Берегоукрепление — это гидротехническое сооружение, предназначенное для предотвращения эрозии берега. Необходимость в возведении таких сооружений связана с тем, что речные и морские берега сами по себе не являются постоянными и неизменными элементами природного ландшафта. Как речные долины, так и морские побережья, со стороны представляющиеся стабильными и долговременными составляющими рельефа, на самом деле часто таковыми не являются. Береговые линии с течением времени практически всегда меняются, и это изменение не может не воздействовать на хозяйственную деятельность человека — на возведённые им капитальные объекты. В связи с этим и появляется необходимость в проектировании и строительстве особого типа гидротехнических объектов — берегоукреплений.
Закрепляемую береговую линию условно можно разделить на два типа:
1. Береговая линия, испытывающая внешнее воздействие водной среды средней и высокой интенсивности;
2. Береговая линия, испытывающая внешнее воздействие водной среды сравнительно слабой интенсивности.
Упоминаемая здесь интенсивность воздействия количественно обычно измеряется в виде расчётной высоты волны и скорости течения.
Под первым из двух вышеописанных типов береговых линий подразумеваются все морские берега, а также берега крупных и широких рек и водохранилищ, или рек с высокими скоростями течения (предгорные и горные реки). Для защиты берегов таких водных объектов от волнового воздействия возводятся различные варианты берегоукреплений, но вместе характеризующиеся выраженной способностью к восприятию повышенных нагрузок:
– откосы из очень крупного камня или каменной наброски;
– откосы из наброски железобетонных элементов (типа тетраэдров, тетраподов и др.);
– откосы с покрытием из монолитных железобетонных плит (с неразрезным армокаркасом);
– подпорные стены из монолитного бетона и железобетона;
– шпунтовые подпорные стены из стального корытного или трубчатого проката.
Под вторым типом береговых линий понимаются берега небольших рек или прудов. Конструктивные решения по берегоукреплениям на таких водных объектах проектируют относительно облегчёнными и более декоративными:
– откосы из каменной наброски;
– откосы с каменным мощением (с омоноличиванием зазоров, и без омоноличивания);
– откосы из георешётки, заполненной щебнем;
– откосы с покрытием из сборных железобетонных плит, в том числе с отверстиями;
– откосы с покрытием гибкими матрасами из камня в стальной сетке (матрасы Рено);
– откосы с георешёткой, заполненной мелким камнем;
– массивовые подпорные стены из габионов;
– шпунтовые подпорные стены из деревянных брёвен;
– шпунтовые подпорные стены из полимерного корытного шпунта.
Кроме того, для второго типа береговых линий, помимо классических строительных конструкций, применяют так называемые биологические способы укрепления берегов. К таковым относятся:
– посадка на мелководной зоне прибрежных водных растений — осоки и тростника;
– посадка непосредственно над зоной переменного уровня воды околоводных видов древесно-кустарниковой растительности и посев трав.
Важно, что биологические способы защиты берегов в чистом виде применяются относительно редко. В качестве стандартного типа берегоукрепления их назначают только для рыбоводных прудов. Во всех остальных случаях назначаются биологические способы проектируются только в условиях подтверждённой незначительности ветро-волнового воздействия акватории. Поэтому в большинстве случаев биологические способы защиты рассматриваются в проектной документации по берегоукреплению в качестве дополнения к классическим гидротехническим конструкциям. Однако именно биологические методы позволяют «интегрировать» изначально искусственный объект в природную среду. Это позволяет удовлетворить как требования по устойчивости и сохранности берегов, так и ландшафтно-планировочные условия, и даже экологические требования. Из опыта проектирования можно сказать, что при учёте в ходе разработке проекта всех ботанических особенностей высаживаемой флоры оказывается возможным существенно повысить долговечность берегоукрепления.
Разрез по берегу, закреплённому только с применением биологических способов
Для берегов водных объектов, находящихся как в облегчённых, так и в тяжёлых условиях эксплуатации, обязательно соблюдение общей устойчивости надводной части исходного грунтового массива — поймы, террасы, коренного берега. В качестве уклона устойчивого откоса надводной части можно очень ориентировочно дать величину 1:1,5. Если в ходе выполнения расчёта устойчивости устанавливается факт предельного состояния склона (т.е. коэффициент устойчивости менее единицы или лишь незначительно превышает её), назначаются соответствующие мероприятия — уположение откоса, закрепление его грунтовыми анкерами и др.
К важным аспектам, на которые нужно обращать внимание при проектировании берегоукреплений, относятся:
– учёт ледовой нагрузки (от ледового поля и ледохода): ударная нагрузка льда, нагрузка от температурного расширения льда, нагрузка от трения льда, нагрузка от вырыва льдом;
– учёт гидрогеологических условий склона — связан с наличием разгрузки водоносных слоёв непосредственно на надводной поверхности, что сопровождается негативными суффозионными процессами; при необходимости устраивается каптаж родников и/или общий дренаж склона.
Каждая из вышеперечисленных конструкций берегоукреплений характеризуется своим набором преимуществ и недостатков. Оптимальное экономичное инженерное решение можно выбрать только при учёте всех фактических условий реализации проекта — как в период строительства берегоукрепления, так и в период его эксплуатации. Для этого в качестве исходных данных для проектной организации требуется:
– качественное выполнение инженерных изысканий, особенно инженерно-геологических и гидрогеологических;
– подробная характеристика условий по транспортной доступности различных строительных материалов до места производства работ; в ряде случаев оказывается важным также и наличие или отсутствие специализированной строительной техники;
– четкие требования по архитектурным решениям и ландшафтному дизайну (особенно при расположении проектируемого объекта в городской среде).