Виды инженерных мероприятий по подготовке территорий населенных пунктов

Понижение уровня грунтовых вод.Основной источник пита­ния подземных вод — атмосферные осадки. При плохих условиях отвода вод с поверхности и при проницаемом для воды верхнем слое почвы создаются благоприятные условия для инфильтрации воды с поверхности в почву (рисунок 20). Прошедшая в почву вода под влия­нием силы тяжести опускается в более глубокие слои, пока не встретит на своем пути непроницаемые, то есть водоупорные, грунты. На кровле водоупора происходит задержка и поднятие воды - затопление.

Подземные воды можно разделить на 3 типа: верховодка, основной уровень, межпластовые воды.

Верховодка образуется на слабопроницаемых линзах в прони­цаемых грунтах близко к отметкам поверхности. Распростране­ние ее имеет локальный характер и ограничено районом распо­ложения непроницаемых линз.

В засушливые годы верховодка может отсутствовать.

Основной уровень — это первый водоносный слой от поверх­ности земли, расположенный на водоупорном слое, имеющем большое по площади распространение. Мощность основного уровня вод зависит от среднегодового количества осадков, выпа­дающих на поверхность почвы.

Межпластовые воды — это грунтовые воды, расположенные между двумя водонепроницаемыми слоями.

Движение подземных вод имеет направление от области пита­ния к местам выхода их в ручьи, реки или озера.

Инженерное благоустройство территории населенных пунктов должно способствовать понижению уровня подземных вод.

Рисунок 20. Схема образования грунтовых вод: 1 – инфильтрация осадков в грунт; 2 – верховодка; 3 - водонепроницаемая линза; 4 – основной уровень грунтовых вод; 5 - водоупор

Для осушения территории, где близко залегают грунтовые воды, повышают отметки поверхности земли, устраи­вают дренаж. Осушающее действие дренажа основано на отводящей способности дрены, опущенной под \водоносный горизонт, или на работе осушительных каналов, отводящих подземные воды из прилегающего грунта. В зависимости от конструкций приемных устройств и характера расположения дренажа в почвенном слое различают горизонтальные и вертикальные дренажи.Дренаж также бывает береговой, систематический, головной и кольцевой.

Береговой дренаж устраивают со стороны реки для перехвата фильтрующихся из нее вод.

Систематический дренаж представляет собой развитую и рав­номерно распределенную на большой площади сеть каналов. Средняя норма осушения их 2...2,5 м при расстоянии между дренами 100...150 м. Такие территории могут быть использованы для устройства парков, сооружения производственных комплек­сов.

Головной дренаж прокладывают для перехвата грунтовых вод, направленных к реке, оврагу или другому пониженному месту территории. Обычно головной дренаж в виде отдельной дрены располагают вдоль подошвы откоса (рисунок 21).

Кольцевой дренаж проектируют для защиты отдельно стоящих сооружений. Его иногда заменяют пристенным дренажем, если подземная часть здания расположена в непроницаемых или сла­бопроницаемых грунтах (рисунок 22).

Рисунок 21 – Головной дренаж

1 – трасса головного дренажа; 2 – смотровой колодец

Допустимая минимальная глубина залегания уровня грунтовых вод: по всей территории населенного пункта — 1,5 м, автодороги — 0,5...2 м, кладбища — 2,5 м, участки с овощехранилищами — 4,5 м, стадионы —1м, плодовые семечковые насаждения — 2 м, плодовые косточковые насаждения

— 1,5 м, древесно-кустарниковые насаждения— 1,3 м, здания с подвалами —0,4... 1 м (от пола подвала).

Защита территории от затопления.Многие населенные пунк­ты, расположенные в пойменных участках рек, затапливаются во время паводков. При развитии населенных пунктов и выборе территории для нового строительства иногда используют малоудобные для строительства затапливаемые территории. Такие территории требуют предварительной подготовки перед стро­ительством.

Кроме периодических затоплений может быть постоянное за­топление территории населенных пунктов, расположенных в зоне подпора плотин на больших реках, а также при создании искус­ственных водохранилищ.

Методы защиты затопляемых территорий зависят от высоты подпора и площади затапливаемых территорий, ценности защи­щаемых от затопления жилых, общественных и производствен­ных зданий и сооружений, существующей системы поселкового хозяйства и природных особенностей.

Рисунок 22 – Кольцевой дренаж

1 – трасса кольцевого дренажа; 2 – смотровой колодец;

При неширокой полосе затапливаемой пойменной части реки целесообразна подсыпка на территории до незатапливаемых отметок. Это экономически оправдывается, если средняя высота подсыпки небольшая (1,5...2 м), а необходимый объем требуемого для подсыпки грунта может быть получен недалеко от засыпаемой территории. При применении гидромеханизации, то есть намыва грунта из русла реки или чаши водоемов, стоимость земляных работ значительно снижается. При широкой полосе затапливаемой территории делают дамбы обвалования. Отметку верха дамбы обвалования назначают выше отметки паводковых вод. Ширина дамбы должна обеспечивать движение по ней эксплуатационного транспорта. При односто­роннем движении она может быть принята около 4,5 м.

Однако при устройстве дамб часто ухудшаются условия архи­тектурно-планировочного использования застраиваемой террито­рии: закрывается свободный выход из населенного пункта к реке, ухудшаются санитарно-гигиенические условия территории. Застройка территории возможна только после сооружения дамбы. Однако при защите от затопления уже застроенных территорий целесообразно толь­ко устройство дамб обвалования.

На подтапливаемой территории происходит повышение уров­ня подземных вод, борьба с которым возможна путем устройства берегового дренажа вдоль подошвы дамб обвалования. В период временного подпора подземные воды из дренажной сети выпус­каются при помощи специальной станции перекачки.

В городах удаление поверхностных вод осуществляют с помощью дождевой канализации закрытого типа с предварительной очисткой стока. В поселках и селах с малоэтажной застройкой применяют открытые водоотводящие устройства – канавы, кюветы, лотки.

Противооползневые работы.Оползнями называют перемещение земляных масс на склонах, возникающее под действием силы тяжести в результате нарушения равновесия. Причинами возникновения оползня являются подземные воды, нарушающие сцепление земляных масс на плоскости скольжения и переувлажнение склона. Для предохранения разрушения оползневых склонов, расположенных вблизи населенных пунктов проводят следующие мероприятия:

- правильно организуют сток дождевых и талых вод;

- укрепляют берега на склонах рек, морей, других водоемов;

- создают механическое препятствие на пути движения земляных масс (подпорные стенки, свайные ряды, земляные упоры);

- организуют специальный контроль за состоянием оползнего склона, охрану зеленых насаждений, ограничивают строительные работы на склонах.

Борьба с образованием оврагов.Овраги возникают в результате воздействия потоков воды на рыхлые породы. Они имеются во многих районах нашей страны.

Развивающиеся овраги имеют крутые склоны без раститель­ного покрова. Затухающие овраги, как правило, бывают с поло­гими склонами, поросшими травой и кустарником. Их называют еще балками.

Меры по приспособлению заовраженной территории для строительства сводятся к прекращению дальнейшего развития оврага путем засыпки. Неглубокие овраги (до 2...2,5 м) можно засыпать с последующим использованием этой территории для строительства. При большей глубине оврагов после их засыпки могут быть устроены скверы, зеленые массивы, водоемы; их можно использовать также для прокладки транспортных маги­стралей с удобными развязками в двух уровнях. Склоны оврагов часто делают более пологими, с крутизной откосов 1:1,5. Вдоль верхних бровок откосов прокладывают дороги и пешеходные аллеи, ограждающие канавы для предотвращения стоков поверх­ностных вод.

После засыпки оврагов уровень подземных вод на прилегаю­щих территориях может повыситься, поэтому одновременно с засыпкой оврагов предусматривают устройство дренажей.

Защита от карстовых явлений.Подземные воды при встрече с легкорастворимыми горными породами (калийной солью, гип­сом, известняком, доломитами) выщелачивают их. В результате образуются пустоты или пещеры, носящие название карста.Карст – явления, возникающие в растворимых природными водами горных породах (гипс, каменная соль и другие), при вымывании которых образуются воронки и полости. Суффозия– вынос растворимых веществ и мелких частиц водой, фильтрующейся в толще рыхлых пород.

На поверхности карст проявляются просадки, провалы или карстовые воронки, заполненные водой. Карстовые явления обычно наблюдаются на возвышенностях, имеющих благоприят­ные условия для выхода подземных вод у подошвы склона.

Закарстованные площадки неудобны для строительства, их лучше использовать для устройства парков, зон отдыха. Для пре­кращения развития карста исключают возможность движения подземных и поверхностных вод через карстовые образования, а также заполняют пустоты утрамбованным грунтом или бетоном.

Борьба с селевыми потоками.Селевые потоки — это горные потоки, формирующиеся в некоторых горных районах, преиму­щественно при выпадении ливневых осадков. Эти потоки насы­щены камнем и имеют большую разрушительную силу. Селевые потоки особенно распространены в горных районах Средней Азии, Закавказья и Крыма.

Продолжительность селевого потока достигает нескольких часов. Скорость движения селевых масс составляет 2,5...3 м/с, в некоторых случаях она возрастает до 6 м/с.

В результате обследования бассейна селевого стока можно правильно выбрать место строительства и определить характер и объем работ по противоселевым мероприятиям.

Защита от селей включает следующие работы: агролесомелио­ративные и строительство специальных гидротехнических соору­жений; устройство искусственных поперечных борозд для сниже­ния скорости селя; возведение специальных защитных сооруже­ний для удаления селя (плотины, пруды, регулирующие дамбы и селеотводные каналы).

Рекультивация горных выработок.При эксплуатации место­рождений полезных ископаемых проводят подземные работы (выемка, погрузка и транспортирование) и открытые, при кото­рых иногда выполняют значительный объем вскрышных работ. Кроме того, отвалы пустых пород — терриконы — занимают большие участки.

При подземных работах участки месторождений разрабатыва­ют почти с полной закладкой выработанного пространства пус­тыми породами, что предохраняет поверхность земли от дефор­мации.

При открытых работах необходимо проводить мероприятия по инженерной подготовке территории для застройки, использования как зоны отдыха или для сельского хозяйства. При просадке грунта с пологими склонами участок расчищают, делают ландшафтную планировку и отводят воду; при одиночных или ленточных воронках с крутыми бортами делают полную засыпку, при ленточных провалах – частичную засыпку, трассирование склонов и организацию водоотводов.

Искусственное орошение жилых территорий.При выпадении осадков меньше 250 мм в год необходимо организовывать искусственное орошение жилых и общественных территорий населенных пунктов. Для этого целесообразно прокладывать сеть открытых оросительных каналов, обеспечивающих самотечную подачу воды. Воду от источников питания можно подавать самотеком или с помощью насосов.

Постоянная оросительная сеть состоит из магистрального ка­нала, его ветвей и распределителей. Для орошения территории населенного пункта применяют канальную систему оросителей, на­зываемых арыками, вдоль которых располагают рядовую посадку деревьев. В центральных частях населенных пунктов, на площадях и перекрестках улиц прокладывают закрытую сеть водотоков. Схемы забора воды из рек и подача ее в магистральные каналы сводятся к следующим основным типам.

Первый тип — полноводная река может быть использована для забора воды и подачи ее в сеть орошения. Магистральный канал будет самотечным, если река имеет большие уклоны, а отметки орошаемой территории расположены ниже уреза воды в реке в точке водозабора. Недостатки такого водозабора — значи­тельная протяженность канала и возможность его засорения во время прохождения по реке паводка.

Второй тип — отметки уреза воды в точке водозабора не обес­печивают подачи воды на орошаемую территорию самотеком. В этом случае в точке водозабора располагают плотину для созда­ния искусственного напора.

Третий тип — река имеет небольшие уклоны, и необходимая разность отметок не обеспечивается. В этом случае устанавлива­ют насосную станцию для подачи воды в головную часть главно­го оросительного канала.

При устройстве дополнительного напора воды в виде искусст­венного водохранилища или насосной станции, равномерно по­дающей воду в магистральный канал, длина его сокращается и уменьшается возможность засорения канала.

Сеть магистральных и распределительных каналов располага­ют на господствующих отметках. Для отвода поверхностных вод, не используемых в орошении, проектируют отводную сеть по самым низким отметкам поверхности.

Сейсмические явления.Области, которые подвержены частым землетрясениям, называют сейсмическими.

Очаг возникновения землетрясения — это гипоцентр, а точка земной поверхности, лежащая над гипоцентром, — эпицентр.

По мере удаления от эпицентра сотрясение возникает позднее и бывает слабее. В зависимости от строения толщи земной коры при одной и той же силе удара происходят различные по вели­чине сотрясения. В плотных породах землетрясение распростра­няется быстрее и захватывает большие пространства. В рых­лых породах землетрясение распространяется слабее, но разрушений обычно бывает больше. На равнинных участках вероятность зем­летрясения меньше.

Мероприятия, способствующие уменьшению разрушения при землетрясении, сводятся к следующему: необходимо избегать проектирования и строительства протяженных зданий со слож­ной конфигурацией; основания капитальных зданий и сооружений следует закладывать на скальных грунтах и делать их более глубокими; на территории населенных пунктов делать сеть водоемов для обеспечения тушения пожаров; дублировать сети электроснабженя, водопровода и канализации.

Наилучшим строительным материалом в сейсмических районах является дерево.

Вертикальная планировка.Естественный рельеф не всегда отвечает необходимым строительным требованиям и его приходится исправлять, что называют вертикальной планировкой.

Начальной стадией вертикальной планировки является схема вертикальной планировки. Ее составляют в масштабе генерального плана (1:2000; 1:5000) и в свою очередь подразделяют на два этапа. На первом этапе производят анализ системы уличной сети в целях определения качества использования рельефа. На втором этапе осуществляют решение схему вертикальной планировки, показывающей где в населенном пункте необходимо провести земляные работы для организации стоков атмосферных вод с выводом их за пределы населенного пункта или в ливневую канализацию. Определяют все участки улиц и проездов с продольным уклоном менее 0,005 являющимся недостаточным для стока и с уклоном более 0.08, обуславливающим аварийные ситуации при гололеде ливневых дождях, листопаде. Плоскости дорог проводят под таки углом, который обеспечивает оптимальный или наилучший уклон.

Схему верти­кальной планировки разрабатывают в два этапа: первый — изуча­ют рельеф территории населенного пункта, второй — изготовля­ют схему вертикальной планировки.

На первом этапе анализируют условия отвода поверхност­ных вод по лоткам проезжих частей улиц за пределы поселка; изыскивают возможность такого решения, чтобы не допустить стока поверхностных вод на поселок с окружающей территории; определяют места, где срезки грунта недопустимы в связи с высоким стоянием грунтовых вод, а также выпуска поверхност­ных вод из поселка.

Рельеф анализируют в плане красных линий на топографичес­кой подоснове (рисунок 23). Порядок его проведения следующий. На плане крестиками отмечают опорные точки: места пересече­ния и поворота осей улиц, пересечения осей улиц с границами площадей, с границами населенного пункта со скелетными ли­ниями рельефа (места вертикального перегиба осей улиц). Для всех опорных точек определяют по горизонталям плана черные отметки (отметки существующего рельефа) и записывают их под горизонтальной чертой, вынесенной в сторону от каждой опорной.

Рисунок 23 Схема анализа рельефа

Рассмотрим на этом примере, как выполнены анализ рельефа и схема вертикальной планировки. На трех улицах населенного пункта в точках 2, 5 и 10 имеются понижения, в которых будут скапливаться атмосферные воды.

В точках 5 и 10 этот недостаток легко ликвидировать, изменив направление уклонов путем подсыпки в этих точках. Встречные уклоны уничтожают и улицам придают единые уклоны (0,005) от точки 4 к точкам 6 и 9.

В связи с этим изменяются отметки точек 6 и 9; новые проектные отметки записывают над прежними черными отмет­ками.

Иначе решен вопрос с выпуском воды из точки 2. Здесь оказалось целесообразнее перепустить воду через квартал в точку 11. По линии 2—11 может быть пробит проезд с лотками или проложена канава (труба). Уклон этой линии равен 0,006. Между точками 1 и 2 и точками 9, 10, 11 уклон недостаточен. Он составляет 0,003 и 0,000.

Для исправления этого уклона вычисле­но новое превышение для данных отрезков улиц по формуле:

Н = iR, где i — новый проектный уклон, равный 0,005.

В соответствии с этим превышением вычислена проектная отметка для точек 1, 2, 9, 11, которую записывают красным цветом над их прежней, черной отметкой.

По результатам анализа рельефа выполняют чертеж схемы вертикальной планировки (рисунок 24). Он отличается от чертежа анализа рельефа тем, что на нем показаны только окончательные данные этого анализа и при каждой опорной точке записаны и черная, и проектная отметки, даже если они одинаковы по значению.

Все обозначения и надписи на этом чертеже выполняют чер­ным цветом.

Рисунок 24 Схема вертикальной планировки