1 часть (Проект моста через р. Шкотовка на ПК 73+78 автомобильной дороги Владивосток - Находка - Порт Восточный)

Введение

Ускорение социально-экономического развития нашего общества путём интенсификации производства на основе научно-технического прогресса, мобилизации внутренних ресурсов, использования природных богатств страны, освоение топливных и сырьевых ресурсов требует развития транспортных связей, строительства новых дорог, особенно в отдалённых районах.

В транспортном строительстве главная задача состоит в повышении эффективности капитальных вложений путём сокращения продолжительности и себестоимости строительства, повышении качества сооружений и производительности труда. Основные задачи, направления решений – индустриализация строительства (применение сборных конструкций из элементов заводского изготовления высокой степени готовности), повышение уровня механизации строительно-монтажных работ, разработка и внедрение новой технологии изготовления и монтажа конструкций.

В соответствии с заданием на выпускную квалификационную работу, необходимо запроектировать мост под автодорожную нагрузку А14 и Н14,5 с габаритом проезда Г-11,5+2х0,75 через реку Шкотовка в Приморском крае на участке автомобильной дороги Владивосток-Находка-Порт Восточный.

При разработке выпускной квалификационной работы необходимо выполнить следующие разделы:

- варианты моста с обоснованием принимаемых решений эскизными расчетами;

- детальная проработка рекомендуемого варианта моста с расчетным обоснованием принятых решений;

- вопросы технологии работ и организации строительства по рекомендуемому варианту моста;

- вопросы БЖД.

1. Общая характеристика условий проектирования моста

1.1.Географическая и экономическая характеристика

Строящаяся автомобильная дорога Владивосток - Находка – порт Восточный проходит по юго-восточной части территории Приморского края, вдоль побережья Японского моря. Рельеф местности пересеченный.

Участок км 18+500 – км 40+800 автомобильной дороги Владивосток – Находка – порт Восточный расположен на территории Шкотовского района Приморского края.

Дорога является частью транспортного узла, связывающего между собой крупные российские порты: Владивосток, Находка, Восточный, входит в состав международного транспортного коридора «Приморье-1» (PR1) Харбин – Суйфынхэ – Гродеково – Владивосток – Восточный – Находка – порты АТР.

Приморский край расположен в ужной части Дальнего востока РФ. Большую восточную часть края занимают горы Сихотэ – Алинь, на западе расположена Приханкайская низменность.

Приморский край граничит на севере с Хабаровским краем, на западе и юго-западе – с КНР и КНДР, на востоке и юге омывается водами Японского моря. Наибольшая протяженность: с севера на юг – 900 км, с запада на восток – 430 км. Территория Приморского края составляет 165,9 тыс. км2 и административно-территориально делится: районов – 22, городов – 12, посёлковгородского типа – 30, сельских населённых пунктов – 616.

Траспортный комплекс Приморского края на третьем месте в Дальневосточном регионе по объёму грузооборота транспорта общего пользования, а по объёму пассажирооборота занимает 2-е место.

1.2.Климатические условия

Климат в районе рассматриваемого участка автомобильной дороги определяется географическим положением его на границе материка и Тихого океана, сложным строением его поверхности и муссонным характером циркуляции атмосферы.

Основной водораздельный хребет – Сихотэ-Алинь, представляет естевтвенный барьер на пути воздушных масс, обуславливая своеобразие климатических условий рассматриваемой территории.

Горный рельеф способствует летом хорошему прогреванию, а зимой аккумулирует холодные воздушные массы в межгорных котловинах даже на небольшом удалении от морского побережья.

Территория проектирования периодически подвергается воздействию разнородных по своим свойствам воздушных масс, формирующихся за его пределами под влиянием перераспределения сезонных барических центров над Азиатским материком и Тихим океаном.

В зимний период над территорией Приморья устанавливается антициклон с однородной погодой – холодной. солнечной и сухой. Проникновение циклонов в зимнее время происходит сравнительно редко. В конце весны – начале лета начинается формирование антициклона над Охотским морем и северо-западной частью Тихого океана, а над Восточной Азией формируется барическая депрессия. При таком распределении давления воздушные потоки имеют направление, противоположное зимнему, они перемещаются с океана на континент. Во второй половине лета разность температур между морями и континентами уменьшается, тихоокеанский полярный фронт теряет свою чёткость, и морской тропический воздух, тёплый и влажный, свободно проникает на территорию Приморья. К этому времени приурочен выход на сушу и тропических циклонов – тайфунов.

Территория проектирования характеризуется большой контрастностью температур в течении года. Так, по наблюдениям метеостанции Штыково, абсолютный максимум летом равен плюс 37°С, абсолютный минимум зимой – минус 38°С. Низкие зимние температуры воздуха обуславливают промерзание земли. По наблюдениям на метеостанции, промерзание суглинков под оголенной поверхностью происходит, в среднем, на глубину более 150 мм. Средняя годовая температура воздуха положительная, но низкая и равна 3,0°С. Самый холодный месяц – январь со средней температурой – 16,5°С, а самый теплый – август, его температура составляет 20,2°С.

Режим осадков в течении года определяется условиями муссонной циркуляции, циклонической деятельностью и характером рельефа. Взаимодействие этих факторов обуславливает существенные различия между количеством осадков, выпадающих за год и по сезонам года. В холодную половины года (особенно зимой и осенью) над земной поверхностью данного района преобладают воздушные массы холодного континентального воздуха и малооблачная погода. Это так называемый зимний азиатский антициклон, который особенно устойчив и обширен в случаях развития мощного высотного гребня над Сибирью, то есть, при северном и смешанной циркуляции атмосферы. Зимой ветры северных направлений имеют повторяемость до 65%.

Летом над Азией формируется термический минимум давления, а над Тихим океаном усиливается субтропический максимум давления. В результате этого летом над территорией проектирования преобладает циклоническая деятельность. Лето здесь, как правило, тёплое и дождливое, что обусловлено проникновением морского тропического воздуха. В летне-осенний период повторяемость юго-западных ветров возрастает, по сравнению с зимой, более чем в пять раз. Экстремально дождливые летние месяцы бывают в годы с наиболее северным положением полярного фронта. Подъём к северу полярного фронта (обычно в середине июля) происходит вследствие весенней и летней перестроек планетарной системы ветров и смещения к северу субтропического пояса высокого давления. Влияние этих явлений на район проектирования продолжается обычно с середины июля до конца августа или начала сентября. Летние дожди бывают и при отсутствии влияния полярного фронта, но наиболее интенсивные и затяжные осадки, наносящие серьезный ущерб народному хозяйству, связаны именно с его экстремально северным положением. За этот период (июль – сентябрь) выпадает большое количество осадков, достигающее 60 мм и более за сутки. Величина суточного максимума осадков по данным метеостанции Штыково – 221 мм.

Во второй половине лета на район проектирования эпизодически оказывают влияние тайфуны, которые увеличивают вероятность выпадения над рассматриваемом районом сильных дождей (боле 10 мм в сутки). Большое значение имеют осадки более 50 мм за сутки или за меньший интервал времени (особо опасные осадки). Такие осадки приводят к катастрофическим явлениям, связанным с сильными паводками на реках: затоплению населенных пунктов, полей, разрушению дорог, гидротехнических сооружений. Наибольшая повторяемость особо опасных дождей наблюдается во второй половине июля или в августе.

Таким образом, внутригодовое распределение осадков имеет хорошо выраженный максимум в летний период, когда среднемесячные суммы осадков более чем в 13 раз превышают среднемесячные суммы осадков зимних месяцев. В среднем за год выпадает 716 мм осадков, а за зимний период – 132 мм. В многолетнем разрезе и для внутригодового распределения характерна большая изменчивость в выпадении осадков. Наряду с достаточно увлажненными и переувлажнёнными летними сезонами, на территории наблюдается и засушливые сезоны или их части. Среднее число дней с атмосферной засухой (когда относительная влажность воздуха составляет 40-55 %, а дневная температура поднимается до 26°С) равно 40 суткам.

Снежный покров в районе проектирования устанавливается в начале декабря, а разрушение его происходит в середине апреля. Осадков в твёрдом виде выпадает не более 6% годовой суммы. Число дней с устойчивым снежным покровом – 80. Максимальная высота снежного покрова не превышает 42 см.

Максимальные среднемесячные скорости ветра наблюдаются осенью и весной, достигая, в среднем, 3,4 м/с. Наибольшая скорость ветра, возможная один раз в 10 лет в зимний период с ноября по апрель, составляет 34 м/с.

Низкие температуры зимой и малая высота снежного покрова способствуют повсеместному промерзанию почво-грунтов. По трассе автомобильной дороги глубина их промерзания составляет более 150 см. Среднее число дней с туманами – 38, наибольшее – 61. Соответственно с метелями – 6 и 11.

Рассматриваемый район расположен во II дорожно-климатической зоне, в 10 ливневом районе.

1.3.Инженерно-геологические условия

Мост через русло реки Шкотовка расположен на ПК73+20 – ПК74+39 проектируемой автомобильной дороги. В створе проектируемого моста долина реки не выражена. Дном долины является бывшее ложе моря,поднятое за счёт наносов реки.

Левобережная пойма пересечена многочисленными озерами-старицами.

Основным руслом является левое. Ширина его 80 м, максимальная глубина – 2м. Дно илистое. Правое русло когда то было основным, ширина его 67м. Средняя глубина-0,5-0,6м. Берега обрывистые, легко размываются, высотой 0,4-0,5м.

Литологический разрез расположения моста характеризуется развитием по площади и простиранию мощной толщи супесчаных, суглинистых илов текучей консистенции. Мощность суглинистых илов достигает 5,8 – 11,7м, супесчаных илов – 5,7м.

Под илами и в русловой части залегают галечниковые грунты водонасыщенные мощностью 2,9-9,1 м. Гравийные грунты влажные мощностью 1,7м имеют ограниченное распространение.

В правобережной и левобережной части под гравийно-галечниковыми грунтами залегают глины твёрдые.

В левобережной части они развиты на всю разведанную глубину (30,0 м), в правобережной части мощность глин составляет 4,6м. Необходимо отметить, что с глубин 9,7-10,8м в скважинах глины углефицированные, их мощность составляет 3,9-6,0м.

В правобережной и русловой части разреза развиты супеси песчанистые твёрдые и суглинки тугопластичной и твёрдой консистенции.

В гидрогеологическом отношении на площадке моста расположены грунтовые воды аллювиальных отложений. Водовмещающими породами являются илы суглинистые и супесчаные, пески пылеватые, гравийные грунты с супесчаным заполнителем, галечниковые отложения. Уровень грунтовых вод гидравлически связан с уровнем воды в реке Шкотовка.

Грунтовые и русловые воды обладает слабой степенью углекислотной агрессивности по отношению к бетону марки по водонепроницаемости W4. Вода среднеагрессивна к стали.

1.4. Инженерно-гидрологические условия

В гидрогеологическом отношении район проектируемых работ характеризуется широким распространением грунтовых поровых вод четвертичных отложений и трещинных вод докайнозойских пород.

Грунтовые воды приурочены в основном к аллювиальным и аллювиально-морским отложениям речных долин, характеризующихся значительной изменчивостью состава как по простиранию, так и в разрезе. Глубина воды в пределах пойм и первых надпойменных террас

не превышает 3-х, чаще1-2х метров. Максимальная высота стояния уровня приходится на июль-август. Воды пресные, гидрокарбонатные, смешанные по катионному составу, с минерализацией 0,1-0,3г/л, обладают выщелачивающей и общекислотной (вблизи моря) агрессивностью. Питание горизонта происходит за счет инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод водотоков.

Главным фактором, определяющим режим водотоков в рассматриваемом районе, является характер их питания. По гидрологическому режиму реки относятся к Дальневосточному типу с преобладанием дождевого стока, для них характерны низкий сток в зимний период и паводочный режим в тёплую половину года.

Река Шкотовка берет начало на северо-западном склоне хребта Большой Воробей. Впадает в Муравьиный залив Уссурийского залива Японского моря, у пос.Шкотово. Длина реки - 59км. Верхняя и левобережная части бассейна расположены в отрогах хребта Большой Воробей, правобережная часть водосбора находится в пределах Шкотовского плато (наи­большая высота - г.Лысая, 1241м). Общая залесенность бассейна составляет около 87% его площади.

Долина реки залесенная, прямая, имеет преиму­щественно ящикообразную форму; преобладающая ширина ее составляет 1,2-1,5км (наибольшая 2,2км у с.Малиновки, наименьшая 0,5-0,8км близ с Боевик и пос. Шкотово). Склоны гор, ограничи­вающие долину реки, имеют относительную высоту 100-250м; они расчленены многочисленными па­дями и распадками.

1.5.Гидрологическая изученность

Гидрологический режим водотоков, пересекаемых трассой проектируемой дороги, изучен недостаточно, так как ближайшие водомерные посты Приморского УГМС расположены на расстоянии от 2 до 58 км от створов проектирования мостов. В створах наблюдений, кроме отсутствия водомерных свай, всё оборудование для измерений характеристик водного режима или отсутствует, или находится в неудовлетворительном состоянии. Общая проблема наблюдений – низкое качество данных по стоку воды из-за недоучёта его на пойме в период прохождения паводков редкой повторяемости. В связи со строительством Артёмовского водохранилища. ряд наблюдений реки Артёмовка с 1978г. неоднородный. Основные сведения о водомерных постах помещены в таблице 1.1.

Таблица 1.1.

Основные данные по водомерным постам

1.6.Водный режим

На водотоках, пересекаемых трассой проектируемой дороги, формируются максимальные расходы и уровни воды дождевого, снегового и смешанного (снего-дождевого) происхождения. Наибольшие их величины бывают преимущественно в летний период, при выпадении жидких осадков. Зависимость водного режима от выпадения дождей предопределяет его большую неравномерность как внутри теплого сезона, так и в многолетнем периоде, что обусловлено муссонным характером циркуляции и выходом в отдельные годы мощных тайфунов.