При сооружении некоторых видов причальных набережных под их конструкции отчерпывают котлованы, отгораживаемые со стороны акватории перемычками. Между берегом и перемычкой удаляют воду для дальнейшего строительства причала в осушенном котловане.
Ограждающие перемычки могут быть земляными, ряжевыми, из камня, металлического или деревянного шпунта. Общим требованием к их конструкциям является должное возвышение гребня перемычки под расчетным строительным горизонтом воды (м), учитывающее морские приливы, паводковые горизонты и стесненность русла на реках,
где hв — расчетная высота волны, м; hн — высота нагона воды, м; а — запас по высоте, равный 0,5 м.
Земляные перемычки устраивают из однородного грунта. Они могут иметь противофильтрационные устройства в виде шпунтовых диафрагм и экранов из связного грунта. Ширину гребня перемычки принимают не менее 2 м, а при одно- и двустороннем автомобильном движении по ней — 4 и 8 м соответственно.
Каменнонабросные и комбинированные перемычки устраивают в текущей воде. Противофильтрационным устройством в перемычке из камня служит грунтовой экран, а в комбинированной (каменная наброска с грунтовым клином) — грунтовой клин. Наброску камня ведут пионерным способом с берега, с воды при помощи плавсредств или зимой со льда.
Земляные, каменные и комбинированные перемычки должны иметь ширину (м) по низу, обеспечивающую устойчивость грунта на низовом откосе у подошвы перемычки против выпора под действием гидродинамического фильтрационного давления,
где ?в, ?'гр — плотности воды и грунта с учетом гидростатического взвешивания, т/м3 (?в=1); h — напор воды на перемычку, м; f — коэффициент трения водонасыщенного грунта.
Ряжевые перемычки применяют высотой более 6 м при нескальных основаниях, не позволяющих забивку шпунта, при больших скоростях течения (4—6 м/с), интенсивном волнении, тяжелых ледоходах, необходимости многократного пропуска паводков. Для водонепроницаемости ряжевой перемычки на напорной стороне ряжа устраивают экран из дощатых щитов и битумных матов или заполняют соответствующие банки ряжа глинистым грунтом.
Шпунтовые перемычки из деревянного шпунта применяют на нескальном основании в комбинации с грунтовой засыпкой. При однорядной шпунтовой стенке песчаный грунт присыпают к стенке со стороны воды, при двухрядной шпунтовой перемычке грунт отсыпают между стенками. Однорядную шпунтовую стенку применяют высотой до 3 м (с двумя подкосами), двухрядную — до 6м. Ширина двухрядной стенки должна быть не менее 0,8 высоты расчетного напора на перемычку.
Перемычки из металлического шпунта выполняют однорядными высотой 3—6 м и двухрядными — высотой 6—10 м с отсыпкой грунта аналогично в случае перемычек из деревянного шпунта. Двухрядные перемычки бывают также ячеистого типа.
Огражденный перемычками котлован осушают открытым водоотливом с помощью насосных станций, располагаемых на гребнях перемычек или на отдельных опорах таким образом, чтобы глубина всасывания насосов была не более 3—4 м. При больших глубинах воды в котловане насосные станции располагают на специальных косяковых рамах, постепенно опускаемых по откосу котлована по мере убытия в нем воды, или на понтонах.
Приток воды Qсум (м3/ч) к насосным станциям открытого водоотлива складывается из притока грунтовых вод Qrp, определяемого из таблиц или по гидрогеологическому расчету, и осадков Qос, выпадающих на территорию котлована,
где m — коэффициент запаса (m=1—1,5); F — площадь котлована, м2; h — среднесуточное количество осадков, м.
Значение Qгр (м3/ч) равно соответственно: для мелко- и крупнозернистого песка 0,05—0,16 и 0,1—0,24; песчано-гравелистого. 0,3—3; трещиноватой скалы — 0,14.
Для сбора воды дну котлована придают продольный уклон в сторону водосборных приямков (зумпфов), вода к которым подводится канавами. Стенки зумпфа крепятся шпунтом или деревянным ящиком без дна. Объем зумпфа должен обеспечивать работу насосов в течение не менее 5 мин. Легкие иглофильтровые установки понижают уровень грунтовых вод на 4—5 м, а при двухъярусном расположении — на 7—9 м, эжекторные иглофильтры обеспечивают понижение на 15—20 м, трубчатые колодцы с глубинными насосами откачивают воду с еще больших глубин.
Расчет водопонизительных установок начинают с определения количества откачиваемой воды, слагающегося из геометрического объема воды в котловане и фильтрационного притока. Из опыта известно, что фильтрационный приток бывает в 4—10 раз больше объема воды в котловане.
По предварительно рассчитанному притоку воды подбирают и устанавливают водоотливные средства, подачу которых проверяют пробной откачкой котлована, и определяют ожидаемый расход воды (м3/ч) на уровне дна котлована
где q — фактический расход откачки, м3; Н — полный напор воды над дном котлована, м; z — разность уровней в верхнем и нижнем бьефах перемычки при пробной откачке, м.
При открытом водоотливе, найдя ожидаемый расход, уточняют подачу средств водоотлива, добавляют к ней 20—100% резервной подачи с учетом непостоянства притока из-за различных природных условий.
При грунтовом водоотливе определяют подбором число иглофильтров или колодцев n, их диаметр d и расстояния между ними l. Число колодцев принимают по аналогии с имеющимися опытными данными:
где а и b — соответственно длина и ширина котлована, м.
Затем определяют средний дебит воды (м3) колодца или иглофильтра
а также всасывающую способность иглофильтра или колодца qmax (м3) по эмпирической формуле Эйхарута
где d — диаметр фильтрового звена, м; Sз —длина фильтрового звена, м; kф — коэффициент фильтрации, м/с.
Найденное значение qmax должно быть близко значению qср. В случае несовпадения заменяют значения d и Sз , а также l.