Лисов В.М. Дорожные водопропускные трубы
Подождите немного. Документ загружается.
размеры конструктивных швов между звеньями и деформационных швов
между секциями.
В конструкциях оголовков и звеньев труб необходимо выявлять:
трещины и сколы в бетоне, мокрые пятна на бетонных поверхностях,
следы коррозии арматуры, а также общие деформации элементов
конструкции в виде просадок, смещений, растяжки труб, «сплющивание»
элементов в вертикальной или горизонтальной плоскостях.
В швах между звеньями следует выявлять разрушение чеканочного
раствора, отсутствие конопатки, разрывы гидроизоляции, признаки растяжки
трубы, разрушение швов, увеличение их ширины со временем, а также
просадки лотка.
Для определения положения трубы в вертикальной плоскости
необходимо произвести нивелирование трубы по лотку, позволяющее
получить характерные изменения профиля лотка.
Положение трубы в горизонтальной плоскости (в плане) определяют по
точкам конструкции, соответствующим середине высоты звеньев. Чтобы
снять план трубы, можно использовать горизонтальное нивелирование с
помощью теодолита.
В практике обследования труб автор наблюдал уникальный случай
разрушения прямоугольной трубы с отверстием 1,5×1,5 м при высоте насыпи
12 м. При обследовании трубы было установлено, что звенья получили
угрожающие деформации в верхних узлах сопряжения ригеля и стенок. Это
сопровождалось существенным разрушением бетона и обнажением рабочей
арматуры: оказалось, что она не заведена в узлы, как предусмотрено типовым
проектом. Брак был допущен заводом-изготовителем. Выполнение ремонтно-
восстановительных работ оказалось нецелесообразным и была построена
новая водопропускная труба на искусственном подводящем русле.
Этот случай может служить примером необходимости строгого
технического контроля при изготовлении звеньев дорожных труб.
7.2. Содержание и ремонт труб
В летний период необходимо вовремя очищать трубу от мусора и ила, а
зимой — от снега и льда. Очистку производят либо вручную скребками, либо
механизированным способом. Эффективна очистка труб с помощью
гидромонитора. Таким способом очищают трубу с низовой стороны,
освобождают русло от мусора и ила, а затем производят окончательную
промывку трубы с верховой стороны.
Для предотвращения засорения труб плывущими предметами перед
ними устанавливают ограждения в виде гребенки или сетки.
116
Зимой рекомендуется отверстия труб закрывать хворостяными,
соломенными и другими щитами, чтобы предотвратить их занос снегом. При
частых оттепелях трубы не закрывают, а регулярно очищают от снега и
наледей. Для уменьшения образования наледей трубы утепляют.
Оставляемое отверстие должно быть достаточным для пропуска водотока.
Обнаруженные повреждения труб необходимо своевременно устранять.
Ремонтные работы целесообразно выполнять в летний период времени.
При появлении небольших затухающих деформаций (осадки или
смещения звеньев труб) дефектные швы заделывают просмоленной паклей и
затем цементным раствором, лоток трубы выравнивают бетоном.
В случае просачивания воды через швы между звеньями
железобетонных труб, а также через своды и стены бетонных и каменных
труб необходим ремонт гидроизоляции. Для этого вскрывают насыпь над
дефектным участком, заполняют швы паклей, пропитанной битумной
мастикой, и затем перекрывают швы несколькими слоями рулонного
материала (рубероида, гидроизола) по битумной мастике. На остальную
часть поверхности трубы наносят слои битумной мастики.
При ремонте труб без вскрытия насыпи пустоты, образовавшиеся
(вследствие выноса грунта) за трубой, следует заполнить песком или
цементно-песчаной смесью под давлением. Для этого инъекторы
устанавливают в швы между звеньями и нагнетают материалы с помощью
цементопушки или растворонасоса, после чего швы тщательно заделывают
обычным способом.
Дефектные трубы, получившие значительные деформации в результате
образования пластических шарниров, допускается усиливать путем
установки новых железобетонных звеньев внутри старых, если уменьшение
отверстия существенно не влияет на пропуск водного потока.
Трубы с большими деформациями элементов при невозможности их
усиления подлежат перестройке. До выполнения ремонтных работ такие
трубы следует временно укрепить, установив рамы, подпорки и т.п.
Переустройство труб осуществляется по специальному проекту.
7.3. Реконструкция труб
К реконструкции труб чаще всего прибегают при изменении габаритов
проезжей части в связи с повышением категории автомобильной дороги. При
этом предварительно должно быть
117
Рис. 63. Схема реконструированной трубы:
1 — входной оголовок; 2 — насыпь; 3 — выходной оголовок; 4 — длинномерное звено;
5 — короткое звено
проведено обследование старой трубы с целью оценки ее состояния.
Трубы, имеющие значительные дефекты, подлежат перестройке с
полной заменой их элементов.
Пример реконструкции круглой водопропускной трубы приведен на
рис. 63. Здесь на удлиняемой части трубы применены длинномерные
центрифугированные звенья. Такое решение вызвано необходимостью
изменения отметок проезда в связи с уширением дороги.
Старую и новую части трубы разделяют сквозными деформационными
швами, обеспечивающими свободу деформаций пристраиваемой части. При
небольшом увеличении ширины насыпи можно обойтись только
перестройкой оголовков путем наращивания и удлинения откосных крыльев
трубы.
118
Раздел 2
Трубы в сложных условиях
8. Трубы на косогорах
8.1. Элементы косогорных труб
К косогорным условно относят водопропускные трубы, устраиваемые
на местности с уклоном более 20 %о. С точки зрения гидравлической работы
такие трубы характеризуются тем, что поток воды выше сооружения
приобретает бурное течение. Его поведение определяется преобладанием
кинетической энергии, что во многом предопределяет специфические
особенности конструкции косогорных водопропускных труб.
Обычно косогорная водопропускная труба имеет следующие
конструктивные элементы (рис. 64): быстроток с входным участком,
переходное устройство от быстротока к трубе, среднюю часть или тело
трубы, гаситель энергии потока на выходе из трубы и отводящее русло с
укреплением.
Тело косогорных труб конструктивно мало отличается от тела
обычных.
Быстроток может располагаться как с верховой, так и с низовой
стороны дороги. При необходимости сброса воды с большой высоты:
Рис. 64. Схема водопропускной трубы на косогоре:
1 — входной участок; 2 — быстроток; 3 — переходное устройство (приемник); 4 — тело
трубы; 5 — гаситель; 6 — отводное русло
119
устраивают шахтные колодцы. Консольные сбросы (трамплины) применяют
или как самостоятельные гасительные сооружения, или как устройства для
сопряжения с отводящим руслом на крутых косогорах.
По форме поперечного сечения косогорные трубы сооружают
прямоугольными или круглыми (другие формы сечения в настоящее время не
находят применения). В зависимости от материала звеньев различают трубы
железобетонные (сборные) и бетонные (монолитные). Каменные трубы в
настоящее время не строят.
Если местные условия не позволяют применить типовую конструкцию,
то в нее вносят необходимые изменения и в редких случаях прибегают к
индивидуальному проектированию.
8.2. Быстротоки и их конструкции
По конструктивным разновидностям быстротоки разделяют на
железобетонные и бетонные лотки, а также укрепительные русла.
Разработаны типовые железобетонные и бетонные лотки прямоугольного
поперечного сечения шириной от 1,0 до 3,0 м. При одной и той же ширине
лотки могут иметь разную высоту стенки: от 0,6 до 1,5 м. Такой набор лотков
позволяет конструировать быстротоки при уклонах до 40%о.
Сборные быстротоки монтируют из отдельных железобетонных лотков-
блоков длиной 100 — 200 см (рис. 65). Входной оголовок для обеспечения
плавного входа потока выполняют раструбного типа из двух Г-образных
блоков. Блоки оголовка устанавливают на фундамент из монолитного бетона,
который служит одновременно противофильтрационным экраном.
Рис. 65. Быстроток из сборных железобетонных элементов:
1 — бетонное укрепление; 2 — экран; 3 — оголовок; 4 — лотки; 5 — железобетонные
плиты; 6 — отводная канава
120
Сами лотки устанавливают по краям на железобетонные плиты
шириной 50 см и толщиной 15 см.
Сборные лотки изготавливают из бетона класса В30 с
морозостойкостью F200 или F300 в зависимости от климатических условий.
В качестве рабочей арматуры применяется сталь периодического профиля
класса А- II, а распределительная арматура гладкая класса A-I.
Быстроток из монолитного бетона состоит из массивных стенок,
бетонируемых совместно с фундаментом, и лотка, отделяемых друг от друга
сквозными швами шириной 2 см, которые заделывают цементным раствором.
Толщину донной плиты принимают равной 40 см.
В зависимости от местных условий длина секций назначается в
пределах 4 — 6 м. Для предотвращения вымывания грунта из-под донных
плит лотков по концам секций быстротоков из монолитного бетона
устраивают поперечные стенки (экраны). На входе в быстроток
устанавливают оголовок раструбного типа на общем фундаменте, который
одновременно служит и экраном от возможной фильтрации воды.
Сборные железобетонные лотки, а также донные плиты лотков из
монолитного бетона (при наличии в основании скальных, гравелистых и
крупнопесчаных грунтов) закладывают непосредственно на естественном
грунте.
При глинистых грунтах в основании лоток заменяют подушкой из
песка, гравия или щебня. В сухих грунтах толщина подушки должна быть не
менее 40 см, а во влажных низ подушки закладывают на глубину, равную 3/4
глубины промерзания.
Внешние поверхности лотков покрывают обмазочной изоляцией,
состоящей из двух слоев горячей или холодной битумной мастики по
битумной грунтовке. Швы между секциями быстротока конопатят с обеих
сторон паклей, пропитанной битумом. С внешней стороны швы покрывают
оклеечной изоляцией шириной 25 см, поверх которой наносят горячую
битумную мастику. С внутренней стороны шов заделывают цементным
раствором на глубину 3 см. Боковые стенки быстротоков заглубляют в грунт
на полную высоту и устраивают за ними отсыпку местным грунтом шириной
поверху не менее 2 м с тщательным послойным уплотнением
(трамбованием).
Укрепление русла на входе в быстроток, а также подходных участков
водоотводных канав может быть осуществлено сборными бетонными
плитами или монолитным бетоном. Конусы у оголовков укрепляют
монолитным бетоном. Для трапецеидальных русел быстротоков применяют
укрепления трех видов: бетонные плиты, монолитный бетон и одиночное
мощение на щебне.
121
В качестве эффективного средства гашения энергии потока используют
специальные лотки, обладающие повышенной шероховатостью, которые
устанавливают на тех участках, где скорость воды в лотках превосходит
максимальную допустимую для данного материала. Такие лотки
рекомендуется применять в том случае, если поток не несет крупных
песчаных наносов.
Наиболее простые типы искусственной шероховатости — это прямые
поперечные ребра из брусков, имеющих по середине прорезь шириной 10 см
для предотвращения застоя воды, шашки кубической формы, расположенные
по дну в шахматном порядке, и зубья (уступы) по течению потока.
8.3. Сопряжение быстротока с трубой
Сопряжение быстротока с трубой может быть решено в двух вариантах:
быстроток примыкает к трубе непосредственно или между быстротоком и
трубой устраивается водоприемный колодец.
При непосредственном примыкании быстротока к трубе ширина лотка
быстротока может быть равна или превышать ширину (диаметр) отверстия
трубы (рис. 66). В зависимости от этого оголовки в трубах выполняют с
параллельными откосными крыльями или в виде раструба, крылья которого
располагаются обычно под углом 20° к оси быстротока. В последнем
варианте часто возникает необходимость устройства специальных гасителей
энергии водного потока.
В случае применения водоприемных колодцев можно уменьшить уклон
трубы и исключить тем самым устройство дополнительных гасителей
энергии на выходе из трубы.
Рис. 66. Схема сопряжения быстротока с трубой:
а — отверстия быстротока и трубы одинаковые;
б — отверстие быстротока больше отверстия трубы;
1 — стенка быстротока; 2 — оголовок трубы; 3 — труба
122
Водоприемные колодцы выполняют в плане прямоугольными.
Дну колодца по направлению к трубе придается уклон, равный 20 %о.
Колодец сооружают из монолитного бетона или сборного
железобетона. В местах сопряжения быстротока с колодцем в стенке
последнего устраивают соответствующий вырез. Аналогичные вырезы
предусматривают и в боковых стенках для обеспечения доступа воды из
боковых канав. Для исключения возможного застоя воды в колодце входные
звенья труб устанавливают в одном уровне с его дном.
Ширина колодца должна быть не меньше ширины подводящего лотка и
не меньше удвоенного диаметра (ширины) отверстия трубы.
8.4. Особенности конструкции средней части трубы
Конструкции железобетонных звеньев тела трубы разработаны в
типовых проектах. Трубы сооружают на сборных фундаментах из бетонных
или железобетоных блоков, но чаще на фундаментах из монолитного бетона.
По длине трубы разделяют на секции
длиной 2 и 3 м.
Требуемый уклон трубы
обеспечивают, располагая ступенчато
секции или звенья в пределах секций,
т.е. создавая многоступенчатый
перепад (рис. 67). Там, где требуемый
уклон не удается получить путем
ступенчатого расположения секций,
сооружают трубу по типу
быстротока.
При этом труба может быть
уложена с одним общим уклоном или
с переменным уклоном.
Образующийся зазор между
звеньями перекрывают обоймой из
монолитного бетона шириной 60 см.
Рис. 67. Конструкция многоступенчатого
перепада:
1 — секция; 2 — звено; 3 — фундамент; 4
— подготовительный слой; 5 — осадочный
шов
Для обеспечения устойчивого положения трубы в фундаменте по краям
секций предусматривают выступы, заглубленные в грунт и
предотвращающие сдвиг трубы. Выходной оголовок служит также
своеобразным упором благодаря заглублению и развитию фундамента.
В круглых трубах высота ступени не должна превышать 2/3 толщины
звена, а в прямоугольных не должна быть более 0,5 м. Назначая размеры
ступеней, нельзя оголять подошвы фундамента предыдущей секции. Если же
образуется просвет, то его закрывают закладным блоком или монолитным
бетоном.
Ступенчатое расположение секций и звеньев обеспечивает не только
более устойчивое положение трубы, но и увеличивает шероховатость, что
уменьшает скорость потока.
Прямоугольные трубы наиболее удобны для косогорных сооружений,
так как конструкция ступеней и перепадов для них наиболее проста.
8.5. Гасители энергии водного потока
При больших скоростях потока для предотвращения размыва отводного
русла на выходе из трубы, как правило, устраивают гасители энергии потока,
которые позволяют резко уменьшить его скорость, а вместе с тем и размеры
укрепления отводного русла.
По конструктивным и гидравлическим особенностям различают три
типа гасителей энергии потока:
тип I — гашение энергии обеспечивается водобойными порогами,
устанавливаемыми на выходе из трубы и в конце гасителя;
тип II — применяется расширяющийся водобойный колодец с одной
или двумя водобойными стенками;
тип III — повышение шероховатости выходного лотка обеспечивается
поперечными ребрами.
Гаситель типа I (рис. 68) разработан для использования в
прямоугольных трубах с отверстием размером от 1 до 2 м.
Располагать его рекомендуется на уклонах не более 20 %о. Гаситель
представляет собой в плане раструб, боковые стенки которого образуют с
осью сооружения угол 30°. Между стенками перпендикулярно оси трубы
устанавливают два водобойных порога: один в начале гасителя, второй в
конце.
Гаситель состоит из сборных железобетонных стенок толщиной 30 см и
монолитного фундамента, в который заделываются стенки на глубину 110 —
120 см. Элементы стенки различаются по длине и высоте; стыкуются они
друг с другом с помощью вертикальных шпонок, заполняемых цементным
раствором. Отдельные ветви
124
Рис. 68. Продольный разрез гасителя типа I:
1 — труба; 2 — первый порог; 3 — стенка; 4 — второй порог; 5 — днище лотка; 6 —
распорка; 7 — фундамент стенок; 8 — щебеночный слой
фундамента под стенками соединяют распорками. Водобойные пороги
устраивают из монолитного бетона и бетонируют одновременно с
фундаментом.
В гасителе типа II стенки расположены под углом 20° к оси
сооружения. Один из вариантов такого гасителя со стенкой падения имеет
лоток, расположенный ниже выходного оголовка трубы (рис. 69).
Принцип действия гасителя состоит в том, что перед водобойной
стенкой (порогом) создается затопленный, подпертый гидравлический
прыжок. В остальном конструкция гасителя типа II аналогична описанной
конструкции гасителя типа I.
Гаситель типа III представляет собой раструб, стенки которого
расходятся под углом 30° по отношению к оси сооружения.
Гаситель состоит из стенок,
выполняемых из сборного
железобетона или монолитного
бетона, и бетонного лотка с
повышенной шероховатостью.
Повышенную шероховатость
обеспечивают, устраивая по длине
лотка поперечные ребра
прямоугольного сечения аналогично
тому, как это делается в
соответствующих лотках
быстротоков.
Рис. 69. Схема гасителя типа II:
I — тело трубы; 2 — стенка падения; 3 —
порог; 4 — водобойный колодец
125