К сооружениям инженерной защиты территорий от затопления и подтопления относятся: дамбы обвалования, дренажи, дренажные и водосбросные сети, нагорные водосбросные каналы, быстротоки и перепады, трубопроводы и насосные станции.
В зависимости от природных и гидрогеологических условий защищаемой территории системы инженерной защиты могут включать как несколько вышеуказанных сооружений, так и отдельные сооружения.
Состав защитных сооружений на подтопленных территориях следует назначать в зависимости от характера подтопления (постоянного, сезонного, эпизодического) и величины приносимого им ущерба.
8.1.1 Для защиты территории от затопления применяют два типа дамб обвалования - незатопляемые и затопляемые.
Незатопляемые дамбы следует применять для постоянной защиты от затопления городских и промышленных территорий, прилегающих к водохранилищам, рекам и другим водным объектам.
Затопляемые дамбы допускается применять для временной защиты от затопления сельскохозяйственных земель в период выращивания на них сельскохозяйственных культур при поддержании в водохранилище НПУ, для формирования и стабилизации русел и берегов рек, регулирования и перераспределения водных потоков и поверхностного стока.
8.1.2 На меандрирующих реках в качестве средств инженерной защиты территории от затопления следует предусматривать руслорегулирующие сооружения:
- продольные дамбы, располагаемые по течению или под углом к нему и ограничивающие ширину водного потока реки;
- струенаправляющие дамбы - продольные, прямолинейные или криволинейные, обеспечивающие плавный подход потока к водопропускным отверстиям моста, плотины, водоприемника и другим гидротехническим сооружениям;
- затопляемые запруды, перекрывающие русло от берега до берега, предназначаемые для полного или частичного перекрытия течения воды по рукавам и протокам;
- полузапруды - поперечные выправительные сооружения русла, обеспечивающие выправление течения и создание судоходных глубин;
- шпоры (короткие незатопляемые полузапруды), устанавливаемые под некоторым углом к течению, обеспечивающие защиту берегов от размыва;
- береговые и дамбовые крепления, обеспечивающие защиту берегов и откосов дамб от размыва и разрушения течением и волнами;
- сквозные сооружения, возводимые для регулирования потока воды в русле и наносов путем перераспределения расходов воды по ширине русла и создания у берегов замедленных (неразмывающих) скоростей течения.
8.1.3 При значительной протяженности дамб вдоль водотока или в зоне выклинивания водохранилища отметку гребня следует снижать в направлении течения соответственно продольному уклону свободной поверхности воды в реке при расчетном уровне.
В соответствии с конструктивными особенностями применяют грунтовые дамбы обвалования двух типов: обжатого и распластанного профилей.
Применение дамб обжатого профиля возможно при армировании слагающего их грунта геотекстильными полотнищами, послойной раскладкой арматурных стержней, глубинным виброуплотнением и другими методами. Устройство такого армогрунтового сооружения должно соответствовать всем требованиям раздела 18 СП 45.13330.2012.
При устройстве дамб из армированного грунта следует тщательно подготовить ее основание, удалить все предметы, которые могут привести к повреждению армирующих элементов. Основание таких дамб следует уплотнить. Предпочтительным следует считать применение дамб распластанного профиля с биологическим креплением откосов (посев трав, посадка кустарников и т.п.).
При высоте дамб более 5 м следует на половине ее высоты предусмотреть берму шириной не менее 1,5 м с целью повышения устойчивости откоса или выполнить расчет устойчивости откоса по методу круглоцилиндрических плоскостей с учетом физико-механических характеристик укладываемого в дамбу послойно уплотненного грунта.
Вдоль нижней бровки низового откоса дамб следует выполнить линейный горизонтальный трубчатый дренаж с системой наблюдательных колодцев. Отвод дренажных вод должен в основном осуществляться самотеком или при достаточном обосновании путем принудительной откачки.
Выход фильтрационного потока на поверхность низового откоса дамбы не допускается, и его следует квалифицировать как нештатную ситуацию, требующую безотлагательного выполнения таких защитных мероприятий, как: проверка работоспособности дренажа; рыхление в месте выхода воды песчаного материала, из которого сложена дамба; устройство в месте выхода воды наслонного дренажа путем отсыпки слоя песчано-гравийного материала, сопрягая его с песчано-гравийной призмой горизонтального дренажа, проложенного в основании дамбы.
8.1.4 Выбор типа ограждающих дамб следует производить с учетом природных условий: топографических, инженерно-геологических, гидрологических, климатических, степени сейсмичности района, а также наличия местных строительных материалов, оборудования, разработанных схем организации производства работ, сроков строительства и условий эксплуатации, перспектив развития района, природоохранных требований подраздела 6.3. При выборе типа ограждающих дамб следует предусматривать использование местных строительных материалов и грунтов из полезных выемок и отходов производства, если они пригодны для этих целей. Проектирование дамб обвалования следует производить в соответствии с требованиями СП 39.13330.
Дамбы из грунтовых материалов на нескальном основании следует предусматривать для глухих участков напорного фронта. Бетонные и железобетонные плотины на нескальном основании следует предусматривать лишь в качестве водосбросных сооружений.
При прохождении трассы дамб по оползневому или потенциально оползневому склону должны быть разработаны противооползневые мероприятия в соответствии с требованиями СП 116.133330*.
________________
* Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: СП 116.13330.2012. - Примечание изготовителя базы данных.
8.1.5 Трассу дамб следует выбирать с учетом требований 6.1.1.1 и 6.1.1.2 в зависимости от топографических и инженерно-геологических условий строительства, хозяйственного значения данного участка территории, возможности обеспечения минимального изменения гидрологического режима водотока и максимального использования защищенной территории.
При временной боковой приточности целесообразно применять непрерывную трассировку дамб вдоль уреза воды водоема или водотока. При постоянной боковой приточности обвалование, как правило, выполняют по участкам между притоками, которое включает дамбы обвалования берегов основного водотока и его притоков.
При обваловании территории переливными дамбами все защитные сооружения должны допускать затопление в период половодья.
При прокладке трассы дамб для защиты сельскохозяйственных земель необходимо учитывать требования СП 100.13330.
Трассировку дамб обвалования в городской черте следует осуществлять с учетом использования защищаемых территорий под застройку в соответствии с требованиями СП 42.13330.
8.1.6 Превышение максимального уровня воды в водоеме или водотоке над расчетным уровнем следует принимать:
- для незатопляемых дамб - в зависимости от класса сооружений в соответствии с требованиями СП 58.13330;
- переливных дамб - по СП 100.13330.
8.1.7 При разработке проектов инженерной защиты следует предусматривать возможность использования гребня дамб обвалования для прокладки автомобильных и железных дорог. В этом случае ширину дамбы по гребню и радиус его кривизны следует принимать в соответствии с требованиями СП 34.13330 и СП 119.13330.
Во всех других случаях ширину гребня дамбы следует назначать минимальной исходя из условий устойчивости дамбы, производства работ и удобств ее эксплуатации.
8.1.8 Профиль дамбы (распластанный или обжатый) выбирают с учетом наличия местных строительных материалов, технологии производства работ, условий ветрового волнения на верховом откосе и выхода фильтрационного потока на низовом.
8.1.9 Сопрягающие устройства грунтовых дамб с бетонными сооружениями должны обеспечивать:
- плавный подход воды к водопропускным сооружениям со стороны верхнего бьефа и плавное растекание потока в нижнем бьефе, предотвращающее размыв как тела и основания дамб, так и дна водотока;
- предотвращение фильтрации по контакту с бетонными сооружениями в зоне примыкания.
Конструкции сопрягающих устройств дамб I-III классов должны быть обоснованы лабораторными гидравлическими исследованиями.
8.1.10. Расчеты дамб из грунтовых материалов, защищающих территории от затопления, надлежит выполнять в соответствии с требованиями СП 39.13330.
На участках, расположенных под защитой дамб, следует иметь достаточный запас песка, мешков и других средств, обеспечивающих возможность наращивания дамб при подъеме уровня воды в реке выше прогнозируемого.
8.2.1 Поперечное сечение и уклон нагорных каналов должны обеспечивать такие расчетные скорости воды, которые должны быть меньше допустимых размывающих и больше тех, при которых происходит заиление каналов.
При гидравлических расчетах каналов значения коэффициентов шероховатости следует принимать по СП 100.13330. Методы определения основных гидрологических характеристик приведены в [5].
8.2.2 Заложение откосов бортов нагорных каналов необходимо принимать на основании данных по устойчивости откосов существующих каналов, находящихся в аналогичных гидрогеологических и геологических условиях; при отсутствии таких аналогов заложение откосов каналов допустимо принимать по справочным данным, а глубиной свыше 5 м - на основании геотехнических расчетов,
8.2.3 Форму поперечного сечения нагорных каналов для пропуска расчетных расходов воды следует принимать с учетом гидрологического режима водотока и плотности застройки защищаемой территории.
Уклоны каналов без крепления дна и откосов должны обеспечивать пропуск минимальных расходов воды при скоростях не более 0,3-0,5 м/с. Наибольшие допустимые продольные уклоны каналов при отсутствии защитной одежды следует принимать равными 0,005.
Минимальная величина радиуса кривизны трассы канала должна быть не менее двукратной ширины канала по урезу воды при расчетном расходе. Максимальные радиусы поворота для гидравлически не рассчитываемых каналов допускаются не более 25 м и гидравлически рассчитываемых - от 2 b до 10 b (где b - ширина канала по урезу воды, м).
Допускаемые неразмывающие скорости воды для каналов с расходами свыше 50 м
/с следует принимать на основании лабораторных исследований и соответствующих гидравлических расчетов.
8.2.4 Нагорные каналы глубиной не более 5 м и расходом воды не более 50 м/с, а также дюкеры и акведуки надлежит проектировать в соответствии с требованиями СП 100.13330.
8.3.1 Состав, компоновку и конструкцию сооружений насосной станции следует устанавливать в зависимости от объема перекачиваемой воды и возможности создания в ее составе аккумулирующей емкости.
Типы, класс и мощность насосных станций и их оборудования необходимо устанавливать с учетом:
- расчетного расхода, высоты подачи и колебания горизонтов воды;
- водотока в месте сброса;
- вида источника энергии;
- обеспечения оптимального коэффициента полезного действия насосов.
8.3.2 Тип, производительность и число насосов устанавливают расчетом в зависимости от типа насосной станции с учетом величин расчетного расхода, требуемого напора воды и амплитуды колебаний горизонтов водотока (водоема) в месте сброса.
Необходимость применения резервного агрегата должна быть обоснована проектом в соответствии с нормами проектирования осушительных насосных станций СП 100.13330.
8.3.3 Водозаборное сооружение и насосная станция могут быть выполнены как совмещенного, так и раздельного типа.
Водозаборные сооружения должны обеспечивать:
- забор расчетного притока воды;
- нормальный режим эксплуатации оборудования и возможность его ремонта;
- защиту от попадания в них рыб.
8.3.4 Водовыпускные сооружения насосных станций должны обеспечивать спокойный сброс воды в водные объекты и исключать возможность обратного течения воды.
8.4.1 При проектировании дренажных систем для предотвращения подтопления территорий надлежит выполнять требования настоящего свода правил, а также СП 103.13330 и 100.13330.
8.4.2 При проектировании дренажных систем предпочтение следует отдавать системам с отводом воды самотеком. Дренажные системы с принудительной откачкой воды требуют дополнительного обоснования.
8.4.3 Дренажная система должна обеспечивать требуемую по условиям защиты норму дренажа подземных вод: на селитебных территориях - в соответствии с требованиями настоящего свода правил, а на сельскохозяйственных землях - СП 100.13330.
8.4.4 Применение дренажных систем следует обосновывать расчетом водного, а для аридной (засушливой) зоны - и солевого баланса подземных вод.
При одностадийном проектировании необходимо производить расчеты и анализ причин и последствий подтопления в соответствии с 4.5. При двухстадийном проектировании на основе данных геологических и гидрогеологических изысканий и результатов исследований, полученных на первой стадии с учетом характера застройки и перспективы освоения защищаемой территории, надлежит определять расположение дренажной сети в плане, глубину ее заложения и сопряжение отдельных дренажных ветвей между собой.
Гидрогеологическими расчетами для выбранных схем дренажей должны устанавливаться:
- оптимальное положение береговых, головных и других дрен по отношению к дамбе обвалования или к границам фундаментов из условия достижения минимальных значений их дебитов;
- необходимая глубина заложения дрен и расстояние между ними, расход дренажных вод, в том числе подлежащих перекачке;
- положение на защищаемой территории депрессионной кривой в зоне влияния дренажа.
8.4.5 Выполнение горизонтального дренажа открытым траншейным или бестраншейным способом (подземная прокладка) определяется экономической целесообразностью и условиями эффективной работы. В случае устройства открытых горизонтальных дренажей при глубине не более 2 м от поверхности земли следует учитывать глубину промерзания грунтов.
Сечения открытых дренажных канав и дрен, заложенных ниже поверхности земли, должны обеспечивать незаиляющие скорости воды.
8.4.6 Во всех случаях применения вертикального дренажа, состоящего из системы водопонизительных скважин, их водоприемную часть следует располагать в грунтах, обладающих высокой водопроницаемостью (коэффициент фильтрации - не менее 2 м/сут).
8.4.7 Открытые дренажные каналы и траншеи следует устраивать в тех случаях, когда требуется осушение значительных по площадям территорий с одно-, двухэтажной застройкой небольшой плотности. Их применение также возможно и для защиты от подтопления наземных транспортных коммуникаций.
Расчет открытого (траншейного) горизонтального дренажа следует производить с учетом возможности его совмещения с нагорным каналом или коллектором водоотводящей системы. Профиль траншейного дренажа в этом случае должен также обеспечивать приток расчетного расхода поверхностного стока воды.
8.4.8 При необходимости крепления откосов открытых дренажных канав и траншей необходимо использовать бетонные или железобетонные плиты, гравийную (щебеночную) или каменную наброску. В укрепленных откосах из плит надлежит предусматривать дренажные отверстия для приема подземных вод.
В закрытых трубчатых дренажах в качестве фильтровой обсыпки следует применять песчано-гравийную смесь и другие материалы при соответствующем обосновании.
Каптированные дренажные воды следует отводить по траншеям или каналам самотеком. Устройство водосборных резервуаров, совмещенных с насосными станциями перекачки, целесообразно в тех случаях, когда рельеф защищаемой территории имеет более низкие отметки, чем уровень воды в ближайшем водном объекте, куда должен осуществляться сброс поверхностного стока с защищаемой территории.
8.4.9 В качестве дренажных труб могут быть использованы: керамические, хризотилцементные, бетонные, железобетонные и поливинилхлоридные трубы. Материал труб выбирают в зависимости от глубины заложения дрены и агрессивности среды.
Бетонные, железобетонные и хризотилцементные дренажные трубы следует применять только в неагрессивных по отношению к бетону воде и грунтах.
Допустимая максимальная глубина заложения дрен зависит от материала труб; наименьшая глубина прокладки труб определена требованиями их защиты от динамических нагрузок и промерзания.
В слабых грунтах с недостаточной несущей способностью дренажная труба должна быть уложена на искусственное основание.
По условиям прочности допускается следующая максимальная глубина заложения дренажных труб с обратной засыпкой траншей грунтом, м:
керамических: | |||||
дренажных |
диаметром |
150-200 |
мм |
3,5 |
|
" |
" |
300 |
" |
3,0 |
|
канализационных |
" |
150 |
" |
7,5 |
|
" |
" |
200 |
" |
6,0 |
|
" |
" |
250 |
" |
5,5 |
|
" |
" |
300 |
" |
5,0 |
|
бетонных |
" |
200 |
" |
4,0 |
|
" |
" |
300 |
" |
3,5 |
|
8.4.10 Число и размер водоприемных отверстий на поверхности хризотилцементных, бетонных, железобетонных и полимерных труб надлежит определять в зависимости от расчетного расхода дренажа и водопропускной способности отверстий.
Вокруг дренажных труб необходимо предусматривать фильтры в виде песчано-гравийных обсыпок (предпочтительно) или оберток из искусственных тканых материалов, обладающих достаточной водопроницаемостью. Толщину и гранулометрический состав песчаных и гравийных (щебеночных) составляющих обсыпок надлежит подбирать расчетом в соответствии с требованиями СП 103.13330.
8.4.11 Выпуск дренажных каптированных вод в водный объект (реку, канал, озеро) следует располагать в плане под острым углом к направлению потока, а его устьевую часть снабжать бетонным оголовком или укреплять каменной кладкой или наброской.
Сброс дренажных вод в дождевую канализацию допускается, если ее пропускная способность допускает пропуск дополнительных расходов воды, поступающей из дренажной системы. При этом подпор дренажной системы со стороны канализации не допускается. Возможность такого сброса должна быть согласована с организацией, эксплуатирующей указанную канализацию.
Смотровые колодцы надлежит устраивать по трассе заглубленного дренажа не реже чем через 50 м на прямолинейных участках, а также в местах всех поворотов, пересечений и изменений уклонов дренажных труб. Смотровые колодцы могут быть сборными из железобетонных колец с отстойником (глубиной не менее 0,5 м) и бетонированными днищами по ГОСТ 8020. Смотровые колодцы на мелиоративных дренажных системах надлежит принимать по СП 100.13330.
8.4.12 Дренажные галереи следует применять в тех случаях, когда требуемое понижение уровней подземных вод не может быть обеспечено с помощью горизонтальных трубчатых дрен.
Форму и площадь поперечного сечения дренажных галерей, а также степень перфорации их стен следует устанавливать в зависимости от требуемой водоприемной способности дренажа.
Фильтры дренажной галереи необходимо выполнять в соответствии с требованиями 8.4.8.
8.4.13 Водопонизительные скважины, оборудованные погружными насосами, надлежит применять в тех случаях, когда понижение уровня подземных вод может быть достигнуто только принудительной откачкой воды.
Если дренажная водопонизительная скважина пересекает несколько водоносных горизонтов, то при необходимости фильтры следует предусматривать в пределах интервала каждого из них.
8.4.14 Самоизливающиеся скважины следует применять для снижения избыточного давления в напорных водоносных горизонтах. Эти скважины следует применять в тех случаях, когда благодаря снижению УПВ верхнего водоносного горизонта станет возможен выпор подстилающего его водоупора.
Конструкция самоизливающихся скважин аналогична конструкции водопонизительных скважин.
8.4.15 Водопоглощающие и сбросные скважины следует применять в тех случаях, когда под водоупором осушаемого слоя грунта располагаются грунты с высокой водопроницаемостью и безнапорным режимом подземных вод.
8.4.16 Комбинированные дренажи могут применяться в случае необходимости осушения двухслойного водоносного пласта при слабопроницаемом верхнем слое и напоре в нижнем. Горизонтальный дренаж следует устраивать в верхнем слое, а скважины - в нижнем.
Горизонтальные дрены и водопонизительные скважины необходимо располагать в плане на расстоянии не менее 3 м друг от друга. При применении дренажных галерей устья водопонизительных скважин следует выводить в ниши, устраиваемые в галереях.
8.4.17 Лучевые дренажи следует применять при необходимости глубокого понижения уровня подземных вод в условиях плотной застройки подтапливаемой территории, когда имеются трудности в размещении дренажей или скважинных водозаборов.
8.4.18 Системы вакуумного осушения необходимо применять в грунтах с низкими фильтрационными свойствами (коэффициент фильтрации - менее 2 м/сут) в случае дренирования территорий, где имеются повышенные требования к защите от подземных вод.