Отсыпка на пойме реки насыпи и постройка моста вносят значительные изменения в режим реки, особенно в весенний. Во время паводка река выходит из берегов, разливается по всей пойме и движется широким неспокойным потоком, часто с большой скоростью. В месте постройки моста и возведения насыпи поток воды сильно сжимается, что создает подпор; к отверстию моста вода подходит с разных направлений с неодинаковой скоростью, вследствие чего образуются водовороты; скорость течения воды под мостом резко возрастает, при этом возможно прижатие стремнины потока к одной стороне отверстия. Все это создает серьезную опасность как для опор моста, так и для насыпи.
При строительстве железнодорожных линий применяются специальные меры по защите мостов и пойменных насыпей от размывов. К таким мерам относится устройство различных регуляционных сооружений: входных и выходных струенаправляющих дамб, траверсов, водораздельных и заградительных дамб, запруд на рукавах и протоках. К таким мерам также относятся: планировка и укрепление берегов, искусственное спрямление излучин реки, разработка подмостового русла.
Назначение регуляционных сооружений заключается:
- в обеспечении плавного ввода в отверстие моста потоков воды с участков поймы выше моста;
- в создании условий для плавного вывода сжатого потока из отверстия моста и безопасного растекания его по пойме с низовой стороны;
- в обеспечении равномерной скорости протекания воды под мостом для предупреждения сосредоточенных размывов;
- в предупреждении опасных для откосов насыпи продольных течений воды;
- в устранении вредных эрозионных изменений (от размывов) главного русла реки и активно работающих протоков.
Рис. 40. Струенаправляющие дамбы и траверсы:
1 —входные дамбы; 2 —выходные дамбы; 3 —траверсы
Струенаправляющие дамбы устраивают как с верховой, так и с низовой стороны моста (рис. 40). Размеры и очертания их определяются гидравлическим расчетом. По высоте их устраивают на 25 см выше горизонта высокой воды. При этом учитывают подпор воды и волну с набегом. Обыкновенно дамбы поверху имеют ширину от 2 до 4 м, а в головной части в 1,5—2 раза больше. Верхнюю сторону дамбы делают с наклоном в 0,03 в сторону поймы. Откосы дамб делают двойные (1 : 2) или даже тройные (1 : 3). В головной части откосы делают более пологими.
Входные струенаправляющие дамбы разворачивают под углом 80—100° к направлению основного потока воды. Задачей их является: спокойное направление пойменных вод в отверстие моста; равномерное, постепенное сжатие потока; обеспечение полной и равномерной работы всех пролетов моста во время паводка.
Выходные струенаправляющие дамбы служат для плавного вывода сжатого потока из отверстия моста с целью предохранения конусов с низовой стороны от размывов, которые возможны вследствие большой скорости течения воды и образования водоворотов от внезапного расширения потока. Струенаправляющие дамбы с низовой стороны устраивают по круговой кривой, причем радиус их не должен быть меньше радиуса верховых дамб.
Рис. 40а. Дамба с рисбермой
Речные откосы струенаправляющих дамб на всем протяжении, включая головные части, укрепляют от бровки до подошвы. Откосы могут быть укреплены одерновкой плашмя и в стенку, одиночным и двойным мощением, бутовой кладкой, габионами, ряжевыми стенками, фашинными тюфяками, каменной наброской. Тип укрепления назначается в зависимости от скорости протекания воды и физико-механических свойств грунтов. Для предохранения защитной одежды от подмыва по подошвам этих откосов в необходимых случаях устраивают рисбермы, т. е. углубления в грунте, заполненные камнем (рис. 40а).
Водораздельные и заградительные дамбы устраивают для разграничения потоков рек, имеющих общую пойму, а также для предупреждения перелива воды из одного бассейна в другой через низкие водоразделы. При устройстве дамб обращают внимание на прочность сопряжения тела дамбы с естественным грунтом.
Траверсы устраивают с верховой стороны пойменной насыпи, а в необходимых случаях — с обеих сторон. Устройство траверсов имеет целью отвести от откоса насыпи продольное течение воды. В плане траверсы располагаются, как правило, перпендикулярно к железнодорожному полотну. Они, как и все дамбы, делаются незатопляемыми; их бровка должна быть на 25 см выше высокой воды с учетом подпора, волны и поперечного уклона поверхности воды. Траверсы делают шириной поверху 2—3 м, а в голове они могут иметь ширину до 3—4,5 м. Длина траверсов должна постепенно увеличиваться к струенаправляющей дамбе. Откосы у траверсов делают полуторные или двойные. Со стороны течения воды их укрепляют.
Для предупреждения вредных эрозионных изменений главного русла реки и активно работающих протоков устраивают запруды на рукавах и протоках, полузапруды и донные пороги на главном русле; при необходимости спрямляют русло реки, планируют и укрепляют берега.
Запруды на рукавах и протоках делают шириной не менее 2 м поверху. Откосам с верховой стороны придают крутизну 1:2, с низовой — 1:3.
Все регуляционные сооружения, воздвигаемые в районе мостового перехода, вместе с мостом и пойменной насыпью составляют единый комплекс, работа элементов которого взаимно увязывается.
В регулировании водного потока во время разлива реки имеют значение и древесно-кустарниковые насаждения. Они могут дополнять существующие регуляционные сооружения, направляя водный поток в нужном направлении, могут выполнять и самостоятельную роль, заменяя собой, например, входные и выходные дамбы. В последнем случае лесные массивы должны иметь определенные размеры и форму и должны быть расположены так, чтобы поток воды, встретив лесной массив, был направлен в русло реки под мост и растекался за мостом, не причиняя разрушений ни устоям, ни насыпи. Обычно же кустарниковая и древесная растительность служит дополнительным средством защиты пойменных насыпей от размывов. Лесонасаждения снижают скорость течения воды, уменьшают высоту волны, предохраняют грунт от вымывания.