ВСН 3-70 (Минречфлота РСФСР) Указания по проектированию судоходных каналов

1.5. Судоходные каналы разделяют по следующим признакам:

• по использованию - судоходные каналы и каналы комплексного назначения с использованием для судоходства;

• по назначению - обходные каналы, соединительные каналы и подходные каналы к шлюзам, портам и к другим объектам;

• по устройству - открытые и шлюзованные каналы;

• по способу питания - каналы, вода в которые поступает самотеком, и каналы, питаемые водой при помощи насосов.

Примечание. Судоходные каналы могут быть проложены в тоннелях.

1.6. Категории и классы судоходных каналов приведены в табл.1; класс капитальности устанавливается по главе СНиП II-И.1-62* [2].

Таблица 1

1.7. Состав исходных данных, необходимых для проектирования судоходных каналов, определяется в каждом конкретном случае с учетом категории и класса канала, стадии проектирования, района расположения канала, естественных условий строительства, состава сооружений на канале и др.

1.8. В общем случае состав исходных данных должен включать: технико-экономические данные по намечаемым вариантам трассы канала, материалы и данные изысканий и исследований, топографические, инженерно-геологические и гидрогеологические, гидрологические и метеорологические, данные о сейсмичности района строительства.

1.9. Задание на проектирование должно отвечать требованиям Инструкции И 109-53 [3] с учетом рекомендаций СН 202-69 [4] и содержать следующие данные:

1. а) назначение канала с указанием соединяемых пунктов;

2. б) сроки строительства;

3. в) расчетные типы судов и составов, судооборот в прямом и обратном направлениях;

4. г) основные параметры судопропускных сооружений на канале (тип, основные габариты, объем сливной призмы и др.) с характеристиками систем наполнения (опорожнения) и схем компоновок;

5. д) состав и расположение необходимых инженерных сооружений и коммуникаций (мостов через канал, путепроводов, ЛЭП, паромных переправ и т.п.);

6. е) данные о материальных и энергетических ресурсах, которые могут быть приняты при разработке проекта;

7. ж) расчетные расходы воды, необходимые для водоснабжения, ирригации или других специальных целей;

8. з) специальные требования (архитектурные; санитарные; требования рыбохозяйства; требования, связанные с устройством оздоровительных зон, пляжей, строительством канала на эксплуатируемом водном пути и др.);

9. и) особые условия строительства: сейсмические, наличие оползней, плывунных грунтов и др.;

10. к) наименование строительной организации.

1.10. При проектировании судоходных каналов в составе комплексного объекта специального назначения (энергетического, водохозяйственного и т.п.) исходные данные, необходимые для проектирования канала, должны быть включены в задание на проектирование всего комплекса.

1.11. Программа, определяющая состав исходных данных, которые должны быть получены в результате инженерных изысканий, связанных с проектированием канала, должна учитывать требования действующих нормативных документов по инженерным изысканиям для проектирования и строительства гидротехнических сооружений.

1.12. Технико-экономические материалы должны включать:

1. а) характеристику эксплуатируемых и перспективных природных ресурсов района;

2. б) рекомендуемое направление трассы канала, исходя из экономических особенностей района с учетом взаимодействия всех видов транспорта;

3. в) характер и объемы грузовых и пассажирских перевозок по всему каналу и по отдельным его участкам на расчетный год;

4. г) категорию канала и класс капитальности сооружений;

5. д) расчеты ожидаемой эффективности капиталовложений.

1.13. Данные по выбору трассы канала должны включать:

1. а) материалы ранее выполненных изысканий, а также имеющиеся данные гидрологических, климатических, сейсмических и других наблюдений в районе расположения трассы;

2. б) топографические и геологические материалы; варианты трассы канала; необходимые технико-экономические обоснования и согласования по рекомендуемому направлению трассы канала.

1.14. Топографические материалы должны включать карты и планы, необходимые для проектирования канала и сооружений на нем, а также для проведения других видов изысканий (геологических, гидрологических и др.) и определения мест отвалов грунта из выемок канала, а также сведения о необходимых сносах и переносах строений.

1.15. Инженерно-геологические материалы должны содержать:

1. а) материалы инженерно-геологической съемки, включая разрезы по оси канала и характерным поперечникам;

2. б) необходимые характеристики физико-механических свойств грунтов;

3. в) гидрогеологические данные (уровни грунтовых вод и их колебания, химический состав подземных вод с оценкой по признакам агрессивности к бетону);

4. г) данные о количестве, качестве и местах расположения строительных материалов.

1.16. Для характеристик грунтов должны указываться нормативные и расчетные значения, в соответствии с требованиями главы СНиП II-Б.1-62 [5] и главы СНиП II-Б.3-62 [6].

1.17. В сложных геологических условиях (наличие оползней, просадочных грунтов, карстовых явлений и т.п.) состав исходных данных определяется с учетом дополнительных требований нормативных документов: главы СНиП II-Б.3-62 [6]; главы СНиП II-Б.2-62 [7] и других документов, предъявляемых к строительству сооружений в этих условиях.

1.18. Гидрологические материалы должны включать:

1. а) общую гидрологическую характеристику района расположения канала;

2. б) гидрологические характеристики водоемов и рек, соединяемых каналом, и водотоков, пересекаемых каналом;

3. в) сведения об эрозии берегов и тенденции в динамике русловых процессов реки в районе сопряжения с каналом.

1.19. Материалы метеорологических наблюдений должны включать:

1. а) температурный режим района строительства (среднемесячные температуры, максимальные и минимальные значения температур в каждом месяце, наступление устойчивых отрицательных температур);

2. б) направления, повторяемость и скорость ветра;

3. в) данные о количестве осадков по периодам года;

4. г) данные о глубине промерзания грунтов;

5. д) данные о тумане, гололеде.

2.2. Низкий судоходный уровень в открытых каналах или в бьефах, выходящих в реки, озера или водохранилища, устанавливается с обеспеченностью по продолжительности за навигацию на основе многолетних наблюдений: для водных путей I категории - 99%, II категории - 97%, III и IV категорий - 95%.

Наинизший судоходный уровень определяется с учетом понижения низкого уровня, вызванного неустановившимся движением воды при суточном регулировании ГЭС, опорожнением или наполнением камер шлюзов и работой насосных станций, ветровым сгоном, а также возможным переформированием русла (например, понижением дна вследствие размывов или интенсивных дноуглубительных работ).

2.3. Высокий судоходный уровень в открытых каналах устанавливается по расходу воды с расчетной вероятностью превышения на основе многолетних наблюдений: для водных путей I категории - 1%, II категории - 3%, III и IV категорий - 5%.

Наивысший судоходный уровень определяется с учетом повышений высокого уровня, вызванных неустановившимся движением при суточном регулировании ГЭС, работе насосных станций, опорожнении или наполнении камер шлюзов; ветровым нагоном.

2.4. Низкий и высокий судоходные уровни в бьефах шлюзованного канала, закрытых судопропускными сооружениями с обоих концов, устанавливаются на основании водохозяйственных расчетов для обеспечения водой насосных станций, гидроэлектростанций, ирригационных систем и других водопользователей, связанных с этим каналом; забора из канала и выпуска в канал наибольшего числа сливных призм для наполнения и опорожнения камер шлюзов по СН 303-65 п.3.3 [8], с учетом потерь воды и возможной боковой приточности.

Наинизший и наивысший судоходные уровни в таких каналах определяются на основании соответствующих повышений высокого и понижений низкого уровней, вызванных неустановившимся движением воды в канале, сгонными и нагонными ветровыми колебаниями уровня.

Примечание. Низкие и высокие уровни определяются относительно соответствующих нормальных подпорных уровней, устанавливаемых при разбивке канала на бьефы, обоснованной технико-экономическими расчетами.

2.5. Высота ветрового нагона или сгона воды в канале (в метрах) определяется по формуле

,                                                  (1)

где - длина канала, км; - глубина воды в канале, м; - скорость ветра, м/сек; - угол между осью канала и направлением ветра.

2.6. Высота волны, возникающей при неустановившемся движении воды, определяется по пп.3.12-3.17 от исходных уровней, установленных с учетом сгонно-нагонных явлений.

2.7. Расчет неустановившегося движения воды в канале производится в соответствии с работой шлюзов и графиками эксплуатации насосных станций и ГЭС, при этом максимальная высота положительных или отрицательных волн определяется для каждого эксплуатационного процесса отдельно и в расчет принимается тот процесс, при котором получается наибольшее понижение наинизшего или наибольшее повышение наивысшего исходного уровня.

2.8. Зимние уровни воды в судоходных каналах определяются из необходимости обеспечения нормальной эксплуатации сооружений в зимний период при наличии ледяного покрова, изменяющего пропускную способность русла.

В зависимости от условий эксплуатации и водного режима канала наинизший зимний уровень воды в нем может быть расположен как выше, так и ниже наинизшего судоходного уровня.

Примечание. Для каналов, располагающихся в южных районах СССР, где возможно круглогодичное судоходство, наинизший зимний уровень воды, принимаемый в расчет, не должен быть ниже наинизшего судоходного уровня.

2.9. Наинизший зимний уровень воды в канале устанавливается из условия минимальных расходов воды, проходящей через насосные станции и ГЭС или полного прекращения их работы в предвесенний период, когда канал потерял часть своих водных запасов в связи с фильтрацией и утечкой воды через уплотнения сооружений.

2.10. Наивысший зимний уровень устанавливается с учетом возможности пропуска под ледяным покровом расхода воды, определяющегося условиями работы насосных станций, ГЭС и потребностями в воде, забираемой из канала для целей водоснабжения, в начальный период зимы.

2.11. Если в зимний период предполагаются сбросы из одного бьефа в другой, а также подпитка канала из водохранилищ или других водотоков, то при назначении зимних уровней должны быть учтены соответствующие повышения или понижения уровня воды.

3.1. При проектировании судоходных каналов необходимо учитывать колебания уровня воды в каналах, возникающие в условиях неустановившихся режимов движения воды под влиянием: ветровых волн, сгонов и нагонов; расходов воды, поступающих в канал из рек; поступления и забора воды в процессе наполнения и опорожнения камер шлюзов; работы насосных станций различного назначения; суточного регулирования гидроэлектростанций и других причин, создающих неустановившийся режим в канале с изменением уровня воды в нем.

3.2. Колебания уровня воды должны быть определены с учетом имеющихся в каналах регуляторов уровня, водосливов или других водопропускных устройств.

3.3. При проектировании каналов необходимо установить влияние колебаний уровня воды:

1. а) на уменьшение глубины в пределах судового хода и в местах стоянки судов (пп.2.2 и 2.4);

2. б) на образование напоров на ворота шлюзов (переменных по величине и направлению), которые могут нарушать правильную работу ворот и их механизмов и вызывать перерывы в шлюзовании и простой шлюзов и судов;

3. в) на появление уклонов свободной поверхности и гидродинамических сил, действующих на суда, стоящие у причальных сооружений.

3.4. Амплитуда колебания уровня воды в канале не должна превышать величину, вызывающую недопустимые действия этих колебаний на суда, находящиеся в канале, и на ворота шлюзов с их приводами.

3.5. Возникающие колебания уровня воды необходимо рассмотреть в начальном промежутке, в течение которого они формируются, и по крайней мере в одном периоде колебаний, длительность которого определяется размерами канала.

При наличии остаточных колебаний в канале, предшествующих наполнению или опорожнению камер, необходимо найти амплитуду интерферированных колебаний при разных сдвигах фаз остаточных и возникающих колебаний.

3.6. Рекомендуется по возможности увеличить площадь зеркала подходов к шлюзам, включая в бьеф участки местности с пониженными отметками и затопляя их. Местные расширения каналов следует устраивать возле самих шлюзов или возможно ближе к ним. При одном и том же увеличении площади живого сечения канала для уменьшения колебаний предпочтительно увеличивать ширину, а не глубину канала.

3.7. При наличии запаса пропускной способности шлюза и возможности увеличения длительности шлюзования рекомендуется рассмотреть следующие возможные мероприятия:

1. а) уменьшение максимального расхода воды, сбрасываемого в канал или забираемого из канала путем уменьшения скорости открытия затворов;

2. б) ограничение величины расхода воды путем остановки затвора на определенной высоте и возобновление движения затвора в момент, когда вторичное увеличение расхода не увеличит амплитуду колебаний;

3. в) выбор промежутков времени для начала наполнения или опорожнения камер, при которых вновь создаваемая волна не увеличит амплитуду остаточных колебаний в канале сверх допускаемой величины или даже уменьшит ее, имея в виду, что наполнение камеры из канала в период подъема уровня у шлюза и опорожнение камеры в канал в период понижения уровня у шлюза могут уменьшить существующие колебания; в результате устанавливаются промежутки, в течение которых запрещается начало наполнения или опорожнения камер, несмотря на готовность шлюза.

3.8. В случае, когда продолжительность шлюзования нельзя увеличить, следует устраивать регулирующие бассейны, уменьшающие колебания воды в канале, но требующие капитальных вложений. Целесообразность устройства бассейнов должна быть подтверждена технико-экономическими расчетами.

Бассейны должны располагаться с использованием выгодных местных условий (рельефа местности, рода грунтов и др.) и, в первую очередь, у того шлюза, у которого особенно необходимо уменьшить колебания уровня воды. В канале со шлюзами по концам в случае устройства одного бассейна рекомендуется размещать его у верхнего шлюза.

3.9. Бассейн соединяется с каналом напорной трубой или открытой протокой; при выходе в канал необходимо увеличить площадь их живого сечения, чтобы уменьшить поперечные скорости течения в канале до величины, допускаемой условием п.4.2. При расположении трубы или протоки в районе причальных сооружений расход воды из канала, и особенно в канал из бассейна, следует пропускать под лицевой стеной причального сооружения (или под забральной балкой) через отверстия, расположенные ниже осадки расчетных судов.

3.10. Размеры и форма бассейна и соединительной трубы, или протоки, определяются специальными расчетами неустановившегося движения в канале и бассейне при наинизшем судоходном уровне воды в канале.

Эффективность работы регулирующего бассейна зависит главным образом от выгодно подобранных размеров площади зеркала бассейна и живого сечения трубы или протоки.

3.11. Уменьшение амплитуды колебаний необходимо рассмотреть по разным вариантам и обосновать наиболее целесообразные мероприятия, учитывая рекомендации пп.3.7-3.10.

3.12. Расчеты неустановившегося движения воды в каналах рекомендуется производить методом характеристик с использованием ЭЦВМ.

При необходимости устройства регулирующего бассейна следует учитывать в расчете его влияние.

3.13. Для каналов призматических или близких к ним расчеты неустановившегося движения воды на предварительных стадиях проектирования могут выполняться приближенным способом с учетом рекомендаций, изложенных в пп.3.14-3.17.

3.14. Скорость распространения как положительных, так и отрицательных волн определяется по формуле

,                                                                   (2)

где - площадь живого сечения канала у места сброса или забора воды, м; - ширина канала по зеркалу воды, м.

3.15. Коэффициент отражения волн , т.е. отношение высоты отраженной волны к высоте первоначальной волны в местах с резким изменением ширины при той же глубине определяется по формуле

,                                                 (3)

где - высота первоначальной волны в канале, м; - высота отраженной волны в том же канале, м; , - ширина участка канала, в котором распространяется первоначальная волна, м; - ширина участка канала, в который волна переходит, м; ; - глубина в канале, м.

При высоте волны, равной или меньшей глубины в канале, можно пользоваться упрощенной формулой

.                                            (4)

При наличии наблюдений за колебаниями уровня воды в аналогичных существующих каналах следует определить коэффициент отражения по измеренным амплитудам колебаний, поскольку во многих случаях при сложной конфигурации сопряжения канала с рекой или водохранилищем определение ширины затруднительно.

Коэффициент отражения от преграды принимается равным 1; от очень широкого водоема - минус 1.

3.16. Высота первоначальной волны определяется по величине расхода воды и равна ; высота этой волны после первого отражения от удаленного конца канала равна , после второго отражения от начала канала (у места излива или забора) - , после третьего отражения - , после четвертого - и т.д. Здесь - коэффициент отражения на конце канала, удаленном от места излива или забора воды; - то же у места излива или забора воды, обычно принимаемый равным плюс 1.

3.17. Повышение или понижение уровня воды в какой-либо момент времени от начала наполнения или опорожнения шлюза для определенного сечения канала длиной на расстоянии от места излива или забора воды представляет собой алгебраическую сумму высот первоначальной и всех отраженных волн и определяется по формуле

,          (5)

где - расход воды в момент ; - расход воды в момент ; - расход воды в момент ; - расход воды в момент ; - расход воды в момент и т.д.

Вычисления достаточно сделать для начального промежутка длительностью и для последующего периода колебаний, равного для закрытого канала и для открытого . Здесь - время излива или забора воды (время опорожнения или наполнения); - время пробега волной канала, равное ; - время пробега волной участка канала от места излива или забора воды до сечения, где определяются колебания.

3.18. Размеры регулирующего бассейна определяются на основании специальных расчетов неустановившегося движения воды при наинизшем уровне и наибольшем расходе в канале приближенным способом на стадии технического проекта и методом характеристик на стадии рабочих чертежей.

В процессе расчетов определяются: колебание уровня по концам канала, колебание уровня в бассейне, максимальные скорости в трубе или протоке в наименьшем сечении и в сечении на выходе в канал.

3.19. Ось трубы или протоки желательно располагать под некоторым углом к оси канала (примерно в диапазоне от 90 до 45°) для уменьшения поперечной составляющей скорости течения.

3.20. При разработке предварительной расчетной схемы регулирующего бассейна рекомендуется учитывать размещение бассейна на местности и руководствоваться следующими ориентировочными исходными данными:

1. а) глубина в бассейне для сокращения объема работ должна быть меньше глубины в канале, но не менее 1,0 м;

2. б) длина протоки может быть назначена от 100 до 300 м, площадь зеркала бассейна от 15000 до 70000 м, наименьшая площадь живого сечения трубы или протоки от 20 до 40 м и площадь живого сечения при выходе в судоходный канал в 5 раз больше наименьшей площади.

3.21. Принятые размеры элементов регулирующего бассейна должны удовлетворять равенству круговых частот колебаний в судоходном канале и в системе бассейн-труба (протока) по приближенному выражению

,                                                         (6)

где  - глубина в судоходном канале, м; - длина канала, м, - коэффициент, равный 2 для закрытых каналов и 4 для открытых; - площадь наименьшего живого сечения трубы или протоки, м; - площадь зеркала бассейна, м; - приведенная длина трубы или протоки, определяемая по формуле (7), м; - поправочный коэффициент, равный 1,25.

3.22. Приведенная длина трубы или протоки определяется по формуле

,                                                 (7)

где , и - длина отдельных участков, м; , и - средние площади живого сечения по участкам, м; - площадь наименьшего живого сечения, м.

При плавном изменении сечения соединительной протоки для расчета приведенной длины по формуле (7) рекомендуется изменяющийся участок разбивать на 5-10 частей.

Рис.1. График для определения критической скорости движения судна
и скорости потока обтекания относительно судна

Рис.2. Схема к определению понижения уровня и дополнительной осадки судна при движении

Рис.3. Эпюры давления на крепление откоса и на шпунтовую стенку:

а - при накате на откос судовой волны; б - при понижении уровня от движения судна на сплошное
 водонепроницаемое крепление откосов; в - то же, на шпунтовую стенку: 1 - упорные плиты;
 2 - шпунт; 3 - шапочный брус

Рис.4. Поперечное сечение канала:

а - в выемке; б - в насыпи

Уклоны неукрепленных откосов каналов в зоне возможного размыва нескальных грунтов должны быть не круче 1:51:10.

В скальных грунтах в зависимости от прочности скалы и способа производства работ уклон откосов рекомендуется принимать от 5:1 до 10:1.

Рис.5. Графики для определения величины коэффициента   канала:

а - при движении одного судна; б - при встрече и обгоне судов

По графикам рис.5 для канала с известным живым сечением можно найти величину скорости движения судна в предположении, что эта скорость составит заданную долю от скорости критической.

8.1. Настоящий раздел Указаний распространяется на проектирование креплений откосов, подверженных нагрузкам и воздействиям, характерным для судоходных каналов на внутренних водных путях.

Примечание. Настоящие положения не распространяются на проектирование берегоукрепительных сооружений специального назначения, возводимых на каналах для предотвращения оползней, понижения уровня грунтовых вод на участках каналов, проходящих в пределах оградительных, напорных, волнозащитных, ледозащитных дамб и т.п.

8.2. Рекомендуемые типы креплений откосов судоходных каналов приведены в табл.4 и показаны на рис.6.

Примечание. Гибкое крепление, показанное на рис.6, не является единственно возможным вариантом такого типа креплений.

Таблица 4

8.3. Выбор типа крепления производится на основе технико-экономических сопоставлений вариантов с учетом требований настоящего раздела Указаний и условий строительства.

Допускается применение асфальтобетонных и других типов креплений при их экономической целесообразности.

8.4. Конструкция креплений и их элементы должны рассчитываться по первому, второму и третьему предельным состояниям в соответствии с требованиями СНиП II-А.10-62 [11] и СНиП II-И.1-62* [2].

Кроме того, расчеты должны включать:

1. а) определение границ крепления; б) расчет облегченных креплений; в) расчет обратных фильтров.

В каждом конкретном случае состав расчетов уточняется с учетом особенностей конструкции, условий строительства и эксплуатации.

8.5. Расчет креплений по первому предельному состоянию на прочность и устойчивость производится на действие расчетных нагрузок, расчеты по второму (по деформации) и по третьему (по трещиностойкости) предельным состояниям - на действие нормативных нагрузок.

Расчеты рекомендуется производить в условиях плоской задачи для полосы карты шириной 1 м.

Примечание. В случае применения конструкций, для которых не разработана методика расчета по предельным состояниям, расчеты их допускается производить на действие нормативных нагрузок с применением общего коэффициента запаса.

8.6. Расчеты прочности и трещиностойкости железобетонных конструкций производятся в соответствии  с требованиями СНиП II-И.14-69 [12], расчеты прочности металлических конструкций в соответствии с СНиП II-В.3-62 [13].

Кроме расчета крепления на эксплуатационные нагрузки, производятся также расчеты железобетонных элементов по прочности и трещиностойкости на нагрузки строительного периода.

8.7. Методика расчета типов креплений, перечисленных в табл.4, приведена в приложении 1.

8.8. Расчет крепления откосов производится на действие постоянных, временных длительных, кратковременных и особых нагрузок в основных и особых сочетаниях.

К постоянным нагрузкам относятся:

1. а) собственный вес элементов крепления;

2. б) вес грунта;

3. в) активное давление грунта с учетом постоянных нагрузок.

К временным длительным нагрузкам относятся:

1. а) напорное давление, вызванное сезонными и суточными колебаниями уровня воды, подпором грунтовых вод, образованием длинных волн в канале в результате наполнения и опорожнения камер шлюзов, а также при пуске насосных станций;

2. б) ледовые нагрузки;

3. в) нагрузка от снега.

К кратковременным нагрузкам относятся:

1. а) напорное давление, возникающее при понижении уровня воды у откоса в результате движения судов;

2. б) волновое давление при накате волны на откос.

К особым нагрузкам относятся:

1. а) напорное давление при понижении уровня, возникающего при движении наиболее крупного судна с максимально возможной скоростью;

2. б) напорное давление при катастрофическом понижении уровня воды в канале;

3. в) ледовые нагрузки, вызванные катастрофическим повышением или понижением уровня воды в зимнее время.

Кроме перечисленных эксплуатационных нагрузок, необходимо учитывать нагрузки, характерные для строительного периода (нагрузки, возникающие при изготовлении элементов крепления, их подъеме, транспортировании, установке в проектное положение и др.). При этом собственный вес элементов определяется с коэффициентом динамичности 1,35.

Примечания.

1. 1. В расчетах общей устойчивости берегов канала (при выборе крутизны откосов, ширины берм в пределах глубоких выемок и др.) следует учитывать и другие нагрузки, действие которых оказывает влияние на общую устойчивость откоса. Например, при расположении вблизи канала дорог следует учитывать временную нагрузку от транспортных средств.

2. 2. Напорное давление при катастрофическом понижении уровня воды учитывается в том случае, когда такой расчетный случай рассматривается при проектировании основных напорных сооружений.

3. 3. Возможность возникновения напорного давления в результате сезонных и суточных колебаний уровня, выхода грунтовых вод или стока поверхностных вод рекомендуется исключать путем конструктивных мероприятий или эксплуатационных ограничений.

4. 4. Целесообразность утяжеления элементов крепления от действия нагрузок строительного периода должна быть обоснована. При этом следует предусматривать применение специального оборудования (кассет, вакуумных захватов и т.п.), снижающего монтажные усилия в элементах.

8.9. При проектировании креплений необходимо учитывать следующие воздействия:

1. а) размывающую способность потока, возникающую при работе шлюзов и насосных станций, при движении крупных судов, естественных течений и др.;

2. б) коррозионное воздействие воды-среды и атмосферных явлений;

3. в) температурные воздействия.

8.10. В каждом расчетном случае рассматриваются основные и особые сочетания нагрузок.

Каждое основное сочетание включает постоянные и временные длительные нагрузки и одну из возможных кратковременных нагрузок.

Каждое особое сочетание включает нагрузки основного сочетания и одну из особых нагрузок, при этом кратковременные нагрузки умножаются на коэффициент 0,8.

Примечание. Если особое сочетание включает одну из особых нагрузок, указанных в п.8.8 "а", "б", то кратковременные нагрузки от судовых волн не учитываются.

8.11. Состав нагрузок и их расчетные сочетания определяются в каждом конкретном случае в зависимости от типа крепления, характера расчета и эксплуатационных условий на канале.

Нагрузки определяются в соответствии с действующими нормативными документами по проектированию конструкций гидротехнических сооружений и настоящим разделом Указаний.

8.12. Нормативное значение интенсивности активного давления грунта рекомендуется определять в соответствии с СН РФ 54.1-68 [14] при нормативных характеристиках грунта: угле внутреннего трения , объемном весе и коэффициенте сцепления .

8.13. Давление при накате волны на откос, а также взвешивающее избыточное давление на непроницаемые крепления при понижении уровня воды определяются по пп.6.3-6.6. При этом величину при относительно быстром понижении уровня воды (движение крупных судов, действие длинных волн) допускается принимать:

• 0,5 - при протяженности крепления по откосу от расчетного уровня воды меньше 4,0 м с водопроницаемой конструкцией упора;

• 0,4 - при  протяженности крепления 4-6 м с упором в виде каменной призмы;

• 0,3 - то же с упором в виде водопроницаемой заборки;

• 0,2 - при вертикальной шпунтовой стенке с маловодопроницаемыми швами.

Примечание. В сложных случаях (при учете выхода в канал грунтовых вод, сезонных и суточных колебаний уровня воды и др.), когда необходимо более точно учесть фильтрационные явления во времени, величину допускается определять по СН РФ 54.1-68 [14] или на основании фильтрационных расчетов.

8.14. Из ледовых нагрузок учитывается момент и вертикальная сила (реакция в заделке), возникающие от действия примерзшего к креплению льда при повышении или понижении уровня воды в канале.

Величина момента определяется по СН 76-66 [15].

Нормативная величина силы (в т) определяется из расчета ледяного покрова как балки на упругом основании с коэффициентом постели 1,0 т/м по формуле

,                                                               (23)

где - нормативная равномерно распределенная нагрузка, определяемая по формуле

;                                                            (24)

 - ширина расчетной полосы ледяного покрова, принимается равной 1 пог. м; - коэффициент измерителя жесткости, м;

;

- модуль упругости льда, определяемый по СН 76-66, м; - момент инерции поперечного сечения расчетной полосы льда, м; - коэффициент, учитывающий пластические свойства льда при изгибе.

Коэффициент рекомендуется принимать равным 0,3-0,8, причем максимальное значение берется при изменении уровня воды со скоростью 1 см/ч, минимальное - при 0,1 см/ч. Для промежуточных значений коэффициент допускается определять путем линейной интерполяции.

Вертикальная сила прикладывается на линии пересечения поверхности откоса и нижней кромки льда и направлена вверх при повышении уровня воды, вниз - при его понижении.

8.15. Нагрузка от снега на поверхность крепления определяется по СНиП II-A.11-62 [16].

8.16. Нагрузки от навала судов на вертикальную шпунтовую стенку могут быть определены по СН 144-60 [17]. Навал судов на откосные крепления является недопустимым и в расчет не принимается.

8.17. Размывающее действие потока воды должно учитываться при определении границ и конструкции облегченной части крепления.

8.18. Агрессивные воздействия воды-среды, температурные воздействия учитываются при выборе материалов для крепления и определении размеров его конструктивных элементов (размера карт омоноличивания, расстояния между температурно-осадочными швами, толщины защитного слоя железобетонных элементов и др.).

8.19. Расчетные нагрузки и интенсивности давлений определяются путем умножения нормативных значений на соответствующие коэффициенты перегрузки, принимаемые по табл.5.

Таблица 5

Примечание. Коэффициенты перегрузки, указанные в скобках, принимают в тех случаях, когда возможное уменьшение нагрузки ухудшает работу конструкции.

Расчетные величины интенсивности активного давления грунта определяются по тем же формулам что и нормативные, но при расчетных значениях характеристик грунта , и .

8.20. В общем случае должны определяться: верхняя и нижняя границы основного крепления, нижняя граница подводного и верхняя граница надводного облегченного крепления (рис.7).

8.21. Верхняя граница основного крепления откосного типа принимается на высоте над наивысшим судоходным уровнем воды:

,

где - высота наката судовой волны на откос, определяемая по п.6.2.

8.22. Возвышение верха креплений над наивысшим судоходным уровнем воды для вертикальных или крутонаклонных стен принимается равным 0,9, но не менее 0,9 м, здесь - высота судовой волны, принимаемая по п.6.1.

8.23. Нижняя граница основного крепления откосного типа принимается от наинизшего судоходного уровня на глубине

,                                                              (25)

где - коэффициент, определяемый по графику рис.8, в зависимости от ; - площадь погруженной части мидель-шпангоута расчетного судна, м; - площадь живого сечения канала, м; - ширина канала по зеркалу воды, м.

8.24. Для креплений в виде незаанкерованной шпунтовой стенки отметку бермы при песчаных грунтах основания рекомендуется принимать на 1,5 ниже наинизшего судоходного уровня воды; для плотных грунтов с высокими неразмывающими скоростями отметка бермы может быть повышена до 1,3.

8.25. Облегченное подводное крепление на участке ниже основного устраивается в случае, если требуется крепление по п.7.13.

Наряду с этим рекомендуется рассмотреть вариант доведения основного крепления до дна с отказом от устройства подводной бермы.

8.26. Верхняя граница надводного облегченного крепления (одерновка, посев специальных трав и т.п.) определяется с учетом особенностей берега.

8.27. На участках канала, примыкающих к водохранилищу или к свободной реке (подходные каналы к гидроузлам), границы крепления определяются исходя из гидрологического режима этого водоема, с учетом характерных для этих водоемов воздействий льда при ледоходе, ветровой волны и течений при разных уровнях воды и т.п.

8.28. Проницаемые крепления в виде каменной наброски или железобетонных ящиков, заполненных камнем, укладываются на сплошной обратный фильтр.

Под температурно-осадочными швами плитных креплений устраиваются обратные фильтры в виде лент, а в стыках шпунтин вертикальных стенок, где также возможен вынос грунта - вертикальный обратный фильтр.

8.29. Обратный фильтр может состоять из одного слоя равнозернистого материала или двух-трех слоев различных по крупности. Выбор числа, состава и толщины слоев обратного фильтра производится на основании расчетов и результатов технико-экономического сравнения вариантов с учетом требований СН 288-64 [18] и СНиП II-И.4-62 [10] и рекомендаций [19].

8.30. При проектировании обратных фильтров следует стремиться к уменьшению числа слоев фильтра. Толщина каждого слоя не должна быть меньше 15 см при отсыпке насухо и 30 см при отсыпке в воду.

8.31. Под грунтонепроницаемое плитное крепление допускается укладывать однослойную песчано-гравийную подготовку, которая не рассчитывается.

После укладки подготовки производится ее тщательное равнение и уплотнение.

8.32. Под крепления откосов, состоящих из глинистого грунта, подверженного пучению, а также из мелких, пылеватых, недостаточно плотных грунтов, дополнительно укладывается непосредственно на грунт защитный слой песка, толщина которого назначается в зависимости от характеристики грунта откоса и климатических условий района строительства.

Песок защитного слоя должен уплотняться до состояния, при котором относительная плотность 0,5.

8.33. Конструкция креплений откосов каналов должна отвечать требованиям надежности и долговечности при минимальных строительных и эксплуатационных затратах.

Кроме того, крепление должно улучшать внешний вид канала.

8.34. При проектировании креплений откосов судоходных каналов, кроме требований настоящих Указаний, необходимо учитывать общие конструктивные требования СН 288-64 [18], а также требования нормативных документов по производству строительных работ.

При проектировании железобетонных элементов крепления общие конструктивные требования принимаются в соответствии с СНиП II-И.14-69 [12], СНиП I-В.5.2-62 [20] и СН 249-63 [21].

8.35. На участках канала, где возможен интенсивный сток поверхностных вод, крепления должны включать устройства для организованного стока этих вод по п.7.6. В местах выхода грунтовых вод необходимо предусматривать дренажные устройства.

8.36. Марку бетона по прочности рекомендуется принимать не ниже:

• для плит покрытия, железобетонных тюфяков и других элементов, находящихся в зоне переменного уровня воды - 250;

• для железобетонного шпунта и свай - 300;

• для шапочного бруса, а также элементов, находящихся постоянно под водой, - 200.

Кроме того, бетон должен удовлетворять требованиям по морозостойкости, в зависимости от района строительства.

8.37. Каменную наброску, заполнение железобетонных ящиков, упоры крепления в подводной части рекомендуется выполнять, как правило, из природного естественного камня.

Во всех случаях камень должен быть водостойким (неразмокаемым) и стойким к агрессивным воздействиям воды-среды.

В зоне переменного уровня воды и выше принимается морозостойкий камень с пределом прочности на сжатие не менее 300 кг/см.

8.38. Материалы для фильтров и подготовок по морозостойкости, водостойкости, прочности и стойкости к агрессивным воздействиям должны удовлетворять тем же требованиям, что и природный камень, применяемый для креплений. Кроме того, они должны удовлетворять специальным требованиям норм по проектированию фильтров и фильтровых подготовок.

8.39. Для подсыпки и выравнивания поверхности откосов применяется несвязный (песчаный) грунт, который должен уплотняться до состояния, при котором относительная плотность 0,5.

8.40. При отсыпке песка на глинистые откосы необходимо производить проверку устойчивости отсыпанного песка на скольжение по поверхности откоса.

8.41. Закладные детали, крепежные устройства и другие металлические детали должны иметь антикоррозионные покрытия, обеспечивающие необходимую долговечность.

9.1. При определении количества воды, потребного для шлюзования судов, необходимо учитывать направление движения судов, количество шлюзований, размеры и число камер шлюза и отметки уровней воды в бьефах.

9.2. Объем сливной призмы, расходуемой на одно шлюзование (в одном или в двух направлениях), зависит от формы и размеров камеры шлюза и определяется как произведение напора на площадь зеркала камеры; обе эти величины изменяются с изменением уровней воды в бьефах, и в предварительных расчетах рекомендуется принимать их средние значения.

В частном случае, при вертикальных стенках и плоских воротах объем сливной призмы равен:

,

где - площадь зеркала камеры (постоянная при разной высоте уровня воды), м; - высота призмы, равная разности отметок высокого и низкого уровней воды в камере, м.

Более точный объем сливной призмы следует подсчитывать по чертежам камеры шлюза с учетом уклона внутренних граней стен камеры и отклонений плановых очертаний камеры от прямоугольной формы.

9.3. Объем воды, расходуемый на шлюзование судов через однокамерный шлюз за расчетный период (сутки, месяц или навигацию), определяется по формуле

     ,                                                    (26)

где - объем одной сливной призмы, м; - число шлюзований при одностороннем движении судов; - то же, при двустороннем движении.

9.4. Для определения объема воды, расходуемого за расчетный период времени на пропуск судов через многокамерный шлюз, следует пользоваться формулой

,                                     (27)

где - число камер многокамерного шлюза; - число пропусков в сторону нижнего бьефа; - то же, в сторону верхнего бьефа; - число перемен направления движения судов вниз (по окончании движения вверх); - то же, вверх.

9.5. Для приближенного определения объема воды на шлюзование за длительный промежуток времени при двустороннем движении судов через многокамерный шлюз можно принять

; ; .

Тогда формула (27) примет вид

.                                                     (28)

9.6. Из водораздельного бьефа канала со шлюзами по концам объем воды, расходуемый на шлюзование, следует исчислять для двух шлюзов. Если напор на нижележащих шлюзах больше напора на шлюзе, замыкающем водораздельный бьеф, при одинаковых размерах камер, то сброшенного объема воды будет не хватать и для пропуска судов потребуется дополнительная подпитка.

9.7. В водохозяйственных расчетах каналов необходимо знать средний расход воды на шлюзование за расчетный период времени, который определяется по выражению

,                                                   (29)

где - средний расход воды на шлюзование, м/сек; - количество суток в расчетном периоде.

9.8. В районах с недостаточными водными ресурсами для экономии расходуемой на шлюзование воды рекомендуется при разработке проекта однокамерного шлюза предусматривать поочередный пропуск судов через него, т.е. планировать двустороннее движение, а через многокамерный шлюз (не менее трех камер) - серийное одностороннее движение.

9.9. В некоторых случаях может оказаться целесообразным устройство при шлюзах сберегательных бассейнов, что решается технико-экономическим сопоставлением затрат, необходимых для подачи воды на шлюзование, с капиталовложениями в устройства по ее сбережению (при этом следует учитывать экономические преимущества, получаемые от снижения высоты волны в канале).

9.10. Потери воды на испарение зависят от климатических условий в районе трассы канала, площади водной поверхности, скорости ветра, дефицита влажности и других факторов.

Для предварительных подсчетов можно принимать средний суточный слой испарения за навигацию для северных районов до 4 мм, а для южных - до 6 мм.

9.11. Потери воды на испарение на 1 пог. м канала рекомендуется определять по формуле

,                                          (30)

где - расход воды на испарение, м/сек; - слой потерь на испарение за расчетный период, мм; - ширина канала по зеркалу, м; - количество суток в расчетном периоде.

9.12. Для сокращения потерь на испарение целесообразно:

1. а) применять посадки деревьев и кустарников вдоль бечевников, уменьшая тем самым скорость ветра над водной поверхностью;

2. б) сокращать зеркало самого канала путем отказа от применения некрепленых откосов;

3. в) осуществлять обвалование мелководных участков водохранилищ, имеющихся на каналах.

Осуществление перечисленных мероприятий идет в запас расчета.

Примечание. Целесообразность перехода к креплению откосов канала в целях сокращения потерь на испарение должна быть обоснована соответствующим экономическим расчетом.

9.13. Потери воды из каналов на фильтрацию определяются расчетом, учитывающим неустановившуюся фильтрацию воды из каналов. Для предварительных стадий проектирования потери воды на фильтрацию на 1 пог. м канала трапецеидального сечения можно определять:

1. а) при расположении уровня грунтовых вод на значительной глубине по формуле

   ,                                              (31)

   
   где - расход воды на фильтрацию, м/ceк, - коэффициент фильтрации грунта, м/сек; - ширина канала по зеркалу, м; - коэффициент, принимаемый по табл.6; - глубина воды в канале, м;

   Таблица 6

   Заложение откосов	Отношение
   	2	4	5	10	15
   1	2,00	2,80	3,00	3,65	4,65
   1,5	1,60	2,20	2,45	3,20	3,60
   2,0	-	1,80	2,07	2,88	3,31

2. б) при незначительной глубине залегания уровня грунтовых вод по формуле

   ,                                         (32)

   
   где - коэффициент, равный 3,0-4,0; - разность отметок дна канала и уровня грунтовых вод, м; - разность отметок уровня грунтовых вод и водонепроницаемого подстилающего слоя, м; - расстояние до створа, где кривая депрессии становится близкой к горизонтали и примерно равно , м; - коэффициент водоотдачи,  принимаемый для песка 0,14-0,20; супеси - 0,04; суглинка - 0,02.

9.14. В водохозяйственных расчетах следует учитывать неравномерность фильтрационных потерь во времени. Наибольшие потери будут наблюдаться в начальный период эксплуатации канала, когда в его районе формируется режим грунтовых вод. Этот период может быть достаточно продолжительным и в отдельных случаях достигать нескольких лет.

9.15. Для уменьшения фильтрационных потерь воды осуществляется защита дна и откосов канала:

1. а) глиняными экранами;

2. б) асфальтовыми или битумными покрытиями;

3. в) бетонными (железобетонными) покрытиями.

Целесообразность устройства противофильтрационного покрытия и выбор типа его должны быть обоснованы соответствующим технико-экономическим расчетом.

9.16. Потери воды за счет фильтрации в уплотнениях сооружений можно определить по формуле

,                                                      (33)

где - расход воды на фильтрацию через уплотнения, м/сек; - удельный расход, л/сек, на 1 пог. м уплотнений при напоре 1 м, который может быть принят 0,3-0,5 л/сек; - периметр уплотнений, м; - напор на сооружение, м.

9.17. Суммарный расход воды на потери для канала постоянного поперечного сечения будет равен:

,                        (34)

где - длина канала между двумя соседними шлюзами, м; - расход воды на фильтрацию через уплотнения ворот вышерасположенного шлюза, м/сек; - то же, нижерасположенного шлюза, м/сек; - расход воды через уплотнения водосбросных сооружений, если они имеются в этом бьефе канала, м/сек.

9.18. Общий расход воды, потребный для питания судоходного канала, определяется как сумма расходов воды, потребных на шлюзование, и потерь воды из канала на испарение, фильтрацию и утечки в уплотнениях сооружений.

При окончательных расчетах необходимо учитывать изменение расхода воды на шлюзование во времени, вызванное изменением высоты уровней воды в бьефах канала и неравномерностью шлюзований (грузоперевозок).

9.19. При проектировании каналов комплексного назначения наряду с расходами воды на шлюзование необходимо учитывать потребности в воде для нужд энергетики, водоснабжения, орошения (обводнения) и др.

9.20. Питание каналов водой вызывается необходимостью поддерживать уровень воды в канале, требуемый по условиям судоходства.

9.21. Питание каналов водой может быть естественным, искусственным и смешанным. Естественное (самотечное) питание канала осуществляется, когда канал сообщается с водохранилищем или рекой. В частном случае питание водой может обеспечиваться за счет грунтовых вод (когда уровень воды в канале располагается ниже уровня грунтовых вод) окружающей канал местности. Искусственное (механическое) питание канала осуществляется путем перекачки воды из нижнего бьефа насосной станцией. Смешанное питание канала осуществляется за счет естественной приточности и искусственной перекачки воды.

9.22. Независимо от вида питания канала водой должен обеспечиваться водный баланс, гарантирующий поддержание наинизшего судоходного уровня воды в канале.

С этой целью общий расход воды из канала (определяемый по пп.9.7 и 9.17) должен покрываться поступлением воды в канал.

9.23. Для регулирования уровня воды и предотвращения переполнения канала должно быть предусмотрено устройство водосбросных сооружений.

10.1. Класс капитальности насосных станций назначается одинаковым с основными сооружениями судоходного канала. Насосные станции рекомендуется проектировать, как правило, совмещенные с водосбросами.

Выбор совмещенной или несовмещенной насосной станции следует обосновать технико-экономическим сравнением вариантов.

10.2. Режимы работы насосных станций должны быть рассмотрены для трех характерных по водности расчетных лет с обеспеченностью 25, 50 и 90%.

10.3. Расположение и компоновка насосных станций на канале, их производительность, необходимые напоры и другие характеристики станций устанавливаются водохозяйственными и гидравлическими расчетами.

10.4. Число насосов станции определяется на основании суточного графика максимальной водоподачи в судоходный канал с учетом длительной эффективной работы насосного оборудования, возможно меньшего потребления электроэнергии из сети и оптимального гидравлического режима потока воды на входе и выходе.

К числу выбранных рабочих насосов агрегатов дополнительно принимается один резервный.

10.5. При остановке насосной станции в случае перерыва в подаче электроэнергии или в других случаях должен быть предусмотрен резервный и аварийный запас емкости воды в водораздельных каналах и в водохранилищах, расположенных выше насосной станции.

При кратковременной остановке станции до 48 ч используется резервный объем воды в верхнем бьефе. При длительной остановке - сроком до одного месяца - используется, кроме резервного объема, аварийный запас воды в выше расположенных водохранилищах.

Примечание. Необходимые объемы резервной и аварийной емкости воды устанавливаются водохозяйственными и технико-экономическими расчетами.

10.6. Водозаборные отверстия насосных станций, как правило, оборудуются съемными сорозадерживающими решетками с зазором между стержнями в свету не более 30-40 мм и сороочистными машинами, плоскими затворами, ремонтными заграждениями. Количество комплектов ремонтных заграждений на всю станцию следует принимать не более двух.

При расположении водозаборов на каналах, где возможно большое количество плавающего мусора, следует предусматривать плавучие запани.

10.7. На каналах и водохранилищах, имеющих рыбохозяйственное значение, водозаборы насосных станций должны иметь защитные устройства, предотвращающие или снижающие до минимума попадание в них рыбы и особенно рыбной молоди в соответствии с требованиями СН 349-66 [22].

10.8. Водовыпускные устройства насосных станций должны быть снабжены быстродействующими основными затворами, ремонтными затворами и защитными решетками, предотвращающими попадание в насосные агрегаты плавающего мусора при обратном токе воды из отводящего канала.

Водовыпускные отверстия сифонного типа должны быть снабжены клапанами для срыва вакуума, автоматически включающимися в работу при каждой остановке насосного агрегата.

Водовыпускные отверстия, снабженные плоскими быстродействующими затворами, должны иметь в забральной балке водосливное отверстие с отметкой гребня водослива выше максимального уровня воды в верхнем бьефе и рассчитанное на пропуск расхода воды, равного максимальной производительности насоса.

Водослив предназначается на случай нарушения цикла подъема затвора при пуске насосного агрегата.

10.9. Водопропускные сооружения на каналах проектируются в соответствии с указаниями главы СНиП II-И.1-62* [2].

10.10. Водосбросные сооружения должны обеспечивать:

1. а) пропуск поступающих в канал расчетных максимальных паводковых расходов воды по п.10.12 при наивысшем судоходном уровне воды в канале;

2. б) полезные попуски воды из канала;

3. в) пропуск льда, шуги, сора и плавающих тел из канала.

10.11. Водоспускные сооружения должны обеспечивать:

1. а) полное или частичное опорожнение канала в заданный срок для осмотра и ремонта сооружений в канале, а также для очистки канала по санитарным требованиям;

2. б) промыв наносов;

3. в) полезные попуски воды из канала.

Примечание. Должно предусматриваться использование водоспускных сооружений совместно с водосбросными сооружениями для сброса паводковых вод из канала.

10.12. Расчетный максимальный расход воды, подлежащий пропуску через водопропускные сооружения, определяется боковой приточностью с учетом трансформации стока проектируемыми и действующими водохранилищами и каналом, а также изменений условий стока, вызываемых хозяйственной деятельностью в бассейне канала.

Примечание. При наличии особого задания должен учитываться расход воды, возникающий вследствие полного или частичного разрушения расположенных выше подпорных сооружений.

10.13. Водопропускные сооружения должны обеспечивать пропуск расчетных расходов по п.10.12 и выбираться с учетом топографических и геологических условий, характера паводка, условий эксплуатации канала и возможности использования временных строительных водосбросов в качестве постоянных.

Примечание. При наличии сложной компоновки или новых конструктивных решений должна производиться лабораторная проверка гидравлических условий работы водопропускных сооружений на моделях.

10.14. При выборе типа водопропускных отверстий, их числа и при определении пропускной способности следует принимать в расчет:

1. а) полное открытие всех водопропускных отверстий;

2. б) возможность использования помимо основных водосбросных и водоспускных отверстий других сооружений на канале (судоходных шлюзов, насосных станций, гидроэлектростанций и оросительных систем) в пределах, ограниченных требованием надежности этих сооружений и целесообразности внесения необходимых изменений в их конструкцию. При этом надлежит также учитывать: возможность форсирования (повышения) уровня воды в канале, допускаемые удельные расходы и скорости течения в нижнем бьефе в конце рисбермы, условия пропуска льда, шуги, плавающих тел, сора и наносов через сооружения, условия зимнего режима водосбросов, пропуска строительных расходов и др.

Примечания.

1. 1. Использование судоходных шлюзов в качестве водосбросных сооружений производится с учетом требования СН 303-65 пп.1.7-1.10 [8].

2. 2. Если не может быть гарантировано использование всех турбин или насосов, то в расчет вводится такое число турбин или насосов, пропуск воды через которые надежно обеспечен.

10.15. Элементы водопропускных сооружений канала должны быть полностью гарантированы от опасного подмыва их основания.

10.16. В местах сопряжения деривационных каналов с судоходным каналом (включая подходные каналы к шлюзам) должно предусматриваться уширение судоходного канала, которое назначается в соответствии с требованиями СН 303-65 п.4.13, а также должны учитываться требования п.4.2 и 4.5, настоящих Указаний.

10.17. Места сопряжения деривационных каналов в пределах подходных каналов к шлюзам, где суда движутся с пониженными скоростями или где располагаются места стоянки судов, должны перекрываться забральной стенкой на глубину расчетной осадки судов от наинизшего судоходного уровня.

10.18. Прием ручьев, ливневых и талых вод в канал рекомендуется осуществлять лотками или трубами с устройством перед ними уширенных емкостей для осветления воды с целью предупреждения заносимости канала наносами.

10.19. Устройство аварийно-ремонтных заграждений для перекрытия русла судоходных каналов предусматривается в случаях необходимости:

1. а) осушить для осмотра и ремонта канал, в частности, участки канала, проходящие в глубокой выемке или в насыпи, или участки канала при наличии на них ответственных сооружений;

2. б) предупредить опорожнение водохранилищ или больших бьефов, и особенно на водоразделах, чтобы избежать длительного перерыва в судоходстве и связанного с ним народнохозяйственного ущерба.

10.20. Аварийно-ремонтные заграждения рекомендуется размещать на прямолинейных участках канала вблизи водохранилища или у границ ответственных участков канала.

10.21. Аварийно-ремонтные заграждения на каналах проектируются с учетом следующих требований:

1. а) ширина отверстия, перекрываемого затворами, должна быть не менее 1,2 ширины канала на расчетной глубине при наинизшем судоходном уровне;

2. б) глубина воды на пороге должна быть при наинизшем судоходном уровне не менее расчетной глубины в канале и не менее глубины на короле шлюзов;

3. в) перекрытие сечения канала затворами должно предусматриваться в текущей воде под напором.

10.22. Время перекрытия потока затворами должно быть обосновано в каждом отдельном случае.

10.23. Затвор аварийно-ремонтного заграждения рекомендуется применять следующих типов: одностворчатые и двустворчатые откатные, одностворчатые и двустворчатые сегментные с вертикальной осью вращения и другие типы при специальном обосновании.

10.24. Устои аварийно-ремонтного заграждения, выступающие в канал, должны иметь плавные сопряжения с откосами канала и на всей высоте от верха до расчетной глубины при наинизшем судоходном уровне иметь вертикальную гладкую поверхность.

10.25. В местах пересечения трассы судоходного канала дорогами местного значения могут устраиваться паромные переправы; выбор моста или паромной переправы должен решаться технико-экономическими расчетами.

10.26. Располагать паромные переправы рекомендуется на прямолинейных участках канала с пересечением его под прямым углом с учетом хорошей видимости судов на подходах их к переправе.

10.27. Канал в месте расположения паромной переправы должен быть уширен в обе стороны таким образом, чтобы не уменьшались расчетные судоходные габариты канала.

Канатные паромные переправы должны иметь заглубленную (ниже проектного дна канала) траншею для опускания в нее канатов при стоянке парома.

10.28. Механизмы перемещения парома должны, как правило, помимо механического привода, иметь ручной привод для возможности перемещения парома к причалу, при отказе механического привода во время движения парома.

10.29. Мосты для дорог и мосты для пропуска воды (акведуки) рекомендуется располагать на прямолинейных участках с пересечением канала под прямым углом. Длина прямолинейных участков канала на подходах к мостам должна быть не менее трех максимальных длин состава судов.

10.30. Подмостовые габариты на судоходных каналах и требования к проектируемым мостам устанавливаются в соответствии с нормами проектирования НСП 103-52 [23].

10.31. Мосты-каналы через реки, овраги и на подходах к судоходным сооружениям должны проектироваться по специальным для них техническим условиям.

Мосты-каналы, а также тоннели для движения судов могут устраиваться только при особом обосновании по согласованию с МРФ РСФСР.

10.32. Пересечение воздушными высоковольтными линиями судоходных каналов должно осуществляться в соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок [24].

Согласно ПУЭ расстояние от нижних проводов до максимальных надводных габаритов судов при наивысшем уровне воды в канале и максимальной температуре воздуха должно составлять:

• 2,0 м при напряжении линии 110 кВ.

2,5 м   "           "                "      150 кВ.

3,0 м   "           "                "       220 кВ.

3,5 м   "           "                "       330 кВ.

4,0 м   "           "                "       500 кВ.

Примечание. Надводные габариты судов при проектировании новых каналов согласовываются с МРФ РСФСР, а при реконструкции каналов - с управлениями каналов или бассейновыми управлениями пути, с учетом самых высоких мачт судов.

10.33. При пересечении судоходных каналов телеграфными и телефонными воздушными линиями расстояние от нижних проводов до наивысшей точки самых высоких мачт судов при наивысшем уровне воды в канале и максимальной температуре воздуха должно составлять не менее 1,0 м.

10.34. Подводные трубопроводы (дюкеры) и маслонаполненные кабели должны быть заглублены не менее 1,0 м под проектным дном, а прочие кабельные линии в соответствии с Правилами устройства электроустановок - не менее 0,5 м, во избежание повреждения их якорями судов и грунтозаборными устройствами дноуглубительных снарядов. Пересечение каналов кабелями и дюкерами рекомендуется осуществлять под прямым углом.

Места пересечения и величина заглубления согласовывается с МРФ РСФСР и другими организациями, производящими удаление наносов.

10.35. Пристани на судоходных каналах располагаются в уширениях каналов с таким расчетом, чтобы в уширенной части могли разместиться причал и стоящее у него судно (состав), без стеснения судового хода для транзитных судов.

Сопряжение расчетного и уширенного сечения канала рекомендуется выполнять плавно, в обе стороны от границы стоянки судна (состава) у пристани, на длине не менее 20-кратной ширины расчетного судна (состава).

10.36. При расположении судоходных каналов в степных открытых районах с низкими берегами необходимо предусматривать посадки полос кустарниковых и древесных насаждений для защиты канала и сооружений на нем от заносимости грунтом и от вредного влияния ветра на управляемость судов.

10.37. На канале должны быть предусмотрены следующие виды связи: диспетчерская телефонная связь с диспетчером пароходства, управления канала или бассейнового управления пути и с диспетчером энергосистем; телефонная связь со всеми гидротехническими сооружениями канала, а также с паромами и пристанями; административно-хозяйственная связь с местным телефонным узлом.

10.38. В проекте судоходного канала должна быть предусмотрена установка контрольно-измерительной аппаратуры на гидротехнических сооружениях (насосные станции, водопропускные сооружения, аварийно-ремонтные заграждения, дамбы) для систематических наблюдений за состоянием и условиями работы сооружений.

Размещение контрольно-измерительной аппаратуры производится в соответствии с действующими инструкциями.

10.39. Трасса вновь создаваемых и реконструируемых судоходных каналов, включая участки с сухими берегами и затопленными бровками, должна быть оборудована знаками судоходной обстановки и километровыми столбами.

10.40. Проектирование судоходной обстановки производится в соответствии с требованиями действующих нормативных документов: Положения о судоходной обстановке на внутренних водных путях РСФСР [25], Правил плавания [9] и Правил технической эксплуатации речного транспорта РСФСР [26] с учетом СН 303-65 (пп.15.13-15.17) [8] в отношении судоходной обстановки на подходах к шлюзам, а также Технической инструкции по содержанию судоходной обстановки на внутренних водных путях [27].

10.41. Форма, размеры, окраска, система навигационных огней знаков судоходной обстановки, а также технические условия на их изготовление определяются государственными общесоюзными стандартами и типовыми проектами.

10.42. Судоходные каналы должны быть оборудованы береговой и плавучей обстановкой с электрическим освещением от береговой сети или автономных источников питания с необходимой автоматикой, обеспечивающей бесперебойное действие огней в установленном режиме.

10.43. Для обозначения берегов канала, направления судового хода, его ограждения, регулирования прохода судов и оповещения судоводителей должны применяться следующие основные знаки и огни судоходной обстановки: путевые огни, щелевые и линейные створы, опознавательные знаки, плавучие знаки, светофоры и семафорные знаки, знаки у надводных и подводных переходов, знаки "Сигнал".

Кроме указанных знаков и огней, допускается применение и других знаков, состав которых определяется при проектировании в зависимости от местных условий.

10.44. Путевые огни, обозначающие берега канала с креплениями и урезы воды, устанавливаются, как правило, один против другого парами (зеленый на левом и красный на правом берегу) не реже чем через 1 км; на криволинейных участках канала их следует устанавливать из условия видимости судоводителями с любой точки судового хода одновременно не менее пары огней (левого и правого) впереди и пары огней позади судна.

Путевые огни необходимо устанавливать, как правило, на одинаковых высотах и на равных расстояниях от оси канала в каждой паре, возможно ближе к урезу навигационного уровня воды, имеющего наибольшую длительность стояния, но выше зоны воздействия волны и льда. Дальность видимости путевых огней должна быть не менее 2,0 км.

10.45. Щелевые створы следует устанавливать, в основном, на участках каналов с затопленными бровками там, где необходимо как обозначение оси судового хода, так и точное ограждение его кромок. Длина застворенной линии вместе с неходовыми частями не должна превышать 6 км. На каналах местного значения допускается применение односторонних створов.

10.46. Линейные створы устанавливаются главным образом на участках расширенных бьефов с широким судовым ходом там, где нет надобности в обозначении кромок судового хода. Длина застворенной линии вместе с неходовыми частями, как правило, не должна превышать 10 км.

10.47. На длинных прямолинейных участках канала направление оси судового хода рекомендуется закреплять прицельными огнями, образующими в совокупности с путевыми огнями перспективно-прицельные створы.

10.48. Опознавательные знаки устанавливаются для обозначения входов в канал с водохранилищ, озер или рек, а также в местах затруднительной ориентировки судоводителей.

10.49. Плавучие знаки устанавливаются для обозначения границ судового хода там, где установка береговых знаков невозможна, а также в дополнение к береговым знакам для указания мест поворотов или разделений судового хода и ограждения отдельных препятствий; кроме того, они устанавливаются на каналах с сухими бровками в условиях значительной амплитуды колебаний уровней воды.

10.50. На участках каналов с односторонним движением судов, у паромных переправ, а также в местах расположения аварийно-ремонтных заграждений должны быть установлены двузначные светофоры или семафорные мачты, регулирующие пропуск судов и составов. Светофоры и семафорные мачты, как правило, следует располагать с правой стороны по направлению движения судов так, чтобы их огни или сигнальные фигуры были видны судоводителям на расстоянии не менее 1,0 км от сооружений или от начала участков с односторонним движением судов.

10.51. Все имеющиеся подводные и надводные переходы через канал (мосты, трубопроводы, кабельные и воздушные линии, акведуки) должны быть обставлены соответствующими знаками.

При расположении одноименных переходов группами, на близком расстоянии друг от друга, не более 250 м, допускается установка знаков только у крайних переходов с указанием протяженности обставляемого участка канала.

10.52. На подходах к участкам канала, проходящим в глубоких выемках, с малыми радиусами закругления, где условия расхождения и обгона судов и составов затруднительны, а также на подходах к участкам с односторонним движением устанавливаются знаки "Сигнал".

10.53. Мощность источников света и тип светосигнальной аппаратуры на знаках судоходной обстановки определяются расчетами в зависимости от требуемой дальности видимости. При определении силы света огней расчетный коэффициент прозрачности атмосферы на 1 км следует принимать равным 0,70.

10.54. Все сооружения на каналах (шлюзы, устои ходовых пролетов мостов, паромные переправы, аварийно-ремонтные заграждения) должны иметь наружное освещение, обеспечивающее четкое обозначение контуров сооружений в темное время суток. При этом огни наружного освещения не должны представлять помех для судоводителей.

10.55. Проект судоходной обстановки канала должен включать электротехническую часть, в которой даются технические решения электропитания, автоматики и другого электрооборудования.

11.1. При проектировании судоходных каналов в целях продления навигации необходимо учитывать наличие ледяного покрова.

11.2. Толщина ледяного покрова , см, может быть определена по формуле

,                                                      (35)

где - коэффициент, зависящий от географического положения канала (например, для северных районов 2,0, для средней полосы 1,6); - абсолютное значение суммы среднесуточных отрицательных температур воздуха за расчетный период, °С.

11.3. В весенний период рекомендуется не допускать резких (более 1,5 см/ч) и значительных (более 0,5 м) колебаний уровня воды во избежание разрушения берегового крепления под влиянием интенсивных подвижек примерзшего к нему льда.

11.4. В расчетах по определению зимних уровней следует учитывать изменение гидравлических характеристик русла, связанных с появлением ледяного покрова.

11.5. Для поддержания судоходства на каналах в период образования ледостава и весеннего таяния льда следует рекомендовать: применение ледоколов, использование тепла глубинных вод, искусственный обогрев акваторий, использование энергии солнечной радиации, ослабление ледяного покрова с помощью химических средств, методом взрывов и путем организации соответствующего режима работы шлюзов, водосбросных сооружений, насосных станций, гидростанций, водохранилищ и т.п.

11.6. В качестве наиболее надежного мероприятия для продления навигации на каналах (а в отдельных случаях и для поддержания круглогодовой навигации) следует рекомендовать искусственный обогрев участков канала путем сброса в них отработанных вод промышленных предприятий, охлаждающей воды конденсационных теплостанций и т.п.

11.7. Для подъема к поверхности теплых глубинных вод рекомендуется применение пневматических установок, нагнетающих сжатый воздух в перфорированный трубопровод, размещенный ниже проектной глубины по п.7.14.

11.8. Использование пневмоустановок целесообразно при наличии больших акваторий и глубины воды в канале. При проектировании таких установок следует учитывать температуру придонных слоев воды и возможные запасы ее в канале (водоеме), глубину воды, метеорологические условия местности и др.

Примечания.

1. 1. Наиболее успешно пневматические (насосные) установки работают при температуре придонных слоев воды более 1 °С, глубинах в канале (водоеме) более 5 м и температуре наружного воздуха не ниже -20 °С.

2. 2. При необходимости иметь незамерзающую трассу значительной ширины рекомендуется укладывать трубопровод на дно канала зигзагами, в одну или две нитки.

11.9. Для предупреждения обмерзания и забивки решеток водозаборов шугой рекомендуется:

1. а) применять специальные устройства по обогреву решеток или по сбиванию с них льда паром, горячей или холодной водой под давлением;

2. б) предусматривать на каналах с достаточным запасом воды у водозаборных сооружений устройство шугосбросов;

3. в) в северных районах для борьбы с шугой рекомендуется создавать условия, способствующие ускорению ледостава на канале, что, в частности, достигается уменьшением скоростей течения воды.

11.10. Для уменьшения намерзания льда на затворы сооружений и ворота шлюза рекомендуется:

1. а) устранить фильтрацию путем улучшения качества уплотнений;

2. б) предусматривать специальный обогрев затворов и ворот путем создания замкнутых областей, обогреваемых с помощью металлических труб, по которым циркулирует пар, горячая вода или антифриз, или посредством применения электрообогрева;

3. в) иметь на сооружениях специальное передвижное устройство, например, парообразователь типа ПГ-500, для обогрева местных обледенений.

11.11. Для обеспечения в зимний период более надежной работы затворов и ворот рекомендуется:

1. а) поддерживать перед ними незамерзающие майны для предохранения затворов и ворот от давлений и примерзания к ним льда;

2. б) устанавливать перед аварийно-ремонтными воротами шлюза, а при отсутствии их перед основными воротами подвижную ледоудерживающую запань, препятствующую поступлению к воротам льда из верхнего подходного канала, например, металлическую сетку, закрепленную на канатах и опускающуюся на порог с помощью лебедок при пропуске судов;

3. в) поддерживать в камерах высокий уровень воды в период между шлюзованием судов и опускать верхние ворота в воду, что исключит их обмерзание.

11.12. Воздействие ледовых нагрузок на гидротехнические сооружения, расположенные на канале, следует определять по СН 76-66 [15].

1. Расчет крепления откосов сборными плитами, омоноличенными по контуру в карты, по первому предельному состоянию включает:

• расчет устойчивости карт;

• расчет устойчивости упора;

• определение усилий и расчет прочности карт и плит;

• расчет прочности упора;

• расчет прочности узлов омоноличивания и закладных деталей.

2. По аналогии с имеющимися проектами крепления откосов плитами, омоноличенными по контуру, предварительные толщины плит рекомендуется принимать равными 12-15 см.

При принятых толщинах плит проверяется устойчивость карты на опрокидывание относительно нижнего и верхнего концов карты по формулам

;                                                (40)

,                                               (41)

где , - сумма опрокидывающих моментов (рис.9, а ); , - сумма удерживающих моментов; -коэффициент условий работы.

Расчет устойчивости карты производится при двух основных сочетаниях эксплуатационных нагрузок.

Первое сочетание включает (рис.9, а ):

1. а) собственный вес плит; нормальные составляющие , , ;

2. б) напорное давление длительного действия;

3. в) напорное давление от кратковременного снижения уровня воды у откоса в результате движения судов по каналу.

Второе основное сочетание включает (рис.9, б ):

1. а) собственный вес плит;

2. б) вес снега на поверхности плит;

3. в) момент и вертикальную силу от примерзшего к плитам льда при повышении уровня воды.

3. Устойчивость упора рассчитывается по формулам

;                                                    (42)

,                                                        (43)

где , - сумма проекций на ось (горизонтальные составляющие) соответственно сдвигающих и удерживающих расчетных сил; - вертикальная составляющая давления карты на упор; - коэффициент условий работы, принимаемый равным 1,0.

К сдвигающим расчетным силам относятся: горизонтальная составляющая давления карты , горизонтальная составляющая активного давления грунта, равнодействующая напорного давления воды на упор.

К удерживающим расчетным силам относится горизонтальная составляющая сопротивления грунта перед упором.

Горизонтальная и вертикальная составляющие давления карты на упор вычисляются по формулам

;                   (44)

,                   (45)

где - расчетный вес полосы карты шириной , т; - равнодействующая избыточного давления воды на карту, т; - коэффициент трения на контакте карт с подготовкой, принимаемый равным: 0,4 - для песчано-гравийной подготовки; 0,5 - для щебеночной подготовки.

При определении активного давления заборка из упорных плит рассматривается как жесткая стена.

Сопротивление грунта перед плитами заборки определяется по СН-РФ 54.1-68 [14], при этом учитывается возможное понижение отметки верха упорной призмы (каменной наброски) на 0,3-0,4 м по сравнению с отметкой верха заборки.

Расчетное сопротивление грунта перед упорными сваями, отнесенное к 1 пог. м крепления, определяется из расчета прочности и устойчивости сваи на действие горизонтальной нагрузки.

При разных коэффициентах трения по высоте откоса в расчет принимается его среднее значение.

Если в формулах (44) и (45) величина больше , то их разность принимается равной нулю.

4. При определении усилий для расчета прочности карт и плит рассматривают два сочетания эксплуатационных нагрузок, приведенные в п.2, и третье сочетание (см. рис.10, б ), которое включает:

1. а) собственный вес плит;

2. б) нагрузку от давления волны при накате ее на откос.

5. Усилия в картах и отдельных плитах от действия нагрузок первого сочетания определяются исходя из следующих основных положений.

Собственный вес плит вычисляется с коэффициентом перегрузки 0,9.

Карта шириной рассматривается как балка на двух опорах.

Одна опора принимается на линии касания карты с упором (рис.10, а ), другая фиктивная опора принимается в точке на расстоянии от нижнего конца карты.

Влияние участка допускается не учитывать. В этом случае положение опоры (расстояние ) определяется подбором таким образом, чтобы изгибающие моменты, растягивающие наружную поверхность карты (моменты отрицательного знака), были максимальными.

При этом коэффициент условий работы при расчете прочности карт и плит принимается равным: 1,0.

6. При определении усилий в картах и плитах от нагрузок второго сочетания, включающего действие примерзшего льда, принимаются следующие положения.

Карта шириной в общем случае рассматривается как полоса разной жесткости на упругом основании. В месте примерзания льда прикладывается момент , тм, и вертикальная сила , т.

При понижении уровня воды расчетный максимальный изгибающий момент в плите от действия примерзшего льда (рис.10, в ) вычисляется по формуле

,                                                   (46)

где - максимальный изгибающий момент в плите от действия , определяемый по формуле

,                                                     (47)

- максимальный изгибающий момент в плите от нормальной составляющей вертикальной силы , определяемый из расчета плиты как полосы на упругом основании без учета увеличения жесткости за счет примерзшего льда; - момент инерции сечения плиты, м; - приведенный момент инерции сечения плиты и примерзшего к ней льда на границе примерзания (где лед имеет полную толщину), м.

7. Усилия в карте и плитах от нагрузок третьего сочетания определяются, как для полосы шириной на упругом основании.

При этом коэффициент условий работы принимается равным 0,8.

8. По второму предельному состоянию (по деформациям) железобетонные карты рассчитываются на действие нормативных нагрузок первого сочетания (см. п.2) из условия

,

где - максимальный прогиб карты от напорного взвешивающего избыточного давления, принимаемый 0,6 см; - диаметр фракции грунта, мельче которой содержится 10% общего объема подготовки под плитами.

При вычислении прогибов расчетная схема принимается в соответствии с указанием п.5.

9. По третьему предельному состоянию железобетонные элементы рассчитываются на действие усилий от нормативных нагрузок наиболее неблагоприятного сочетания, исключая нагрузки от воздействия примерзшего льда.

Нормативные усилия от нагрузок третьего сочетания и от нагрузок строительного периода допускается определять путем деления расчетных усилий на соответствующие коэффициенты перегрузки, приведенные в табл.5 п.8.19.

10. Закладные детали, узлы омоноличивания рассчитываются на усилия, полученные из расчета карт на эксплуатационные нагрузки. Коэффициент условий работы принимается 1,0.

11. Расчеты незаанкерованной шпунтовой стенки по первому, второму и третьему предельным состояниям производятся в соответствии с СН-РФ 54.1-68, при этом, кроме активного давления грунта, учитываются нагрузки, характерные для берегоукрепления каналов, а именно: в первом, основном, сочетании учитывается напорное давление со стороны засыпки, возникающее при понижении уровня воды; во втором - момент от примерзшего льда при понижении уровня воды.

12. Вертикальную стенку рекомендуется выполнять из таврового или ребристого железобетонного шпунта шириной не менее 1,5 м.

В отдельных случаях, на участках с тяжелыми для погружения таврового шпунта грунтами основания, допускается применение шпунта прямоугольного сечения шириной 0,5 м.

13. Грунтонепроницаемость стенки должна обеспечиваться в пределах свободной высоты, с запасом на возможный размыв.

Величина запаса определяется в зависимости от размываемости грунтов основания, конструкции крепления бермы и др., но во всех случаях принимается не менее 0,5 м ниже проектной отметки дна или бермы.

14. Качество грунта засыпки пазухи определяется на основе технико-экономических сопоставлений вариантов, при этом в зоне промерзания не следует применять пучинистые грунты.

На участках берега с высоким уровнем грунтовых вод, когда необходимо обеспечить их выход в канал, конструкция стенки должна включать обратные фильтры, при этом для заполнения пазухи принимается грунт с коэффициентом фильтрации не менее 10 м/сутки.

В этом случае стыки шпунтин целесообразно проектировать водопроницаемыми с обратными фильтрами или в шпунте необходимо устраивать специальные отверстия для выпуска дренажных вод ниже зимнего уровня воды.

15. Берма перед стенкой принимается шириной не менее 4,5-5,0 м, как правило, горизонтальной и укрепленной от возможных размывов.

16. Шапочный брус рекомендуется проектировать сборной конструкции, размеры его принимаются конструктивно.

17. Необходимость устройства лестничных сходов к воде, а также расстояния между ними устанавливаются в каждом конкретном случае в задании на проектирование берегоукреплений.

18. Расчет каменной наброски включает:

• определение веса, крупности камня и толщины слоя наброски;

• расчет устойчивости упора;

• расчет обратного фильтра.

19. Расчетный вес , т, отдельных камней слоя наброски в зоне обрушения судовой волны при откосах с заложением 2,55 вычисляется по формуле

,                                           (48)

где - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,5; - коэффициент, учитывающий форму камня: для рваного, колотого камня 0,012; для окатанного валунного камня 0,014; , - соответственно высота и длина судовой волны у откоса, м; высота судовой волны принимается по п.6.1, длина судовой волны принимается равной (1215); и - объемные веса отдельного камня и воды, т/м; ; - угол наклона откоса к горизонтали.

Нижняя граница зоны обрушения судовой волны принимается на 0,8 ниже наинизшего судоходного уровня, верхняя - на 0,6 выше наивысшего судоходного уровня воды.

20. Толщина защитного слоя наброски в зоне обрушения волны определяется из условия

,                                                          (49)

где - размер камня, приведенный к диаметру шара, м;

;                                                      (50)

- расчетный вес отдельного камня, определяемый по формуле (48), т.

Примечания.

1. 1. Если наброска выполняется из камней, вес которых превышает вес, вычисленный по формуле (48), то при определении толщины величина вычисляется при фактическом весе камня.

2. 2. Толщина наброски может быть уменьшена до 2,5 при специальной укладке камня (в этом случае вес отдельного камня верхнего слоя должен быть не менее расчетного). В пределах толщины наброски должно укладываться не менее трех камней.

21. Устойчивость упора рассчитывается по схеме плоского сдвига из условия

,                                                     (51)

где - горизонтальная составляющая расчетного давления камня и обратного фильтра на упор, т; - расчетный вес упора, т, принимается с коэффициентом перегрузки 0,9; - коэффициент трения упора по основанию в плоскости сдвига; - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8.

22. При определении силы граница упора условно рассматривается как вертикальная грань подпорной стенки. Величина определяется по формуле:

,                                        (52)

где - расчетный вес крепления в пределах откосной части (камень и обратный фильтр), т; - коэффициент трения крепления по расчетной плоскости скольжения.

23. Вес крепления определяется при наинизшем судоходном уровне воды с учетом понижения уровня за счет волновых колебаний.

Коэффициент трения при скольжении крепления по грунту откоса принимается , но не более: для обратного фильтра из гравия 0,4; для обратного фильтра из щебня 0,5; - расчетный угол внутреннего трения грунта откоса.

24. Если угол наклона плоскости скольжения таков, что величина меньше равнодействующей расчетного активного давления камня и фильтровой подготовки на упор, то принимается равной . Горизонтальные составляющие активного давления грунта определяются по Кулону при 0.

25. Камень для наброски применяется как сортированный, так и несортированный (горная масса).

Применение неполномерных камней допускается в количестве не более 25% общего объема наброски при условии равномерного их распределения по откосу.

26. Минимальный вес отдельных камней должен быть не менее половины расчетного веса. Камни весом более 60 кг для наброски на каналах применять не рекомендуется, их следует раскалывать.

Расчетный вес камней за пределами зоны обрушения волны может быть уменьшен до 25%, но во всех случаях должен быть не менее 10 кг.

27. Поверхность наброски после отсыпки камня должна выравниваться. Равнение следует производить при наинизшем судоходном уровне воды в канале.

Примечание. Рекомендуется рассматривать возможность специального понижения уровня воды в канале на период равнения наброски.

28. Упор должен обеспечивать устойчивость крепления и исключать суффозию грунта откосов, при этом его нужно располагать на горизонтальном или слабо наклонном основании.

Объем камня, уложенного в границах упора, должен быть не менее 1,5 м на 1 пог. м откоса.

29. При проектировании этого типа крепления рекомендуется ящики в плане принимать квадратной формы и располагать их таким образом, чтобы одна из диагоналей была параллельна урезу воды.

30. Рекомендуется высоту ящика принимать не менее 40 см, ширину 1,2-1,5 м. Армирование стенок определяется нагрузками строительного периода и конструктивными требованиями.

31. При заполнении ящиков верхний слой рекомендуется укладывать из камня, расчетный вес и размер которого, приведенный к диаметру шара, определяется так же, как для каменной наброски, по формуле (48) при 1.

32. Определение размеров упора и расчет его устойчивости производятся в соответствии с пп.21 и 22.

33. Тюфяки представляют собой гибкие карты больших размеров, состоящие из блоков, соединенных между собой. Блок выполняется из отдельных железобетонных элементов (плит). Крепление анкеруется с помощью анкерной сваи или мертвяков и анкерных тяжей.

Гибкие железобетонные тюфяки должны удовлетворять следующим требованиям.

Швы между плитами должны быть гибкими и грунтонепроницаемыми.

Гибкость тюфяка должна позволять ему изгибаться по кривой малых радиусов (но не меньше 1,5 м) в любых направлениях.

Конструкция соединения плит должна обеспечивать гидроизоляцию связывающей арматуры.

Стыки отдельных блоков должны выполняться грунтонепроницаемыми и равнопрочными, без уменьшения гибкости покрытия.

Материалы для перекрытия швов применяются эластичные, морозостойкие, долговечные и достаточно прочные на растяжение, например, гидрорерин.

34. Расчет гибких железобетонных тюфяков по первому предельному состоянию включает:

1. а) расчет устойчивости крепления от давления воды на нижнюю поверхность тюфяка;

2. б) расчет устойчивости крепления от действия примерзшего льда при изменении уровня воды;

3. в) расчет устойчивости крепления на сдвиг по откосу;

4. г) расчет устойчивости анкерных устройств;

5. д) расчет прочности железобетонных плит, анкерных устройств и узлов их соединений.

Из расчета устойчивости от давления воды на нижнюю поверхность тюфяка и от действия примерзшего льда уточняется толщина плит; из расчета устойчивости на сдвиг по откосу определяется усилие, воспринимаемое анкерными устройствами и узлами их соединений.

35. Предварительно толщину плит тюфяка рекомендуется принимать в зависимости от высоты волны и скорости течений по табл.7.

Таблица 7

36. Расчет устойчивости крепления от давления воды на нижнюю поверхность тюфяка производится из условия

,                                                      (53)

где - опрокидывающий момент от давления воды относительно точки опрокидывания, тм; - удерживающий момент от собственного веса плит, расположенных ниже той же точки, тм; - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9.

Положение точки, относительно которой вычисляются и , определяется подбором. За расчетную принимается точка шарнирного соединения плит, для которой величина имеет максимальное значение, а величина - минимальное.

Опрокидывающий момент вычисляется от действия напорного давления, при этом учитывается только часть эпюры давления, которая расположена ниже принятой точки опрокидывания.

37. Расчет устойчивости крепления от действия примерзшего льда при изменении уровня воды производится из условия (53).

Величина в данном расчете определяется как сумма моментов, вырывающих крепление от действия примерзшего льда ( и ) относительно:

1. а) линии стыка плит, расположенного около нижней кромки льда, - при понижении уровня воды;

2. б) линии стыка плит, расположенного около верхней кромки льда, - при повышении уровня воды.

Момент определяется как сумма моментов удерживающих сил относительно тех же линий.

При этом коэффициент условий работы принимается 1,2.

К удерживающим силам относятся:

1. а) расчетный собственный вес плит в пределах участка примерзания льда;

2. б) расчетный вес льда и снега в пределах этого же участка;

3. в) реактивные силы, возникающие в связях между плитами около нижней и верхней кромки льда.

Реакция в связях между плитами принимается равной половине веса одной плиты.

38. Расчет устойчивости крепления на сдвиг по откосу производится из условия

,                                                      (54)

где и - сумма расчетных значений соответственно сдвигающих и удерживающих сил; - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8.

Расчетные значения сдвигающих и удерживающих сил определяются по формулам

;                                                      (55)

,                                          (56)

где - расчетный вес 1 пог. м карты с учетом взвешивающего действия воды, т; - расчетное сопротивление анкерных устройств (по направлению откоса), т; - равнодействующая напорного давления, т; - коэффициент трения плит по грунту основания, принимаемый равным 0,6, но не более 0,4; - расчетный угол внутреннего трения грунта откоса.

Примечание. Если анкеровка крепления по расчету не требуется, то крепление следует анкеровать конструктивно через 6-7 м стальными тяжами диаметром не менее 18-20 мм.

39. Расчет устойчивости анкерных опор, в частности, свай, производится на  действие горизонтальной составляющей расчетного усилия , передающейся от тюфяка, в соответствии с действующими нормативными документами.

Состав расчета зависит от конструкции анкерных устройств.

40. Железобетонные плиты рассчитываются по прочности на усилия, возникающие при изготовлении, транспортировании, сборке и укладке крепления.

41. Анкерные тяжи и элементы анкерных устройств рассчитываются по прочности на действие силы .

Коэффициент условий работы при расчете прочности тяжей принимается равным 0,8, при расчете элементов анкерных устройств 0,9.

42. Прочность закладных деталей, узлов соединений крепления рассчитывается на максимальные усилия, полученные при расчете соединяемых элементов на нагрузки эксплуатационного и строительного периодов. При этом коэффициент условий работы принимается 1,0.

43. Расчет плит по второму предельному состоянию производится из условия

,

где - максимальный прогиб плиты от нормативных нагрузок принятого сочетания, мм; - предельно допустимая величина максимального прогиба, принимаемая равной 0,5, мм; - средний диаметр частиц грунта откоса под плитами, мм.

Сочетание нагрузок принимается то же, что и в расчете устойчивости крепления по п.36.

44. При расчете железобетонных плит и анкерных устройств по третьему предельному состоянию нормативные усилия допускается определять путем деления соответствующих расчетных усилий, полученных при расчете прочности этих элементов на коэффициент перегрузки, равный 1,1.

45. Размеры карт назначаются в зависимости от способа монтажа, размера сборочной площадки и должны быть кратными ширине блока.

46. Шарнирное соединение плит может быть осуществлено путем пропуска через стыки плит стержней арматурной сетки. Плиты рекомендуется армировать одиночной сеткой с размерами ячеек не более 150х150 мм.

47. Плиты, расположенные по кромкам блоков, могут омоноличиваться жесткими стыками в карты.

Жесткость стыков достигается сваркой закладных деталей и замоноличиванием штрабы раствором на расширяющемся цементе.

Для повышения прочности стыка в штрабе устанавливается арматура в виде змейки из проволоки диаметром 6 мм.

48. Для защиты арматуры и обеспечения грунтонепроницаемости стыков рекомендуется применять гидрорерин.

Грунтонепроницаемость швов между отдельными картами достигается укладкой их внахлестку с перекрытием шва не менее чем на 1,5-2,0 м.

49. Применение неукрепленных пологих откосов допускается при условии, когда скорости течения воды в канале не превышают допускаемых (неразмывающих) скоростей для грунтов откосов по п.4.5.

Проектирование неукрепленных откосов судоходных каналов производится с учетом требований СН 288-64 [18].

Допускается назначать профиль неукрепленного откоса и по другим, проверенным в натурных условиях рекомендациям, обеспечивающим устойчивость и неразмываемость откоса.

50. Верхняя граница пологого неукрепленного откоса принимается над наивысшим судоходным уровнем на высоте

,

где - высота судовой волны, определяемая по п.6.1, м; - коэффициент, принимаемый равным 0,5-0,3; верхний предел относится к коэффициенту заложения откоса 10, нижний - к 20 и более.

Нижнюю границу неукрепленного откоса рекомендуется принимать на глубине не менее 3.

51. Коэффициент заложения неукрепленного откоса определяется по формулам:

1. а) для несвязных грунтов с диаметром частиц 1,5 мм, супесей, легких и средних суглинков

   ,                                            (57)

   
   где - заложение естественного откоса в водонасыщенном состоянии; - коэффициент интенсивности формирования откоса во времени, определяемый по графику на рис.11; - средневзвешенный диаметр частиц грунта, вычисляемый по формуле (59);

2. б) для прочих грунтов

   ,                                              (58)

   
   где - уклон откоса на конечной стадии формирования, принимаемый по табл.8.

52. Средневзвешенный диаметр частиц грунта определяется по формуле

,                                                       (59)

где - диаметр -й фракции грунта откоса; - содержание -й фракции по весу, %.