Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ и обобщение исторического опыта освоения городских овражно-балочных территорий 15
Глава 2 . Оценка геоэкологических и инженерно-геологических условий овражно-балочных территорий при их градостроительном освоении 28
2.1. Некоторые теоретические положения оврагообразова-ния. Классификация овражно-балочных городских территорий 28
2.2. Классификация овражно-балочных городских территорий 30
2.3.Характеристика природных и техногенных условий среды оврагообразования 33
2.4. Пространственно-временные изменения овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода 59
2.5. Инженерная оценка и районирование территории оврагов и балок 68
Глава 3. Геоэкологические основы градостроительного освоения городских овражно-балочных территорий 76
3.1. Общие принципы и требования экологически безопасного освоения овражно-балочных территорий 76
3.2. Законодательная и нормативная база обеспечения рационального и экологически безопасного освоения городских оврагов и балок 81
3.3.Методы экологически безопасной инженерной подготовки городских склонов, оврагов и балок 82
3.3.1. Классификация схем организации рельефа склоновых и овражно-балочных городских территорий 83
3.3.2. Вертикальная планировка склонов 88
3.3.3. Вертикальная планировка оврагов и балок 99
3.3.4. Анализ применимости различных расчетных схем организации рельефа склоновых и овражно-балочных территорий 108
Глава 4. Управление природно-техническими системами при освое нии городских оврагов и балок 127
4.1. Требования экологической безопасности при эксплуатации освоенных овражно балочных территорий 127
4.2. Контроль технического состояния сооружений инженерной защиты и организация мониторинга овражно-балочных городских территорий 131
4.3. Организационно-экономические аспекты градостроительного использования овражно-балочной сети городов 149
4.4. Подготовка и переподготовка управленческих кадров... 158
Основные выводы 164
Библиографический список использованной литературы 168
Приложения 189
- Некоторые теоретические положения оврагообразова-ния. Классификация овражно-балочных городских территорий
- Пространственно-временные изменения овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода
- Общие принципы и требования экологически безопасного освоения овражно-балочных территорий
- Классификация схем организации рельефа склоновых и овражно-балочных городских территорий
Введение к работе
«Задача превращения непригодных земель в пригодные имеет большое государственное значение и требует дополнительных исследований, разработки научно-обоснованных рекомендаций по инженерной подготовке и мелиорации этих земель».
Ф.В.КОТЛОВ Актуальность работы
Научно-обоснованное, экологически безопасное, рациональное использование земель является общенародной задачей. Развитие городов влечет за собой сокращение пригодных земель и выдвигает проблему изыскания новых, дополнительных земельных ресурсов для городского строительства. Резервным фондом являются так называемые «непригодные» территории, которые, при проведении соответствующих мероприятий по инженерной подготовке, могут быть использованы под различные виды строительства. К ним, в частности, относятся овражно-балочные территории.
Вопросы, связанные с рациональным использованием городских земель, поднимались еще в 50-е годы XX века многими учеными и проектировщиками. В то время все нормативы и вся литература по градостроительству проводили в жизнь принцип строительства на свободных территориях, т.е. развитие городов, их расширение, происходило, в основном, за счет использования сельскохозяйственных земель. В связи с принятием в 1968 году Закона «Об утверждении основ земельного законодательства Союза ССР и союзных республик»]^], ограничивающего использование для расширения городов сельскохозяйственных земель, требования в области градостроительства изменились.
Современные социально-экономические условия потребовали коренных изменений в градостроительстве, активного использования «бросовых», непригодных и малоценных земель.
Освоение территорий со сложными инженерно-геологическими условиями - актуальная задача не менее, чем для 20% крупных и больших городов [76,77]. Непригодные по естественным условиям земли, по данным Ф.В.Котлова [72], в среднем составляют 10-15%, а в отдельных городах достигают 35-40%. Немалую долю среди них занимают городские овраги и балки.
Последовательное развитие рыночной экономики привело к включению в сферу товароденежных отношений землю, как важную составляющую при оценке объектов недвижимости. В связи с этим современные градостроительные требования ставят на повестку дня вопросы бережного отношения к землям городов и поселков, их рационального, экологически безопасного использования.
Освоение такого «территориального резерва, каким являются городские овражно-балочные земли, позволит значительно сократить изъятие сельскохозяйственных земель. Кроме того, создается компактное, хорошо организованное в градостроительном отношении пространство.
Тем не менее, темпы вовлечения «непригодных» земель в градостроительную практику очень низкие, несмотря на то, что в Новосибирске овраги занимают 15% от общей площади города, в г. Волгограде — 19,7%, в г. Курске — 19,5%, в Нагорной части г. Нижнего Новгорода - 17%.
Кроме того, наметились негативные тенденции при освоении городских оврагов и балок. Одна из них связана с пренебрежением инженерной подготовкой территорий, недостаточным учетом возможности проявления опасных инженерно-геологических процессов. Более распространенным явлением становится несоответствие между значительным объемом работ по инженерной защите территории и ее малоинтенсивным градостроительным использовани-
ем, вплоть до полного ее исключения из освоения, а также большой временной разрыв между этими основными стадиями процесса освоения территорий.
Сформировалась особая форма преобразования и эксплуатации городских территорий, которая получила название инженерной защиты города.
Под инженерной защитой овражно-балочных территорий понимается комплекс мероприятий научно-исследовательского, проектно-изыскательского, строительного и эксплуатационного характера, направленный на ослабление или ликвидацию проявлений опасных геологических процессов (оползней, эрозии и других).
В настоящее время возрастает необходимость не только инженерной защиты овражных территорий от опасных геологических процессов и явлений, но и преобразования их в пригодные для различных видов градостроительства путем проведения экологически безопасной инженерной подготовки.
Под инженерной подготовкой овражно-балочных территорий понимается комплекс мероприятий, направленный на изменение природных условий территории с учетом требований ее градостроительного освоения, на ослабление или исключение проявлений опасных геологических процессов и явлений и на поддержание освоенной территории на определенном нормативно-техническом уровне, т.е. в состоянии, удовлетворяющем благоприятным, экологически безопасным условиям проживания людей и нормальной эксплуатации зданий, сооружений, территории.
Среди причин, тормозящих процесс вовлечения непригодных территорий в интенсивное градостроительное освоение, следует отметить преобладание сравнения вариантов освоения по затратам на реализацию и выбор самых дешевых из них, в то время как их длительная социально-экономическая эффективность не учитывается. Отсутствие комплексного плана использования указанных городских земель приводит к тому, что вопросы решаются для отдельных локальных участков. Поэтому возникла необходимость введения понятия «технология освоения территорий».
Под технологией экологически безопасного градостроительного освоения овражно-балочных территорий следует понимать непрерывный, комплексный научно-производственный процесс, обеспечивающий техническую, экономическую, экологическую и социальную эффективность их использования.
В общих принципах технология освоения непригодных территорий со сложными природными условиями определяет долгосрочную эксплуатационную политику, которая выражается в трех главных целевых установках: снижение или недопущение впредь возникновения новых причин и источников отрицательного воздействия на окружающую среду; постепенное снижение действующих негативных факторов и планомерное улучшение состояния природных и санитарно-гигиенических условий.
В настоящее время у проектировщиков, строителей и эксплуатационников ощущается дефицит конкретных рекомендаций по рациональному использованию сложных в природном отношении территорий. Недостаток соответствующих документов привел к необходимости обобщения опыта, систематизации правил и разработки методов экологически безопасного освоения и эксплуатации овражно-балочных городских земель.
Цель работы. Задачи
Основной целью диссертационного исследования является разработка методологического обеспечения устойчивого, экологически безопасного освоения городских оврагов и балок.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи: обобщить отечественный и зарубежный опыт освоения овражно-балочных городских территорий;
изучить в историческом аспекте пространственно-временные закономерности изменения овражно-балочной сети городов на примере г. Нижнего Новгорода;
выполнить анализ природных и техногенных условий формирования городских оврагов, провести их классификацию по генетическому принципу;
разработать методику инженерной оценки овражно-балочных городских территорий по степени их благоприятности для городского строительства;
разработать классификацию схем организации рельефа (вертикальной планировки) оврагов и склонов;
исследовать варианты проектных решений экологически безопасной и рациональной организации рельефа оврагов и склонов; разработать методику определения оптимальных параметров оврагов и балок для различных видов их устойчивого функционального использования;
разработать систему геоэкологического мониторинга овражно-балочных городских территорий для обеспечения эффективного управления территориальными резервами;
разработать комплекс организационно-экономических мер по решению проблемы безопасного, с экологически щадящим режимом, освоения городских оврагов и склонов.
Тема и задачи работы сформировались в результате многолетних исследований по оценке площадок овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода. В основу положены материалы, полученные во время технического обследования, инженерных изысканий, проектирования конкретных объектов, при разработке предложений по инженерной подготовке и благоустройству городских оврагов и склонов, обобщению опыта освоения оврагов для размещения жилой, промышленной, общественной застройки, прокладки линейных соору-
жений, анализа практики эксплуатации сооружений инженерной защиты территорий.
В процессе проведения исследований использованы: нормативно-справочная литература, Законы РФ и Нижегородской области, подзаконные акты Правительства РФ и Нижегородской области, Администрации г. Нижнего Новгорода; фондовые материалы Территориального геологического фонда ФГУГП "Волгагеология", материалы Нижегородского областного архива, архивные материалы (отчёты по НИР) Управления научно-исследовательских работ Нижегородского государственного архитектурно-строительного университета; результаты исследований российских и зарубежных учёных согласно приведённого библиографического списка используемой литературы.
Методологической основой аналитического и экспериментального исследования явились труды ведущих отечественных и зарубежных учёных, специалистов в области геоэкологии, инженерной геологии, градостроительства.
Методы исследования
В работе использованы методы как эмпирического, так и теоретического исследования:
наблюдение за процессами техногенного воздействия человека на геосреду;
измерение направленности изменений в природной среде овражно-балочной сети под действием техногенных нагрузок;
структурно-генетический анализ при разработке классификации городских овражно-балочных земель;
исторический метод - при изучении динамики пространственно-временных изменений овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода;
моделирование различных схем проектных решений по организации рельефа городских склонов, оврагов и балок;
анализ природных и антропогенных условий городских овражно-балочных территорий;
синтез отдельных микроучастков со сходными инженерно-геологическими и техногенными условиями при составлении карты районирования территории овражно-балочной сети города по степени благоприятности для градостроительного освоения;
анализ и сравнение вариантов трассировки магистрали общегородского значения по территории Большого и Малого Красных оврагов в г. Нижнем Новгороде с позиций геоэкологии;
диагностические методы неразрушающего контроля состояния грунтовых массивов и конструкций систем инженерной защиты на склонах оврагов и балок.
Основные защищаемые положения:
выявленные пространственно-временные закономерности развития овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода в результате антропогенной деятельности;
основанная на анализе природно-техногенных условий методика инженерной оценки и районирования городских овражно-балочных территорий для целей устойчивого, экологически безопасного развития города;
разработанная методика определения оптимальных параметров оврагов и балок для различных видов экологически безопасного освоения;
алгоритм ведения мониторинга овражно-балочной сети города как при-родно-технической системы с применением новейших неразрушающих методов и средств диагностики грунтов и конструкций;
организационно-экономический механизм обеспечения экологически безопасного, устойчивого градостроительного освоения городских склонов, оврагов и балок.
Научная новизна работы:
в теоретическом и прикладном аспектах обоснованы основные принципы и методы экологически безопасного освоения и устойчивого развития городских овражно-балочных земель;
на основе изучения вековых пространственно-временных изменений овражно-балочной сети в пределах городской застройки, на примере г. Нижнего Новгорода, показана историческая предопределённость её освоения и дан анализ последствий техногенных преобразований городских оврагов и балок;
разработана методика инженерной оценки овражно-балочных городских территорий по степени их благоприятности для городского строительства;
разработаны классификации городских овражно-балочных территорий, схемы и варианты решений организации рельефа; дана методика определения оптимальных параметров оврагов и балок для различных видов их функционального использования и безопасной эксплуатации создаваемых природно-технических систем;
в целях повышения геоэкологической безопасности освоения и эксплуатации городских овражно-балочных земель разработана система их мониторинга;
разработан организационно-экономический механизм практической реализации результатов исследований.
Практическая значимость исследования:
разработана и обоснована методика районирования овражно-балочных земель по степени благоприятности для градостроительного освоения;
разработаны оптимальные технические решения по организации устойчивого рельефа городских склонов, оврагов и балок;
подготовлена и обоснована система контроля технического состояния сооружений инженерной защиты и принципы организации мониторинга овражно-балочных городских территорий;
разработан комплекс организационно-экономических мер по внедрению результатов исследования в практику освоения городских оврагов и балок.
Реализация результатов исследований:
в период с 1999 по 2001 год исследования выполнялись в соответствии с единым заказ-нарядом (ЕЗН) и тематическим планом НИР Минобразования России из средств федерального бюджета в рамках госбюджетной темы: «Разработка геоэкологической концепции, обоснование методов градостроительного освоения и рационального использования территориальных ресурсов городских территорий» (№ гос.рег. 01970004530);
в период с 2001 по 2004 год исследования выполнялись по научно-технической программе, финансируемой из средств федерального бюджета, «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограмма 211 «Архитектура и строительство», в рамках госбюджетных тем: «Разработка методологии инженерной защиты объектов жизнеобеспечения при градостроительном освоении прибрежно-склоновых городских территорий (2001-2002 г.г.)» (№ гос.рег. 01200107232) и «Разработка и теоретическое обоснование систем инженерной защиты объектов жизнеобеспечения при строительном освоении городских овражно-балочных территорий» (2003-2004 г.г.) (№ гос.рег. 01200307801);
предложенный автором вариант трассировки магистрали общегородского значения с совмещённого метромоста через р. Оку, инженерной подготовки и благоустройства территории Большого и Малого Красных оврагов в г. Нижнем Новгороде с учётом геоэкологических требований был
*
рассмотрен и использован Генпроектировщиком (проектной фирмой "Домос");
разработанные принципы и методы геоэкологически безопасного освоения городских территорий со сложными инженерно-геологическими условиями реализованы при корректуре проекта противооползневых мероприятий по инженерной защите Окско-Волжского склона в районе Нижегородского кремля (хозяйственный договор на создание (передачу) научно-технической продукции от 15.03.2004 №2004/32), а также при реконструкции Нижегородской Духовной Семинарии по Похвалинскому съезду и при строительстве гостинично - оздоровительного комплекса на Нижнє - Волжской набережной в г. Н. Новгороде.
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы рассматривались и обсуждались на научно-технической конференции ННГАСУ «Строительный ком-плекс-98» (Н.Новгород, 1998), Международных научно-практических конференциях «Строительство-99, 2000, 2001» (Ростов-на-Дону, 1999, 2000, 2001), научно-технических конференциях ННГАСУ «Архитектура и строительство-2000, 2003» (Н.Новгород, 2000, 2003), Международных научно-промышленных форумах «Великие реки-2000, 2001, 2002, 2003, 2004» (Н.Новгород, 2000-2004), Международном научном симпозиуме «Безопасность жизнедеятельности. XXI век» (Волгоград, 2001), Международной научно-практической конференции «Проблемы энерго- и ресурсосбережения в промышленном и жилищно-коммунальном комплексах» (Пенза, 2003), в Администрации г. Нижнего Новгорода.
Структура и объём диссертационной работы
Диссертационная работа состоит из введения, четырёх глав, выводов,
библиографического списка и 10 приложений. Общий объём работы составляет 248 страниц текста, в том числе 61 рисунок, 17 таблиц, библио-
графический список литературы из 158 наименований и 10 приложений на 63 страницах.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе 7 единолично.
Некоторые теоретические положения оврагообразова-ния. Классификация овражно-балочных городских территорий
Под овражно-балочными территориями понимается совокупность оврага (балки) с отвертками различных порядков. Основные элементы оврага: а) дно с выраженным или невыраженным руслом временного (реже по стоянного) водотока; б) склоны различной крутизны и экспозиции. Основные элементы осложняются размывом, оползнями, осыпями. В плане овраг с отвертками имеет форму извилистых и ветвящихся систем, расчленяющих склоновые и водораздельные поверхности. По периферии к вершинам оврага и его отвершков примыкают понижения - ложбины стока. Водораздельные поверхности расчленяются отрицательными формами различного порядка. Переход от них к склонам оврагов обозначается перегибом топографической поверхности — бровкой. Переход к крутым склонам может быть резким, к пологим - очень постепенным, с плавным округлым изгибом (рис.2.1.,2.3.). В развитии оврагов выделяются четыре основные стадии: I стадия — образование промоины глубиной до 50 см. Поперечный профиль обычно треугольный, а при дальнейшем развитии — трапециевидный. II стадия - врезание висячего оврага своей вершиной, который начинает ся с образования вершинного перепада или обрыва. Ус ло Н»/Є обозмяченоя Высота обрыва в вершине обычно составляет 2-10 м, иногда, особенно в лессовых породах, достигает 12-15 м. В дальнейшем овраг разрастается снизу вверх (регрессивная эрозия). С ростом оврага происходит его углубление. Устье оврага чаще всего висячее, т.е. располагается выше местного базиса эрозии. Глубина оврага достигает 25-30 м и более. Склоны оврага крутые, обрывистые, неустойчивые.III стадия - выработка профиля равновесия.
Она начинается с момента врезания до уровня местного базиса эрозии (уровень реки, поверхность террасы, дно балки) и продольный профиль приобретает форму кривой, примерно соответствующей профилю равновесия. При этом происходит дальнейшее углубление и расширение оврага. Склоны оврага сохраняют еще крутые, обрывистые формы, но в их основании начинает формироваться осыпь, постепенно разрастающаяся вверх. IV стадия - затухание процесса оврагообразования. Она начинается после выработки оврагом профиля равновесия. Рост оврага и его углубление прекращается. Овраг расширяется и его дно покрывается овражным делювием. Овражные склоны полностью скрываются под покровом делювиальных отложений, выполаживаются, на них формируется почвенный слой. Процессы оврагообразования полностью затухают. Образуется балка.
Новое оживление процессов может произойти при нарушении естественного равновесия, прежде всего, при снижении местного базиса эрозии. Классификация овражно-балочных городских территорий В основе разделения овражно-балочных городских территорий по инженерно-строительным условиям лежат общие теоретические положения о характере формирования и развитии элементов рельефа, принципы типизации 1 отдельных участков. Опираясь на них, предлагается классификация, критфии которой позволяют проводить типологическое деление территорий (рис.2.4.). Рельеф овражно-балочных территорий обладает устойчивыми пространственными соотношениями своих частей на весь период времени освоения. Но склоны, дно оврагов и балок составляют различные по характеру динамического состояния элементы, которые неразрывно связаны между собой. Генетические типы овражно-балочного рельефа предлагается подразделять на естественные - природные, незатронутые деятельностью человека и преобразованные - искусственные формы. Первые классифицируются по виду и активности эрозионно-денудационных процессов, вторые — по характеру влияния инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Преобразованные формы рельефа делятся на целенаправленно, стихийно или косвенно измененные. Целенаправленное прямое влияние оказывается при проведении работ по инженерной подготовке и благоустройству участков градостроительного освоения территории. Стихийное - обусловлено бессистемным, нерегулированным видоизменением, например, созданием неорганизованных свалок, срезках грунта, при планировочных работах, аварийными сбросами хозяйственных вод и др. Косвенное влияние обычно оказывается через климатические и гидрологические факторы, например, при нарушении и уничтожении естественного растительного покрова, изменении базиса эрозии при создании и эксплуатации водохранилищ и т.д.
Характер последствий зависит от соотношения природных и техногенных факторов. Чем значительнее воздействия, тем более глубокие изменения. При несовпадении направленности факторов могут возникнуть условия активизации эрозионных процессов. Когда же отмечается совпадение направлений действия стабилизирующих природных и техногенных факторов, динамическое равновесие устанавливается быстрее
Пространственно-временные изменения овражно-балочной сети г. Нижнего Новгорода
В переформировании овражно-балочного рельефа Нагорной части г. Нижнего Новгорода можно обнаружить закономерности, связанные с изменениями в потребностях общества и вовлечении территорий со сложным рельефом в сферу хозяйственной деятельности. Освоение городской территории на протяжении веков происходило в двух направлениях: во-первых, приспособление и улучшение природных форм при проведении планировочных работ, устройстве съездов, благоустройстве оврагов, во-вторых, качественное изменение рельефа, исходя из хозяйственной потребности -ликвидация оврагов. Природный рельеф обусловил радиально-кольцевую планировочную схему города. Преобразование рельефа вызвано, в первую очередь, целенаправленным техногенным воздействием человека, таким как: устройство транспортных съездов и спусков, полная засыпка или локальная организация рельефа с целью получения более компактной городской планировочной структуры и т.д.
Наиболее значительные работы по благоустройству городских овражно-балочных территорий можно отнести к началу XIX века, когда территория Кремля и прилегающих кварталов подверглась перепланировке. Так, при устройстве Верхне-Волжской набережной были засыпаны многочисленные мелкие овраги. На месте бывших оврагов, довольно значительных по глубине и протяжённости, были созданы улицы Ковалихинская, Звездинка, площадь Горького, сад Пушкина.
Крупное вмешательство человека в природную среду произошло на Окско-Волжских склонах. Оно проявилось в целенаправленном изменении морфологии , что объяснялось необходимостью обеспечения устойчивости склонов.На протяжении более 20 км от Подновья на р.Волге до Малиновой гряды на р.Оке, начиная с середины XX века, был выполнен сложный и разнообразный комплекс противооползневых и противоэрозионных мероприятий, на- правленный на снижение и ликвидацию негативных природных и техногенных воздействий на окружающую среду. Вертикальная планировка при-брежно-склоновых и овражно-балочных территорий представляла собой основной вид изменения рельефа. Откосы создавались с заложением от 1:2 до 1:2,5 при длине образующей не более 30-35 м без берм, и 40-60 м с одной промежуточной бермой. Более высокие откосы имеют две и более берм с шириной более 1,5м.
Организация рельефа овражно-балочных городских территорий на протяжении многих веков играла значительную роль в преобразовании планировочной структуры г. Нижнего Новгорода. За период с начала XIX до конца j XX века было спланировано несколько миллионов квадратных метров площади так называемых „бросовых" земель. Только в центральной части города на участке от трамплина до Похвалинского съезда была проведена планировка 2 1 свыше 550 тыс. м склонов и сооружено более 51 тыс. м пешеходных дорожек. Такой колоссальный объём планировочных работ позволил ликвидировать промоины, ямы, бугры, увеличить устойчивость склонов, создать более гибкую планировочную структуру центральной части города.
После проведения работ по вертикальной планировке склонов производилась их одерновка и гидропосев трав. При устройстве Зеленского съезда было одерновано около 424 м2 склонов, на Похвалинском съезде-952 м2.Одернование выполнялось одновременно с устройством комплекса сооружений инженерной защиты. Но, несмотря на значительное техногенное вмешательство, общая морфология территории сохранилась. Менялись темпы и спектры склоноформирующих факторов, в основном, в сторону понижения активности эрозионных и оползневых процессов.
С целью анализа динамики антропогенных изменений территории Нагорной части г. Нижнего Новгорода выполнено исследование генеральных планов города с XVIII века до настоящего времени: определены границы исследуемой территории, их геоморфометрические параметры по каждому отдельному оврагу: ширина, длина, площадь (рис.2.23, 2.24, 2.25, 2.26, 2.27). На основании полученных данных подсчитаны площадь города (Sp), площадь ов-ражно-балочных территорий (S0) и определён коэффициент овражности городской территории:
Общие принципы и требования экологически безопасного освоения овражно-балочных территорий
В целях обеспечения комплексного изучения природных условий овражно-балочных территорий, получения необходимых материалов для разработки экономически целесообразных и технически обоснованных решений при проектировании, экологически безопасном строительстве и эксплуатации объектов, а также данных для составления прогноза изменений окружающей среды и схемы ее охраны, разработки противоэрозионной и противооползневой защиты объектов дополнительно производятся специальные виды инженерных изысканий.
Основным документом, определяющим целевое назначение, задачи и объем инженерных изысканий в зависимости от стадии проектирования, является техническое задание заказчика - генеральной проектной организации. На основании его составляется программа и соответствующая сметно-договорная документация на производство изысканий. Общий порядок выдачи задания, разработка программы, их содержание, соответствующий порядок получения разрешения на производство работ и их регистрацию, изложены в строительных нормах и правилах [15,16,20,21,22,23].
В нормативных документах по инженерным изысканиям никаких дополнительных требований при исследовании овражно-балочных территорий не указывается. Дополнительные требования к инженерным изысканиям на этих территориях отражаются в техническом задании, а пути их реализации - в программе производства работ и зависят от стадии проектирования.
На основе инженерно-геологических изысканий определяются границы оползневой зоны и устанавливается режим освоения и эксплуатации территории. С точки зрения градостроительного освоения, согласно Справочника проектировщика «Градостроительство» [ 121], овражно-балочные городские территории относятся к категориям: неблагоприятных или особо неблагоприятных. Ввиду того, что геоэкологическая устойчивость этих территорий в большей степени определяется интенсивностью и площадной распространенностью оползневых и эрозионных процессов, следует остановиться на таком понятии, как «оползневая зона». Оползневую зону можно разделить на (рис.3.1): часть присклонового водораздельного плато от бровки оползневого склона до границы, определяющей его устойчивое состояние (с пригрузкой или без); потенциально оползневой склон в границах от бровки до основания; нижнюю часть - дно оврага или балки. В оползневой зоне устанавливается специальный режим строительства и эксплуатации зданий, сооружений и территорий, контролируемый противооползневой службой города и разрабатывающей соответствующие технические условия. В процессе технико-экономического обоснования и проектирования генерального плана города с включением оползневой зоны в состав осваиваемых территорий должны быть аргументированы следующие аспекты: - градостроительная необходимость; - техническая, экологически безопасная возможность; - экономическая целесообразность. План-схема приречной территории города При этом следует обосновать величину отступа линии застройки от бровки склона, который назначается на основе инженерно-геологических изысканий и расчета устойчивости склона с учетом пригрузки от зданий или сооружений.
Комплекс мероприятий по инженерной защите и инженерной подготовке оползневой зоны назначается, исходя из конкретных условий рассматриваемой территории. Вертикальная планировка территории оползневой зоны решается с учетом полного удаления атмосферных осадков по кратчайшим путям. Организация рельефа территории присклонового плато решается, в основном, за счет срезки грунта. Планировка дна оврагов и балок предполагает подсыпку грунта. Террасирование склонов, проектирование съездов, пешеходных дорожек, кроме вопросов благоустройства служит целям разделения территории склона на отдельные бассейны стока с обязательной организацией системы водоотвода, которая, как правило, представляет собой открытую систему, включающую лотки и быстротоки. Изолируются верхнее присклоновое плато, склоны и дно оврагов и балок друг от друга в отношении неорганизованного стока. Вдоль бровки потенциально опасного оползневого склона на присклоно-вом плато устраиваются проезды с усовершенствованным водонепроницаемым покрытием, односкатным в сторону плато или двускатным лоткового профиля, оборудованным закрытой ливневой канализацией. Присклоновые проезды ограничиваются, как правило, монолитным бетонным бордюром или бортом из естественного штучного камня с тщательной заделкой стыков между отдельными камнями с целью предотвращения утечек и инфильтрации в грунтовый массив.
Классификация схем организации рельефа склоновых и овражно-балочных городских территорий
Вопросам градостроительного освоения склонов, оврагов и балок посвящены работы Барсукова Г.М. [25,26], Баулиной В.В. [29,30], Зориной Е.Ф. [54], Ивановой И.К. [55], Казнова С.Д. [58, 60], Карпова Б.Н. [62 , 63], Клиори-ной Г.И. [66], Коваленко П.П. [69], Крогиуса В.Р., Поллита К., Эббота Д. [76], Леснова О.В. [88], Шауфлера Г.В. [133] и др. Мероприятия по организации рельефа являются необходимой составной частью практически любого комплекса инженерной подготовки склоновых и овражных территорий, позволяют решать задачи градостроительного характера, непосредственно влияют на снижение активности инженерно-геологических процессов. Необходимо заметить, что пока отсутствует общая классификация схем организации рельефа (вертикальной планировки) склоновых и овражно-балочных городских территорий, что создает трудности при их интерпретации Химическое закрепление грунтов Изменение температурно-влажностного режима грунтов Замена грунтов Электризация грунтов Регулирование сое»тояния и свойствгорных пород Подпорные стены Контрфорсы Свайные сооружения Анкерные сооружения Комбинированные удерживающие сооружения Планировка дна оврагов Организация рельефа Водонаправляющие сооружения Водоотводящиа сооружения Противоэрозионные покрытия Противофильтрационные покрытия Посев траа Регулирование по-верхностного стока і Одерновка Дреаесно-кустарниковые насаждения Дренажи мелкого заложения Химическое закрапланиа Фунтов Регулирование подземного стока Изменение температурно-алажностнрго режима грунтов Подпорные стены Коитрбаиі рованиыЬ; каты, контрфорсы Комбинированны» удерживающие сооружения Регулирование состояния и свойств горных пород fr8 и не позволяет обосновать наиболее оптимальный комплекс мероприятий по преобразованию рельефа для целей градостроительства. По результатам проведенных исследований предложен вариант классификации, которая наиболее полно охватывает практически все известные виды (табл.3.1). При составлении классификации применено следующее таксономическое деление: группа, тип, вид. Выделены 2 группы схем организации рельефа: склоновые и овражно-балочные. Первая группа подразделяется на 2 типа: без устройства подпорных стен и с устройством последних. Вторая группа включает 3 типа: два ранее упомянутые дополняются полной засыпкой или замывом оврагов и балок.
Различные типы схем организации рельефа или вертикальной планировки территории дифференцируются на отдельные виды: уполаживание склонов или бортов оврагов, уполаживание с устройством берм, одно- и многоярусное террасирование, комбинации из вышеперечисленных. Предложенные расчетные схемы вертикальной планировки склонов и оврагов основаны на минимизации объемов земляных работ, реализация которых поможет рационально использовать городские склоновые и овражно-балочные территории. Для расчета объемов земляных работ разработаны алгоритмы и программы подсчета объемов работ по вертикальной планировке оврагов и склонов в зависимости от их геоморфометрических характеристик. Исходными параметрами являлись крутизна склонов, глубина оврагов, ширина дна. В итоге определена наиболее оптимальная конфигурация рельефа при балансе земляных работ по срезке и насыпи, составлены рекомендации по градостроительному применению расчетных схем вертикальной планировки под конкретные виды строительства, определены условия применения и границы их оптимального использования. Таблица 3.1. Классификация схем организации рельефа (вертикальной планировки) склоновых и овражно-балочных городских территорий Полученные результаты дают возможность проектировщику принимать научно-обоснованные решения при выборе варианта освоения конкретного участка городской территории. 3.3.2. Вертикальная планировка склонов Весьма распространённым мероприятием по инженерной подготовке склонов является уменьшение их крутизны. В условиях г. Нижнего Новгорода уположенные склоны имеют крутизну от 1:1,5 до 1:2,5 при длине образующей не более 30-35 метров. Склоны большей высоты проектируются с бермами. Бермы имеют поперечный уклон 1-2%, их ширина от 1 до 5 м. Наиболее рациональны бермы шириной более 3 м, позволяющие использовать землеройные механизмы. Большую важность имеет вопрос определения оптимальных размеров уступов террас на склонах. В современной отечественной и зарубежной литературе отмечается, что основной функцией берм является разбивка склонов на отдельные бассейны стока и размещение на них водосборных сооружений. Следовательно, их частое расположение с целью снизить общую крутизну откоса малоэффективно, так как ведёт к значительному увеличению объёма земляных работ. При назначении высоты уступов террас следует учитывать условия механизации планировочных работ, требования водоотвода и обеспечения устойчивости склонов. Как показывает практика инженерной подготовки в г. Нижнем Новгороде высоту уступа террас следует принимать 10-15 м, совмещая их по возможности с выходами грунтовых вод на поверхность и с оползневыми террасами. При уполаживании и террасировании склонов возникают задачи создания устойчивого профиля, минимизации объёмов земляных работ и создания экологически безопасного, наиболее удобного для градостроительного использования рельефа при наименее возможных изменениях природного ландшафта. В соответствии с поставленными задачами были разработаны алгоритмы расчёта оптимальных параметров нескольких схем вертикальной планировки склонов и составлены программы, реализация которых проведена на компьютере с помощью пакета "MATLAB". В основу расчётов была положена минимизация объёмов земляных работ при заданных граничных условиях.
