СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
СРАВНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ БЕРЕГОЗАЩИТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
Тлявлина Г.В., Тлявлин Р.М., кандидаты технических наук, Филиал ОАО ЦНИИС «НИЦ «Морские берега», Сочи; Мегрелишвили И.Ю. кандидат технических наук, ЗАО «Кавгипротранс», Москва
Аннотация
Рассмотрены наиболее распространенные типы береговых укреплений. Приведена сравнительная оценка стоимости их строительства и эксплуатации в течение 50 лет. Дана характеристика рассмотренных вариантов по безопасности эксплуатации защищаемого сооружения (железной дороги).
Abstract
Considered the most common types of coastal protection structures. Comparative evaluation of the cost of their construction and operation for 50 years. The characteristics of the options considered for operational safety protected facilities (railroad).
Ключевые слова: безопасность, берегозащитные сооружения, железнодорожное полотно, надежность, стоимость строительства, эксплуатационные расходы.
Keywords: safety, coastal protection structures, railroad tracks, reliability, construction costs, operating costs.
Интенсивное освоение морских побережий неразрывно связано с решением проблем защиты территорий, инженерных сооружений и коммуникаций от волнового воздействия. В связи с большими затратами, связанными с проведением берегоукрепительных работ при строительстве и эксплуатации транспортных сооружений, выбор наиболее экономичного и обеспечивающего большую надежность варианта - главная задача при проектировании. Вопрос экономичности, надежности и безопасности берегукрепительных сооружений стоит особенно остро в случае, когда значительная часть сооружения находится в зоне волнового воздействия.
Железная дорога на участке Туапсе-Адлер на 70% своего протяжения (70 км) пролегает по береговому уступу Черного моря. Некоторые участки второго, проектируемого железнодорожного пути, проходят по морской стороне, что неизбежно влечет за собой увеличение затрат по берегоукреплению и специальных работ по сохранению пляжей для отдыха.
Береговой уступ подвержен воздействию целого ряда неблагоприятных геологических процессов:
- со стороны материка – обвалам, осыпям, оползням, эрозии, связанной с особенностями геологического строения грунтов;
- со стороны моря – абразии берега, вызванной агрессивным волновым воздействием моря.
В период строительства и в первые годы эксплуатации железной дороги на всем ее протяжении были широкие (до 100 м) пляжные полосы, подпитывающиеся твердым стоком рек, который далее естественным образом распределялся вдоль побережья. В последующие, особенно в послевоенные, годы в результате массового изъятия галечника и песка из рек, питающих пляжную полосу Черного моря, а также из-за строительства разного рода морских сооружений (причалов, молов и т.д.) резко сократилось поступление пляжеобразующего материала и, как следствие, началась резкая деградация пляжей. Из-за усиления разрушительных абразионных процессов появились аварийные участки железнодорожного полотна, создававшие угрозу безопасности движения поездов. На современном этапе морского берегоукрепления требуется выполнение крупномасштабных искусственных отсыпок гравийно-галечникового материала в приурезовую зону для создания широких пляжей, способных погасить штормовые воздействия. На протяжении всего периода эксплуатации Министерство путей сообщения СССР и ОАО «РЖД» являлись единственным ведомством, которое занималось вопросами берегоукрепления.
В настоящей работе проведено технико-экономическое сравнение шести вариантов берегоукрепления на 100 п.м. железнодорожного полотна:
1. Строительство подпорно-волноотбойной стены без защитной волногасящей полосы или бермы и пляжеудерживающих сооружений;
2. Строительство подпорно-волноотбойной стены с устройством свободной защитной волногасящей полосы без пляжеудерживающих бун;
3. Строительство подпорно-волноотбойной стены с устройством защитной волногасящей полосы с каменно-набросной буной;
4. Строительство подпорно-волноотбойной стены с устройством защитной волногасящей полосы с бетонной буной;
5. Строительство подпорно-волноотбойной стены с устройством защитной бермы из камня;
6. Строительство подпорно-волноотбойной стены с устройством защитной бермы из тетраподов.
Параметры сооружений – высота подпорно-волноотбойных стен, ширина волногасящей полосы, длины и шаг бун являются расчетными величинами.
Параметры волногасящей полосы, бун и бермы определены по нормам СП 32-103-97 «Проектирование морских берегозащитных сооружений» [1]. Технико-экономическое сравнение проводилось по следующим параметрам:
- нормативный срок эксплуатации согласно СНиП 33-01-2003 «Гидротехнические сооружения. Основные положения» [2] и прогнозируемый срок эксплуатации без реконструкции, определенный на основании имеющегося опыта эксплуатации аналогичных сооружений на рассматриваемом участке берега [3,4] (табл.1);
- стоимость строительства сооружения, а также ориентировочные затраты на содержание и восстановление (рис. 1) в течение 50 лет, приведенные в ценах 2010 г. [5];
- безопасность эксплуатации железной дороги (табл. 2);
- возможность использования участка берега в рекреационных целях.
Рис. 1. Сравнительная стоимость различных вариантов берегоукрепления (приведенная в ценах 2010 г.)
Таблица 1
Нормативный и прогнозируемый сроки службы берегоукрепительных сооружений
Таблица 2
Характеристика вариантов берегозащиты по безопасности эксплуатации железной дороги
Анализ результатов технико-экономического сравнения вариантов берегоукрепления показал следующее.
1. Наиболее дорогим вариантом 100 м берегоукрепления оказался вариант 2 – строительство подпорно-волноотбойной стены под защитой волногасящей полосы, без пляжеудерживающих сооружений. Это связано с необходимостью ежегодной подсыпки пляжеобразующего материала.
2. Следующим по стоимости 100 м берегоукрепительных сооружений является вариант 1 – строительство подпорно-волноотбойной стены без защитной полосы. По опыту эксплуатации волноотбойная стена без защитной полосы способна сопротивляться воздействию моря не более 10 лет. Поэтому за 50 лет эксплуатации стены без защитной полосы ее придется восстанавливать 5 раз. Следует оговориться, что нормами проектирования морских берегозащитных сооружений СП 32-103-97 [1] строительство волноотбойных стен без прикрытия волногасящей полосы запрещено. Этот вариант является наименее безопасным для эксплуатации железной дороги: в случае разрушения стены произойдет подмыв и обрушение земполотна.
3. Наиболее экономичными вариантами берегоукрепления являются варианты 5 и 6 – строительство волноотбойных стен с защитной бермой из крупного камня и из тетраподов. Недостатком этого способа берегоукрепления является неприемлемость его применения в зонах отдыха. Поэтому, применение бермы из камня или тетраподов в каждом конкретном случае следует согласовывать с администрациями курортов.
4. Промежуточное положение по стоимости занимают традиционные способы берегоукрепления – варианты 3 и 4 – строительство подпорно-волноотбойной стены под защитой волногасящей полосы и пляжеудерживающих бун.
5. Наиболее экономичным и надежным для нормальной эксплуатации железнодорожного полотна, отвечающим нормам проектирования морских берегозащитных сооружений является вариант, сочетающий три основных типа сооружений:
- подпорно-волноотбойная стена;
- защитная волногасящая полоса;
- пляжеудерживающие сооружения (каменно-набросные буны).
Литература:
1. СП 32-103-97. «Проектирование морских берегозащитных сооружений».
2. СНиП 33-01-2003. «Гидротехнические сооружения. Основные положения».
3. Результаты натурных исследований и моделирования береговых процессов побережья Черного моря в пределах Краснодарского края РСФСР с заданием на разработку генеральной схемы берегозащитных мероприятий. Отчет о НИР, ЦНИИС, 1985 г.
4. Разработка рекомендаций по защите земляного полотна на перегоне Туапсе-Адлер (Проект «Усиление линии Туапсе-Адлер»). Отчет о НИР, ЦНИИС, 1999 г.
5. Проектная документация на объект «Строительство второго сплошного пути на участке Сочи - Адлер Сев.Кав.ж.д. Перегон Мацеста-Хоста», ЗАО «Кавгипротранс», 2010 г.
Для связи с авторами: Тлявлина Галина Вячеславовна, TlyavlinaGV@tsniis.com
Статья опубликована в журнале «Транспортное строительство», №5 2011 г., стр. 10-12.
