10903

Рис. 25.12. Крепление откоса нижнего подходного канала к Волгоградскому шлюзу укладкой камня на обратном фильтре. 1959 г.

Рис. 25.13. Крепление щебнем в ячейках из железобетона берега р. Сухоны в Дымковской слободе напротив г. Великого Устюга. 2012 г.

Рис.25.14. Крепление откоса плотины водохранилища Боровое на р. Саровке в г. Сарове ячеистыми полиэтиленовыми панелями с щебеночным заполнителем после 5-летней эксплуатации [589]

250

водохранилищ и поиск наиболее приемлемых решений для этого является весьма актуальной проблемой [286; 510]. В современных условиях проблема решается с учетом экономических, социальных, экологических и других последствий, исходя из прошлого опыта с поправкой на технический прогресс.

Все берегоукрепительные сооружения весьма условно делят на пас-

сивные и активные. Сооружения пассивного типа воспринимают на себя воздействие (удары) волн и не допускают этого воздействия на защищаемые объекты. К таким сооружениям относятся береговые стенки из камня, бетона, железобетона, стали, береговые одежды бетонные, железобетонные, асфальтобетонные, каменные и т.п. Сооружения активного типа за счет энергии волн сохраняют или создают условия формирования аккумулятивных форм рельефа – пляжей, которые являются идеальными гасителями волновой энергии. К сооружениям активного типа относятся буны, подводные волноломы, насаждения растительности и т.п. Независимо от типа крепление должно перекрывать по высоте верхний и нижний пределы размывающего действия волн [357; 570] (см. рис. 14.20).

Наиболее прочные и долговечные, но и наиболее дорогие берегоукрепления строят в виде набережных в черте городов. Городские набережные выполняют чаще всего вертикального, полуоткосного или откосного профилей из монолитных или сборных железобетонных элементов.

Такие конструкции были применены, например, в г. Нижнем Новгороде для правого высокого берега р. Волги в преддверии наполнения Чебоксарского водохранилища (рис. 25.8). Одновременно они служат элементами противооползневых мероприятий. Нижний Новгород украшает монументальная Чкаловская лестница – самый длинный подъем (560 ступеней) на волжских берегах. Спускаясь по склону, она связывает верхнюю часть города с Нижневолжской набережной (рис. 25.9). Лестница была заложена в дни войны (1943 г.) в честь победы под г. Сталинградом, окончена в 1949 г. К началу 1960-х гг. р. Волга стала размывать основание лестницы, что подвигло власти к ускорению строительства набережной [282]. По набережным прокладывают городские автомагистрали, устраивают бульвары (рис. 25.10), они оборудуются в качестве причалов для судов (рис. 25.11) и являются архитектурным украшением многих городов, стоящих на берегах водохранилищ.

Весьма эффективна на берегах защитная роль каменной наброски. Наброска хороша тем, что для нее не страшны деформации в связи с

251

размывами, легко устраняемые добавлением камня. Аналогично эффективна защита из каменной укладки (мощения), но ее устройство трудоемко (рис. 25.12), также, как и ремонт, и в настоящее время она применяется редко. Существует много примеров хорошей работы каменных набросок и укладок на водохранилищах и судоходных каналах, также, как и их разрушения при отсутствии надлежащего ухода.

На Иваньковском водохранилище в начале эксплуатации наблюдали самозакрепление берегов, сложенных моренными валунными суглинками. Валуны разных размеров постепенно сгружались на отмель и защищали берег от дальнейшего размыва. Но, в связи с использованием валунов в качестве строительного материала, эти естественные покрытия вскоре были разобраны и размыв берегов возобновился [286]. Наброской и мощением камня крепились земляные откосы на Волго-Балтийском, имени Москвы, Волго-Донском судоходных каналах от воздействия судовых и ветровых волн. Повреждения каменных креплений в начальный период эксплуатации составляли от 6 % в год к общей площади креплений на Волго-Донском канале [261] до 14 % на канале имени Москвы [94].

Описанными бетонными и каменными конструкциями, а также их разновидностями, обошлись, в основном, при строительстве берегоукреплений пассивного типа перед заполнением водохранилищ в 1950 – 1970-х гг. [224; 396; 515; 570]. Некоторые из них получили последующее развитие. Например, крепление откосов щебнем в железобетонных ячейках, реализованное на Волго-Балтийском водном пути, используется в настоящее время (рис. 25.13) и послужило прототипом конструкции облегченного крепления ячеистыми полиэтиленовыми панелями с щебеночным заполнителем по фильтру из геотекстиля (рис. 25.14). По данным исследований ННГАСУ такое крепление выдерживает волну высотой до 1,2 м, нагрузки от льда толщиной до 0,6 м и скорость течения до 4,5 м/с [214].

В последнее время повелось в значительных объемах укрепление берегов эксплуатируемых водохранилищ, для чего применяют как традиционные, так и современные берегоукрепительные сооружения пассивного и активного типов.

25.3. Берегозащита на эксплуатируемых водохранилищах

К водохранилищам примыкают города и другие поселения людей,

252

линейные сооружения, ценные земли и т.п. Только по Волжско-Камскому каскаду протяженность берегов водохранилищ в пределах населенных пунктов составляет более 1 200 км, в том числе в пределах крупных городов 540 км (табл. 25.4).

Т а б л и ц а 25.4

Протяженность берегов волжских и камских водохранилищ в пределах населенных пунктов по состоянию на 2000 г. [199]

Многие участки неукрепленных берегов нуждаются в защите от размыва с момента наполнения водохранилищ или более поздних времен. Кое-где желательно берегоукрепление по эстетическим соображениям. Некачественное исполнение, старение, запущенность при эксплуатации приводят к досрочному разрушению береговых одежд (рис. 25.15). Поэтому вопрос о новом строительстве и реконструкции сооружений берегозащиты на действующих водохранилищах актуален и работы ведутся. Так, в 2000–2005 гг.

253

осуществлены берегоукрепительные мероприятия на реках и водохранилищах в 26 городах и населенных пунктах [658], в том числе по 15 объектам на водохранилищах Волжско-Камского каскада [501]; в 2018 г. построены и реконструированы сооружения инженерной защиты и берегоукрепления на водных объектах страны общей протяженностью 51,1 км.

Мероприятия пассивной берегозащиты. При строительстве капи-

тальных берегоукреплений на эксплуатируемых водохранилищах предпочтение отдается вертикальным стенкам из железобетонного и металлического шпунта.

На левом берегу Воткинского водохранилища в 70 км ниже г. Перми расположено с. Усть-Качка, где разместился курорт федерального значения, известный целебными свойствами вод минеральных источников (см. рис. 8.1). Взамен разрушившегося берегоукрепления протяженностью 2 км постройки 1960-х гг. за 1995 – 2009 гг. здесь возведена красивая набережная (см. рис. 25.15) с упорным поясом из железобетонного шпунта [301]. Стенка из заанкерного железобетонного шпунта образовала волжскую набережную в новом микрорайоне «Мещерское озеро» г. Нижнего Новгорода (рис. 25.16). Она построена под НПУ = 68,0 м Чебоксарского водохранилища. Шпунтовые же защитные стенки из железобетона строятся по берегам Горьковского водохранилища – в пос. Сокольском, в г. Юрьевце (рис. 25.17). В последнем случае могла бы еще, наверное, послужить существующая дамба инженерной защиты (см. рис. 25.3), но новая расширенная набережная, конечно, более украсит старый город.

Для берегоукрепительных стенок широко применяется стальной трубчатый шпунт. Из него построены многие берегозащитные сооружения на реках и водохранилищах в европейской части страны и в Сибири (рис.

25.18).

Иногда вертикальные берегоукрепления строят из полимерного шпунта, поставляемого зарубежными фирмами [425] (рис. 25.19).

Для откосных берегоукреплений в последние годы стали использовать гибкие железобетонные покрытия (тюфяки). Они состоят из квадратных, прямоугольных, двутавровых и иных форм плит толщиной 8 – 15 см, связанных между собой арматурной проволокой или синтетическим шнуром (рис. 25.20). Тюфяк укладывают по спланированному откосу на подготовку из гравия или нетканого фильтрового материала. На рис. 25.20 приведен пример облицовки таким покрытием 0,39 км откоса на Камском водохранилище.

254

Рис. 25.15. Разрушенное берегоукрепление после 30 лет эксплуатации и новая набережная Воткинского водохранилища в с. Усть-Качка, 2009 г.

[426]

Рис. 25.16. Новая волжская набережная с вертикальной шпунтовой стенкой в микрорайоне «Мещерское озеро» г. Нижнего Новгорода, построенная под отметку НПУ = 68,0 м Чебоксарского водохранилища. 2000-е гг.

255

Рис. 25.17. Строительство шпунтовой стенки вдоль существующей дамбы инженерной защиты г. Юрьевца на Горьковском

водохранилище. 2008 г.

Рис. 25.18. Берегоукрепление из стального трубошпунта у храма Рождества Пресвятой Богородицы в пос. Катунки на Горьковском водохранилище. 2010 г.

Рис. 25.19. Берегоукрепление пластмассовым шпунтом

256

Рис. 25.20. Укладка гибкого железобетонного тюфяка на береговом откосе по слою геотекстиля и укрепление таким покрытием берега Камского водохранилища у с. Посёр. 2007 г. [426]

Рис. 25.21. Коробчатые и матрасно-тюфячный габионы

257

Рис. 25.22. Берегоукрепительные стенки из габионов на Рыбинском водохранилище у г. Весьегонска (2001 г.) и на Камском водохранилище в г. Добрянке (2007 г.)

Рис. 25.23. Габионное крепление с упорным поясом из шпунта на надводном береговом откосе Рыбинского водохранилища в г. Мышкине. 2016 г.

258

Наряду со сборными конструкциями из железобетона для берегоукреплений на водохранилищах применяют габионные конструкции, считающиеся экономичными. Габионы, кто не знает, это ящики из проволочной сетки (рис. 25.21), заполненные мелким камнем. Покрытия из габионов как бы выдерживают неравномерные деформации основания, обладают волногасящей способностью. Основные разрушения связаны с истиранием сетки. При этом сооружение становится опасным для животных и людей [396]. Существенным фактором, ослабляющим надежность габионных берегоукреплений, является вмерзание ледяного покрова в их пористое тело. Габионные конструкции, пришедшие в Россию из южного зарубежья, последние десятилетия активно внедряются в отечественную практику [386]. Стенками и покрытиями из габионов укрепили участки побережья на Угличском, Рыбинском, Горьковском, Чебоксарском, Камском, Воткинском, Саратовском водохранилищах (рис. 25.22).

Опыт применения волноотбойных стенок из железобетона на Новосибирском водохранилище показал, что по прошествии нескольких лет эксплуатации они начинали быстро разрушаться из-за размыва дна непосредственно перед ними и нарушения целостности основания [681; 682]. Подобная реакция берега – явление достаточно общего характера. В 2018 г. при обследовании ННГАСУ некоторых габионных укреплений на Горьковском и Чебоксарском водохранилищах были зафиксированы их видимые дефекты: деформации (крен) стен из коробчатых габионов, повреждения самих габионов, вымывание из них мелкого камня и т.п. Как кажется, вряд ли стоит рассчитывать на достойное поведение стенок из габионов в условиях российских водохранилищ, чему много подтверждений (фотоснимков) в интернете.

Замечено, что у строителей (не гидротехников) распространено ошибочное представление о профиле подпорной стены, которому зачастую придают форму тонкого прямоугольника [68]. Такая стенка неустойчива против сдвига и опрокидывания. Гравитационная стенка должна иметь ширину основания примерно в 0,7 от высоты [515].

А габионные крепления проявляют надежность на берегах водохранилищ за пределами волнового и ледового воздействий (рис. 25.23). С позиций видеоэкологии [671] такие берегоукрепления приятны для глаз.

На некоторых участках берегов действующих водохранилищ предпочтение отдано берегозащите из каменной наброски в силу относительно невысокой ее стоимости. Также устраивается берегозащита из горной массы. Последняя отличается от каменной наброски тем, что горная масса

259