными плоскостями, расположенными по высоте на равных расстояниях друг от друга. Так как каждая в отдельности горизонталь — это линия, соединяющая между собой точки с одинаковыми отметками, горизонтали не могут пересекаться между собой в плане.

На горизонталях надписываются их высотные отметки, отсчитанные от абсолютного нуля, за который при нивелировании поверхности принят уровень Балтийского моря. В этом случае отметки носят название «абсолютных», а при отсутствии таких данных нивелирование поверхности производят от условно принятого уровня и отметки называют «относительными».

Разность между соседними по высоте горизонталями называют высотой сечения рельефа или шагом горизонталей, а расстояние между ними в плане — заложением.

На поверхности с одинаковым углом падения рельефа расстояния между горизонталями будут равными. При пологом рельефе расстояния между горизонталями будут большими, а по мере повышения крутизны ската расстояния между ними в плане уменьшаются.

На рис. 1 представлен план местности, отображающий в горизонталях различные условия рельефа. Как видно из наименования (отметок) горизонталей, они заложены с падением по высоте, или шагом через 1 м. Стрелками показаны направления уклонов поверхности, наибольшие из которых определяются по кратчайшему расстоянию между горизонталями (по нормали к ним).

Рис. 1 — План местности, отображающий условия рельефа: В — вершина; С — седловина; П — пик; Б — берг-штрих, указывающий направление склона; Р — равнинный участок; Кучасток выработки грунта (котлован); Ттальвег; Л — лощина; Ггребень (стрелки показывают направление стока) В природе редко встречаются безуклонные поверхности земли. Исключение представляют собой лишь заболоченные территории. Так, представленный на рис. 1 план рельефа местности характеризуется наличием лощин, холмов, тальвегов, равнинных участков и т. д.

Наивысшие линии гребней или хребтов являются водораздельными, а по наиболее низким участкам оврагов и лощин, носящим название тальвегов, концентрируется сток поверхностных вод.

При размещении проектируемых объектов выбирают наиболее благоприятные по рельефу территории и предусматривают планировочные мероприятия, обеспечивающие наиболее рациональное его использование.

4. Методы вертикальной планировки территории Вертикальная планировка — один из основных элементов инженерной подготовки территорий населенных мест — представляет собой процесс искусственного изменения естественного рельефа для приспособления его к требованиям градостроительства.

Задача вертикальной планировки заключается в придании проектируемой поверхности уклонов, обеспечивающих следующие цели: отвод дождевых, талых и прочих поверхностных вод по открытым лоткам в водосточную сеть и далее через очистные сооружения в естественные водоемы; благоприятные и безопасные условия движения транспорта и пешеходов; подготовку осваиваемой территории для застройки, прокладки подземных сетей и благоустройства; организацию рельефа при наличии неблагоприятных физико-геологических процессов на местности (затопление территории, подтопление ее грунтовыми водами, оврагообразование и т. д.); придание рельефу наибольшей архитектурно-композиционной выразительности.

Важное условие проектирования вертикальной планировки — достижение наименьшего объема земляных работ и возможного баланса перемещаемых масс грунта, т. е. равенство объемов насыпей и выемок для сокращения транспортных расходов на доставку или вывоз грунта.

При разработке проектов вертикальной планировки надо стремиться к максимально возможному сохранению сложившегося природного рельефа местности, существующих зеленых насаждений и растительного почвенного покрова.

В связи с этим вертикальная планировка должна предусматриваться, как правило, на земельных участках, занятых зданиями, сооружениями, улицами, дорогами и площадями. Сплошную вертикальную планировку допускается применять на территориях общественных центров при плотности застройки более 25%, а также при большой насыщенности их дорогами и инженерными сетями.

Естественно, сложившийся растительный покров земли является своеобразным «золотым фондом» для дальнейшего использования при озеленении территории. Поэтому строительные нормы и правила обязывают в проектах вертикальной планировки территорий предусматривать места снятия и временного хранения плодородного слоя почвы и меры по защите его от загрязнения при производстве строительных работ с учетом последующего его использования для озеленения и благоустройства территории.

В сложных условиях подготовки территории может возникнуть необходимость коренного изменения существующего рельефа путем сплошной подсыпки участков, подверженных затоплению паводковыми водами, засыпки оврагов или срезки возвышенностей, препятствующих размещению застройки, улиц, проездов и т. п.

При этом необходимо предусматривать такое размещение земляных масс, которое не могло бы вызвать оползневых и просадочных явлений, нарушения поверхностного стока, режима грунтовых вод и заболачивание территорий. Указанные обстоятельства приобретают особое значение при засыпке оврагов и избыточно увлажненных территорий.

При разработке генеральных планов населенных мест, проектов детальной планировки и застройки их территорий наряду с учетом ряда факторов существенное, а иногда решающее значение приобретает характер рельефа местности. Недоучет или неправильное использование особенностей рельефа приводит к усложнению проектных решений, удорожанию строительных работ и созданию в ряде случаев неблагоприятных условий для размещения зданий и сооружений, организации движения транспорта и пешеходов, санитарно-гигиенических условий проживания и благоустройства.

5. Методы защиты территории от затопления

Городские территории, расположенные на берегах рек, морей, водохранилищ и других водоемов, достаточно часто подвергаются различным физико-геологическим процессам в результате воздействия волн и течения рек. Береговым территориям свойственно наличие оползней, оврагов, размытых берегов, подмытых береговых склонов.

Наибольшую опасность, связанную иногда с человеческими жертвами, представляет затопление городской территории при повышении уровня воды в реках во время половодий и паводков. В этом случае затоплению подвержены в первую очередь наиболее низкие участки — пойменные территории.

Способы защиты затапливаемых городских территорий зависят от высоты расчетного горизонта высоких вод и площади территории, подверженной затоплению, особенностей использования данной территории, ценности защищаемого жилищного фонда и промышленных предприятий, инженерного городского хозяйства и природных особенностей территории.

В борьбе с затоплением используются различные методы, основные из них — сплошная подсыпка территории до незатопляемых отметок; обвалование защищаемой территории путем ограждения ее защитными дамбами, сокращение наибольших расходов реки в пределах городской территории, регулирование стока и расходов путем устройства водохранилищ выше города по течению реки, обводного русла и пр.; увеличение пропускной способности реки в пределах территории города для пропуска наибольших расходов при более низких горизонтах путем изменения поперечного профиля русла реки.

Применение перечисленных мероприятий обычно ограничивается территорией города или его части и участком реки в пределах городской черты. В некоторых случаях они могут осуществляться вне городской территории, выше по течению реки, например, путем создания водохранилища, регулирующего расходы и уровни воды в реке.

Мероприятия по защите городских территорий от затопления можно выполнять как отдельно, так и в комплексе, причем во многих случаях целесообразно сочетание различных мероприятий. Тот или иной вариант защиты территории от затопления принимается на основе технико-экономического обоснования.

Сплошная подсыпка — одно из основных мероприятий по защите городских территорий от затопления (рис. 2). Она ограничивается земляными работами и осуществляется вертикальной планировкой. Отвод поверхностных и при необходимости грунтовых вод производится обычными способами. Сплошная подсыпка, как правило, применяется на относительно небольших по площади территориях и при наличии резервов грунта. Сплошная подсыпка или намыв территории характеризуется значительными объемами земляных работ по сравнению, например, с сооружением дамб обвалования, но с учетом архитектурно-планировочных требований сплошная подсыпка территории часто более целесообразна, чем устройство дамб обвалования, поскольку она обеспечивает свободный доступ архитектурных ансамблей к водной поверхности и возможность застройки территории отдельными участками. Однако ее нельзя выполнять при существующих капитальной застройке и ценных зеленых насаждениях.

Рис. 2 Защита городской территории от затопления сплошной подсыпкой: ГМВ — горизонт меженных вод; ГВВ — юри. ю11т высоких вод: ГП — граница подсыпки Сплошная подсыпка экономически целесообразна, если средняя высота ее не превышает 1,5−2 м при сравнительно малой дальности перевозки необходимого объема грунта. В случае использования гидромеханизации, т. е. намыва грунта из русла реки или чаши устраиваемого водоема, стоимость земляных работ значительно снижается. В ряде случаев целесообразно устраивать частичную подсыпку, при которой формируется обратный от берега скат, что позволяет вывести застройку к берегу и сократить объемы земляных работ.

Обвалование затопляемых территорий более преимущественно по сравнению со сплошной подсыпкой благодаря значительно меньшим объемам земляных работ (рис. 3). Однако наличие дамб затрудняет организацию стока поверхностных вод, что вызывает необходимость в проведении специальных мер по обеспечению стока — создание насосных станций перекачки, регулирующих емкостей и т. д. Усложняется и задача понижения уровня грунтовых вод, требуется устройство дренажной системы с перекачкой собранных вод в водоемы. Кроме того, дамбы отрезают территорию города от водного пространства, затрудняют выход застройки к воде, что с градостроительной точки зрения, конечно, нельзя рассматривать как положительное явление.

Рис. 3 Обвалование затопляемых территорий: 1 — дамба обвалований; 2 граница возможного затопления территории Обвалование применяют на сравнительно значительных по площади территориях, а также на территориях с существующей капитальной застройкой и ее участках, ценных в архитектурно-историческом отношении.

Сокращение наибольших расходов реки достигается посредством регулирования стока и имеет большое значение, так как исключает необходимость мероприятий по непосредственной защите городской территории от затопления. Защита методом регулирования стока заключается в перераспределении расходов (наибольших расходов и наивысших уровней). Уменьшение максимальных расходов происходит в результате создания и использования водохранилища в верхнем по отношению к городу течении реки, которое задерживает часть стока.

Устройство водохранилищ, регулирующих уровень воды в реках, вызывает значительные по объему работы, особенно при большом речном стоке. Наиболее рационален этот метод при комплексном использовании водохранилища для энергетики, при обводнении рек судоходства и пр.

Увеличение пропускной способности русла реки для пропуска в пределах городской территории наибольших расходов воды при более низких горизонтах достигается путем его расчистки и углубления, а также расширения русла и увеличения продольного уклона дна (рис. 4). Данный метод позволяет понизить расчетную отметку поверхности территории или отметку верха дамбы за счет понижения расчетного уровня воды в реке, однако он сопровождается сравнительно большими объемами земляных работ. Область применения — малые реки. Выбор того или иного варианта защитных мероприятий производится на основе сравнения технико-экономических показателей, включающих и эффект, получаемый от тех или иных градостроительных решений.

Рис. 4 Увеличение пропускной способности русла реки: 1 — существующее русло; 2 — новое русло; ГВВ (1) — горизонт высоких вод при существующем русле; ГВВ (2) — горизонт высоких вод при новом русле.

6. Методы защиты от подтопления, дренажи и их системы

Подземные воды — одно из важных природных условий. Они имеют большое значение как источник водообеспечения, хотя в настоящее время в основном, главным источником водоснабжения для различных хозяйственных нужд служит поверхностная вода рек и других водоемов. Вместе с тем реки, озера, водохранилища, пруды — лишь видимая часть воды, основной объем которой находится под землей. Так, почти под каждой рекой протекает другая (подрусловый сток), под каждым озером находится другой водоем, объемы подземных вод могут во много раз превышать поверхностные.

Задачи инженерной подготовки при подтоплении городской территории понижение уровня подземных вод в целях осушения территории и защита зданий и сооружений от затопления — решаются устройством дренажных систем в комплексе с вертикальной планировкой, организации поверхностного стока и благоустройства территории.

В зависимости от назначений территории устанавливают наивысший допустимый уровень подземных вод. Наименьшая глубина от поверхности земли до наивысшего уровня подземных вод определяется как норма осушения. Для участков, предназначенных под застройку жилыми и общественными зданиями, норма осушения принимается не менее 2 м (от проектной отметки территории), для стадионов, парков, скверов — не менее 1 м. Для территорий с застройкой зданиями, имеющими подвальные помещения служебного или хозяйственного назначения, норма осушения 0,5−1 м от отметки пола помещения, для территории под сельскохозяйственными культурами- 0,5−1 м в зависимости от их вида.

Осушение территории с высоким уровнем подземных вод, т. е. достижение требуемой нормы осушения, можно произвести различными способами. Наиболее простое решение, одновременно обеспечивающее целый комплекс других градостроительных задач, — правильная организация стока поверхностных вод и высокий уровень благоустройства застраиваемой территории.

Эти мероприятия, хорошо разработанные и осуществленные в полном объеме, способствуют понижению горизонта подземных вод на городской территории, поскольку значительно уменьшается инфильтрация осадков в грунт с поверхности. Кроме того, они оказывают влияние непосредственно на источник питания подземных вод, основным из которых, как отмечалось выше, являются атмосферные осадки.

Дренажи и их типы.

Осушить территорию можно и не затрагивая непосредственно грунтовые воды. При этом требуемая норма осушения достигается подсыпкой территории, т. е. повышением планировочных отметок поверхности. В этом случае увеличивается глубина от проектной отметки территории (поверхности земли) до горизонта подземных вод. Данное мероприятие применяется для территорий, расположенных в равнинных условиях рельефа. Наиболее часто сплошная подсыпка территории производится в случае защиты ее от затопления при подъеме уровней воды. При этом сплошная подсыпка территории играет двоякую роль — защита от затопления и одновременно мероприятие по осушению территории.

Основной способ осушения территории — устройство дренажа. Дренаж — инженерное сооружение, предназначенное для искусственного понижения уровня подземных вод или их полного перехвата, рассчитанное на длительный период непрерывного действия. Осушающее действие дренажа основано на отводящей способности конструкции дрены, опущенной под водоносный горизонт, за счет чего понижается уровень подземных вод.

Дренажные системы представляют собой отдельные линии или дренажную сеть, состоящую из различных элементов. В зависимости от конструкции приемных устройств и расположения дрен в водоносном слое дренажи разделяются на горизонтальные и вертикальные. В горизонтальных дренажах осушающее действие обусловлено самотечным движением подземных вод, которые поступают в дрены из-за значительного увеличения коэффициента фильтрации дрены по отношению к окружающему грунту. В системе вертикальных дренажей отвод и понижение уровня подземных вод осуществляется созданием разряжения в системе с помощью насосов.

Дренажные системы.

В зависимости от мощности потока подземных вод, на значения дренажа, его расположения по отношению к защищаемой территории и источнику поступления грунтовых вод применяются следующие дренажные системы: однолинейные, с горизонтальными или вертикальными дренами, которые перехватывают грунтовые воды, поступающие на защищаемую территорию, с одной стороны, двухлинейные с устройством двух дренажных линий для защиты территории от грунтовых вод, поступающих с двух сторон в виде системы дренажных линий (систематический дренаж), которые располагаются на значительной по площади территории для защиты ее от подтопления грунтовыми водами.

При защите городской территории от подтопления грунтовыми водами, имеющими различные источники питания, применяются головной, береговой, кольцевой, систематический и специальный дренажи (рис. 5).

Рис. 5 Типы дренажей (дренажные системы): а — головной дренаж; б — систематический дренаж; в — кольцевой дренаж; zбереговой дренаж; 1 — дренаж-осушитель; 2 — дренаж-собиратель; 3 — отводящий коллектор Головной дренаж предназначен для перехвата потока подземных вод, поступающего в направлении к городу.

Береговой дренаж защищает территорию города от подтопления фильтрационными водами со стороны реки или иного водоема. Кольцевой дренаж применяют для защиты отдельных зданий и сооружений и прокладывают по их контуру. Систематический дренаж предназначен для осушения сравнительно больших по площади территорий с высоким уровнем горизонта подземных вод. Применяется на территориях микрорайонов, жилых районов, парков, садов и т. д. Специальный дренаж служит для перехвата грунтовых вод при неблагоприятных природных условиях и физико-геологических процессах. Дрены специального назначения прокладывают у оврагов, на оползневых склонах и пр.

7. Мероприятия по стабилизации и благоустройству оврагов

Овраги — продукт эрозии, т. е. размыва пород текучей водой временными потоками, образующимися в результате атмосферных осадков (дождей, ливней, таяния снегов). Такие временные потоки на возвышенно-равнинных участках ведут к оврагообразованию.

Овраги развиваются на склонах возвышенностей или берегов рек из небольших промоин в результате стока по ним дождевых и талых вод. Поверхностный сток углубляет промоину, причем глубина и ширина поверху увеличивается до десятков метров с одновременным ростом длины. Чем больше поверхностный слой и скорость течения, тем быстрее размываются рыхлые породы. Наиболее неустойчивы слабопроницаемые глинистые грунты. Сыпучие породы, такие, как песок, легко пропускающие воду, разрушаются в редких случаях.

При инженерной подготовке территорий, предназначенных для городского строительства, сооружения крупных промышленных объектов, организации зон отдыха и т. п., проектировщикам и строителям нередко приходится сталкиваться с необходимостью полной или частичной ликвидации оврагов или же их обустройства. Борьба с оврагами очень важна и для успешного развития сельского хозяйства, особенно для увеличения площади пахотной земли. Поэтому устранение оврагов, их благоустройство, полноценное освоение заовраженных территорий представляет весьма актуальную проблему.

Система мероприятий по борьбе с оврагами.

В зависимости от стадии развития оврагов применяют те или иные мероприятия по борьбе с ними. Так, на первой стадии развития для борьбы с оврагообразованием следует предусмотреть заравнивание промоин, посев многолетних трав, прекращение вырубки кустарников и лесов, планировку территории для упорядочения стока поверхностных вод.

На второй стадии могут быть применены те же мероприятия, но в гораздо больших масштабах. Кроме того, в таких случаях предусматривают укрепление дна оврага (мощением или сооружением лотков, запруд, плетней и других конструкций, способствующих задержанию и выпадению наносов), устройство обвалования и нагорных канав вдоль бровки откоса, задерживающих неорганизованный сброс поверхностных вод. На третьей стадии особое внимание должно быть уделено устранению боковых абразивных процессов. Здесь уместно устраивать у подножия склонов продольные плетневые ограды с забивкой их землей и проводить другие противоэрозионные мероприятия. И, разумеется, весьма эффективная мера — облесение склонов. На четвертой стадии крепление оврагов заключается в посеве многолетних трав на склонах, посадках кустарников и деревьев.

Мероприятия по инженерной подготовке одновременно являются и мероприятиями по благоустройству городской территории (водостоки, зеленые насаждения и т. п.). Поэтому обе группы мероприятий целесообразно проводить одновременно, в состав этих мероприятий входят следующие работы: вертикальная планировка территории, выполняемая с помощью земляных работ; сооружение открытых и закрытых водостоков; понижение и перехват подземных вод; облесение приовражных территорий и самих оврагов (рис. 6).

Рис. 6 Мероприятия по инженерной подготовке и благоустройству оврагов: а — уполаживание и террасирование склонов; б — частичная засыпка; в — сплошная засыпка; г — устройство донных запруд; д — нагорная канава для перехвата поверхностных вод; е — озеленение оврага

8. Борьба с оползнями и селями

Мероприятия по стабилизации оползневых склонов.

Основные задачи инженерной подготовки оползневых территорий: обеспечение стабильного состояния оползневого склона, т. е. сохранение равновесия всех действующих сил, и создание условий для использования оползневого склона и прилегающих территорий в градостроительных целях (застройка, парки и сады, дороги и т. д.).

Противооползневые мероприятия разделяются на профилактические и коренные, причем перечень таких мероприятий весьма велик. Задача профилактических мер заключается в сохранении стабильного состояния оползня, коренных — в устранении основных причин образования оползня.

Наибольшее значение в противооползневых мероприятиях придается организации стока поверхностных вод и дренированию, поскольку они одна из основных причин возникновения оползневых явлений.

Для предотвращения подмыва откосов на морях, водохранилищах и реках применяют волноотбойные стенки из бетона и железобетона, волноломы и буны, производят укрепление берегов, в том числе подпорными стенками — набережными.

Целесообразность проведения противооползневых мероприятий определяется степенью его соответствия основной причине оползневого явления. Например, при местных вывалах достаточно расчистить откос и сбросить камни, находящиеся в неустойчивом состоянии. В более сложных случаях необходимо устройство улавливающих стенок, анкерование угрожающих падением каменных массивов металлическими анкерами, укладка проволочных сетей и пр.

В качестве основных противооползневых мероприятий применяются: организация стока поверхностных вод в зоне оползней и прилегающей к ней городской территории; понижение уровня грунтовых вод путем сооружения открытых и закрытых дренажных систем; ограждение откосов и защита их от подмыва и размыва проточными водами рек или волнами водоемов; уполаживание откосов и их пригрузка; посадка зеленых насаждений поверху откоса и на оползневом склоне; искусственное закрепление масс оползня, искусственные сооружения для удержания грунтовых масс.

Организация стока поверхностных вод обеспечивает перехват их с прилегающих к оползневому склону территорий и не допускает попадания в тело оползня. Поверхностные воды перехватываются лотками или закрытыми водостоками и сбрасываются в водоем, минуя оползневой склон. Нагорные канавы устраиваются на расстоянии 6−10 м от откоса. При необходимости сброса воды открытой системой через оползневой склон устраиваются укрепленные лотки, конструкция которых предусматривает возможность некоторой деформации (рис. 7).

Рис. 7 Железобетонный телескопический лоток: а — продольный разрез; б — поперечное сечение; 1 — контур основного зуба лотка; 2 — невеночная подготовка При дренировании оползневого склона используют два типа дренажей: головной, перехватывающий грунтовые воды выше склона, и откосный дренаж для осушения тела оползня.

Основной дренаж проходит вдоль верхней бровки откоса. Перехватывая грунтовые воды, головной дренаж предотвращает вынос частиц грунта, смачивание плоскости скольжения и осушает тело оползня. Применяется открытый дренаж, горизонтальный трубчатый, а призначительной мощности водоносного слоя — дренаж галерейного типа (проходной и полупроходной). Откосный дренаж представляет собой систему открытых канав небольшой глубины, расположенных непосредственно по откосу (рис. 8).

Рис. 8 Откосные дренажи Сопротивление движению оползня достигается устройством подпорных стенок, свайных рядов, контрфорсов (железобетонные тонкостенные корпуса, которые заполняются после установки песком и закрываются плитами), контрбанкетов, отсыпаемых в нижней части оползня из перемещенного с верхних оползневых террас грунта при уполаживании склонов или из песка и др. (рис.9).

Рис. 9 Устройства для сопротивления движению оползня: а — контрбанкет; б — контрфорс; в — свайные ряды Подпорные стенки, как правило, используют при малой мощности оползающего слоя. При этом они должны быть заложены на устойчивой, не затронутой оползневым движением толще, т. е. ниже поверхности скольжения. Иначе подпорная стенка может сместиться вместе с откосом.

В последнее время достаточно часто используют противооползневые контрфорсы из железобетонных массивов — корпусов, которые после их установки заполняются песком. В качестве береговых укреплений, защищающих контрфорсы или контрбанкеты от размыва, используются тетраподы, укладываемые рядами по высоте (рис. 10).

Рис. 10 Противооползневые береговые укрепления: аконтрфорс с упорным поясом из массивов гигантов; в — укрепление из тетраподов; 1 — откосное крепление из сварного железобетона; 2 — массивы-гиганты на каменной постели; З — фильтровая подготовка под откосным креплением; 4 — тело противооползневою контрфорса из намытого песка; 5 кладка из тетраподов массой 7.5 т; 6- наброска из тетраподов массой 1.5 т; 7- штучный камень крупностью 30−35 см; 8 — крепление сборным железобетоном; 9 — противооползневой контрфорс из местного грунта; 10 — мелкозернистый песок; 11 — однослойный обратный фильтр В некоторых случаях возможно использование специальных мероприятий — просушивание тела оползня воздухом при открытой сети канав или подаваемым по трубам горячим газом; обжиг оползня; цементация или силикатизация — нагнетание под давлением цемента или жидкого стекла в трещины, скважины и др.

Мероприятия по борьбе с селями.

Во всех селеносных районах в случае возможной опасности для города, даже при очень редкой повторяемости прохождения селей, необходимы мероприятия по защите от селевых потоков. Проведение таких мероприятий — одна из основных задач инженерной подготовки и защиты городских территорий.

С градостроительной точки зрения (при выборе территории для города и иного населенного места или отдельного объекта, проектировании и строительстве) важно оценить местность по степени ее селеносности. Сведения о селеносности и соответствующие прогнозы — основной материал при проектировании и осуществлении мероприятий по инженерной подготовке. Степень опасности для города определяется объемом выносов после прохождения одного потока: первая степень — более 1 млн м3; вторая — от 0,5 до 1 млн м3; третьядо 0,5 млн м3.

Сложная задача ограждения города от селевых потоков включает комплекс различных мероприятий, в том числе и профилактических; строительство сооружений на пути движения селевого потока для ослабления его мощности и осаждения наносов, уменьшения скорости, направления по иному руслу и др. Основное условие защиты городских территорий при этом — комплексное осуществление организационно — хозяйственных, агралесамелиоративных и инженерных мероприятий.

Главные направления в непосредственной защите города — борьба с образованием и формированием потока; борьба с движущимся потоком; удержание наносов, чтобы они не попали на территорию города.

Основные задачи инженерной подготовки в селевых очагах — снижение расхода потока путем организации и регулирования поверхностного стока в его бассейне; рассредоточение потока во времени путем задержания его плотинами, водохранилищами; организация направления потока (смягчение уклонов, укрепление склонов, выпрямительные сооружения и пр.); отбор каменного материала по пути движения потока; ограждение городских территорий, железнодорожных и автомобильных дорог от потока с помощью специальных сооружений (в соответствии с назначением сооружения они бывают селенаправляющими, селепропускающими, селезадерживающими). Организационно — хозяйственные мероприятия носят профилактический характер, их задача — воспрепятствовать образованию и уменьшить содержание каменных материалов в районах зарождения и формирования селя. Они включают охрану лесных угодий от вырубки, сохранение зеленых насаждений; запрещение производства земляных работ на склонах и распашки, которые вызывают нарушение поверхности; запрещение выпаса скота на склонах селеносного района для сохранения травяного покрова. Агролесомелиоративные мероприятия осуществляются в зонах образования и формирования селевых потоков. К ним относятся озеленение бассейнов в верхней и средней зонах; организация стока поверхностных вод в водосборном бассейне; отвод грунтовых вод; террасирование склонов для обеспечения устойчивости и против эрозии. Организация стока: ливневых и талых вод производится посредством водосборных и водоотводных канав и каналов, причем особое внимание уделяется сбору и отведению вод в местах сосредоточенного стока — в тальвегах, оврагах. Для перехвата поверхностного стока устраиваются нагорные канавы. Понижение горизонта и отвод грунтовых вод осуществляются дренажными системами по принципу головного дренажа (как правило, открытого типа). Все эти мероприятия направлены главным образом для уменьшения расхода потока.

Инженерные мероприятия проводятся в зоне движения селевого потока и связаны со строительством специальных сооружений. Их основные задачи: перехват потока и регулирование его путем задержки в специальных водохранилищах; перехват потока и отведение по новому руслу; уменьшение скорости движения (уменьшение уклона водотока с помощью запруд); задержка и осаждение каменного материала; укрепление дна и откосов русла. Инженерные сооружения выполняют на основном русле, притоках и в зоне конуса выноса. Их характер, месторасположение и количество определяются исходя из местных условий. Основные селезащитные сооружения: русло выпрямительные сооружения и селенаправляющие дамбы; берегои дноукрепительные конструкции; искусственные водохранилища (они же и наносонакопите.111) и плотины; системы запруд, включая фильтрующие плотины (для снижения скорости и улавливания наносов); искусственные русла и селе направляющие каналы, устраиваемые с помощью дамб обвалования; сооружения для пропуска селевых потоков над или под железными и автомобильными дорогами.

Наиболее эффективное мероприятие которое может полностью решить задачу борьбы с селевыми потоками и защиты города, — создание водохранилища большой емкости. Для этого подготавливаются места в долине русла и сооружаются плотины. В образовавшемся водохранилище происходит отложение наносов, а вода сбрасывается небольшими объемами. Со временем водохранилища заполняются наносами, поэтому необходимо либо проводить очистку, что сложно в горных условиях, либо увеличивать высоту плотины. Один из способов создания плотины — обрушение берегов в русло направленным взрывом.

Мероприятия по перехвату и осветлению потока осуществляются не только в основном русле селевого потока, но и на его притоках, участвующих в формировании основного потока. Для перехвата крупных селевых потоков сооружаются мощные селеуловители и плотины из бетона, железобетона и металла. В целях организации движения селевого потока руслу придается правильное очертание в плане и профиле. Эффективное мероприятие по защите городов — перехват потока и направление его по новому руслу в обход города с помощью струенаправляющих дамб, которые устраиваются в месте перехвата селевого потока и направления в новое русло. При разработке мероприятий инженерной подготовки по защите от селевых потоков следует применять их комплексно во всех зонах формирования и движения потоков. Возможные варианты селезащитных сооружений приведены на рис. 11