Лисов В.М. Дорожные водопропускные трубы
Подождите немного. Документ загружается.
До настоящего времени в дорожном строительстве применяют
малоразмерные звенья труб длиной 1 м, обладающие хорошо известными
недостатками: многодельность, большое количество швов, значительные
просадки с образованием уступов, способствующих заиливанию, частые
разрушения под высокими насыпями и др. По установившейся традиции
времен примитивной дорожной техники эти звенья, устаревшие по всем
показателям, продолжают широко использовать.
В последних типовых разработках наметился определенный отказ от
этой традиции. Появились конструкции круглых звеньев длиной 2 — 3 м, что
следует рассматривать как прогрессивное явление. Практика строительства
показывает, что в течение последних 15 — 20 лет дорожно-строительные
организации успешно и эффективно внедряют трубы нового типа из
длинномерных звеньев (5 — 6 м), изготавливаемых центрифугированием или
виброгидропрессованием. Вероятно, это направление должно стать основным
для водопропускных труб на автодорогах, что потребует создания
соответствующей индустриально-производственной базы.
Можно утверждать, что в этом плане усматривается аналогия с
проблемой возрождения и внедрения в строительство таких прогрессивных
конструкций как металлические гофрированные трубы. Их применение
наряду с железобетонными трубами рациональных конструкций в целом
существенно повысит эффективность сооружений этого типа.
Особого внимания заслуживает вопрос о применении в дорожном
строительстве рациональных конструкций бетонных труб. Ощущаемый пока
дефицит металла побуждает изыскивать пути его компенсации. Большое
количество труб, сооружаемых на местных и внутрихозяйственных дорогах,
делают проблему особенно острой. Нужны надежные и простые в
изготовлении конструкции труб минимальной металлоемкости.
Развитие многих отраслей строительства происходит в направлении все
большего использования продукции химической промышленности и
применения новых конструкционных материалов на полимерной основе.
Важной задачей является изыскание путей и возможностей использования
местных строительных материалов и отходов промышленного производства.
Разработка и скорейшее внедрение в производство оптимальных
конструкций водопропускных труб повышенной заводской готовности
позволит в ближайшие годы коренным образом изменить технический
уровень строительства и повысить эксплуатационную надежность самого
массового вида искусственных сооружений на автомобильных дорогах —
водопропускных труб.
10
2. Конструкции дорожных водопропускных труб
2.1. Круглые и овоидальные железобетонные трубы
Типовыми проектами разработаны и рекомендуются к применению
звенья круглых железобетонных труб (рис. 2) с отверстиями диаметром 0,5;
0,75; 1,0; 1,25 и 1,5 м.
Звенья с отверстием диаметром 0,5 м применяют только на съездах и
армируют одиночной арматурой. Звенья с отверстием 0,75 м используют при
насыпях высотой до 1,5 м. Трубы с отверстием 1,0 - 1,5 м применяют при
насыпях, высота которых не превышает 7,5 м. Длина таких звеньев принята
равной 2,0 и 3,0 м; армирование выполняют двойной спиральной рабочей
арматурой периодического профиля класса А- II. В качестве продольной
распределительной арматуры применяют арматуру класса A-I. Толщина
стенок звеньев изменяется от 8 до 16 см. Бетонирование звеньев
осуществляется гидротехническим бетоном класса В3О с морозостойкостью
F200 и водонепроницаемостью W6.
Существенным недостатком круглых железобетонных труб является
сложность обеспечения надежного контакта цилиндрической поверхности с
основанием или фундаментом. Даже применение лекальных блоков не всегда
обеспечивает равномерное опирание
Рис. 2. Конструкция железобетонного звена круглой трубы:
1-2 - рабочая кольцевая арматура, 3 - продольная распределительная арматура
11
звеньев, что часто вызывает их разрушение. С целью устранения этого
недостатка новым типовым проектом рекомендуются для применения
круглые железобетонные трубы с отверстием 1,0; 1,25; 1,5 и 2,0 м, имеющие
плоскую подошву (рис. 3,а). Длина звеньев 2 и 3 м, толщина стенки
изменяется от 10 до 24 см. Ширина подошвы принята равной 0,8 м. Основная
рабочая арматура периодического профиля, класса А- III, выполняется
двойной спиралью, как это предусмотрено в обычных звеньях. Кроме того,
пята армируется дополнительными сетками.
Трубы с отверстием 1,0 и 1,25 м запроектированы для насыпей высотой
7 и 8 м соответственно, а трубы с отверстием 1,5 и 2,0 м — под насыпи
высотой 20 м.
Уместно отметить следующее обстоятельство. В круглых трубах при
высоких насыпях возникают значительные изгибающие моменты.
Существенно уменьшить их можно, придав поперечному сечению трубы
овоидальное очертание (рис. 2,б) с осью, близкой к кривой давления. В этом
случае верхний свод будет работать как внецентренно сжатый элемент, что
позволит запроектировать оптимальную схему армирования. По-видимому,
такая конструкция труб будет наиболее эффективной при насыпях высотой
более 10 — 12 м, несмотря на сложность их изготовления.
В практике автодорожного строительства овоидальные трубы
используют редко.
Рис. 3. Конструкции круглого (а) и овоидального (б) звеньев с плоской подошвой:
1 - спираль наружная; 2 - спираль внутренняя; 3 - арматурная сетка пяты, 4 - хомуты; 5 -
арматурная спираль свода
12
Рис. 4. Схема труб из длинномерных коллекторных звеньев на жестком фундаменте
(а) и на щебеночно-песчаной подушке (б):
1 - длинномерные звенья; 2 - щебеночно-песчаная подушка; 3 - фундаментные блоки; 4 -
вставка из монолитного бетона
Дорожно-строительные организации при сооружении водопропускных
труб охотно применяют железобетонные звенья, предназначенные для
коллекторов, длиной 5 — 6 м.
Данные обследований труб, построенных из таких звеньев,
свидетельствуют о том, что они находятся в хорошем состоянии, практически
не приобрели за время эксплуатации каких-либо существенных дефектов и
по качеству значительно превосходят водопропускные трубы, построенные в
тех же условиях, но из типовых короткомерных звеньев
Технико-экономическое сравнение показателей труб, сооружаемых из
обычных (коротких) звеньев, и труб из длинномерных звеньев показывает,
что наряду с существенной экономией дефицитных материалов таких, как
металл и цемент, существенно сокращаются затраты труда и снижаются
общие приведенные сопоставимые затраты.
Воронежским филиалом ГипродорНИИ были разработаны проектные
решения водопропускных труб из длинномерных звеньев. Задача
заключалась в привязке этих звеньев к ранее разработанным типовым
проектам, т.е. в замене короткомерных (метровых) звеньев без учета
особенностей их работы как конструкций дорожного сооружения.
Предусмотрено два варианта труб: бесфундаментные и на жестких
фундаментах (рис, 4).
Центрифугированные звенья выполнены из обычного железобетона, а
виброгидропрессованные — из предварительно напряженного. Заметим, что
это первый случай применения предварительно напряженных конструкций
водопропускных труб в практике дорожного строительства.
Разработаны конструкции труб из обычного железобетона с отверстием
1,0; 1,25 и 1,5 м, а из предварительно напряженного
13
железобетона — 1,0; 1,2 и 1,6 м. В обоих случаях длина звеньев составляет 5
м. На одном конце звенья имеют раструбные уширения, под которыми в
процессе строительства устраивают вставки из монолитного бетона.
Конструкция длинномерного звена из обычного железобетона приведена на
рис. 5.
Запроектированы такие звенья двух типов: нормальные и усиленные.
Толщина стенок звеньев зависит от высоты насыпи и диаметра трубы и
изменяется от 10 до 11 см.
Армирование звеньев выполнено двойной спиральной арматурой
диаметром 8-10 мм при классе арматуры A-I и 6 - 8 мм при классе арматуры
А- III. Продольная арматура класса A-I имеет диаметр 6 мм. Бетон плотный
гидротехнический класса В20 с расходом цемента не менее 270 кг/м
3
.
Минимальный расход цемента определяется необходимостью обеспечения не
только прочности бетона, но и водонепроницаемости стенок труб. По
морозостойкости бетон должен выдерживать не менее 200—300 циклов
замораживания — оттаивания.
Рис. 5. Конструкция длинномерного звена из обычного железобетона:
а - опалубочный чертеж; б - арматурный каркас
14
Рис. 6. Конструкция длинномерного звена из предварительно напряженного
железобетона:
а - опалубочный чертеж; б - арматурный каркас:
1 - арматурная спираль; 2 - разделительные полосы; t - шаг спирали
Звенья из предварительно напряженного железобетона также
запроектированы двух типов. Длина звеньев 5 м, толщина стенок изменяется
от 7,5 до 10,5 см в зависимости от высоты насыпи и диаметра звена (рис. 6).
Такая конструкция предварительно напряженных железобетонных
звеньев в практике дорожного строительства применяется впервые.
Предлагаемая ниже конструкция водопропускных труб из
длинномерных предварительно напряженных звеньев принципиально
отличается от ранее рассмотренного решения тем, что трубы в этом случае
устраиваются бесфундаментными и без специальных оголовков (рис. 7).
Запроектированные для опытного строительства трубы имеют
отверстия 0,8; 1,0; 2,2; 1,4 и 1,6 м. Для того чтобы общая длина трубы могла
вписаться в габариты поперечного профиля земляного полотна,
предусмотрено два типа звеньев длиной 4 и 5 м.
Спиральная рабочая арматура выполняется из высокопрочной
проволоки В-II диаметром 3; 4 и 5 мм с постоянным шагом навивки 25 мм.
Толщина стенки труб изменяется от 6,5 до 10,5 см. Класс бетона В30
Допустимая высота насыпи в зависимости от диаметра труб изменяется в
пределах от 9 до 17,5 м.
15
Рис. 7. Бесфундаментная безоголовочная труба из длинномерных предварительно
напряженных звеньев:
1 - длинномерные звенья; 2 - противофильтрационный экран; 3 - песчано-гравийная или
песчано-щебеночная подушка; 4 - опорный блок
Звенья имеют одиночный каркас, в качестве которого применяется
спиральная арматура из высокопрочной проволоки класса В- II диаметром от
5 до 8 мм. Шаг навивки проволоки изменяется от 15 до 18 мм. Рабочая
спираль закрепляется на штампованных полосах П-образной формы.
Продольная арматура выполнена из проволоки периодического профиля
диаметром 5 мм класса Вр-II Эта арматура подвергается предварительному
натяжению после установки каркаса в опалубку. Бетонирование
осуществляется мелкозернистым бетоном класса В50. Предварительное
напряжение железобетонных звеньев такой конструкции происходит в
результате отжатия каркаса спиральной арматуры бетоном, подвергающимся
в свою очередь опрессовке высоким давлением горячей воды через
резиновый чехол. После снятия опрессовочного давления арматурная
спираль стремится вернуться в исходное положение и обжимает
затвердевший бетон сердечника трубы.
2.2. Прямоугольные железобетонные трубы
Прямоугольные звенья труб применяются при необходимости пропуска
относительно больших расходов воды, а также при использовании их в
качестве скотопрогонов. Действующим типовым проектом предусмотрено
применение цельносекционных звеньев с отверстиями размером 2; 2,5; 3 и 4
м для насыпей высотой до 20 м. Конструкция звена прямоугольной
железобетонной трубы показана на рис. 8.
Длина звеньев во всех случаях, кроме труб с отверстием шириной 4 м,
принята равной 1 м. Для трубы с отверстием шириной 4 м разработано два
варианта звеньев длиной 0,75 и 1 м в
16
зависимости от высоты насыпи. Толщина ригеля и стенок звеньев изменяется
в пределах 13 — 30 см. Применены рабочая арматура периодического
профиля класса А- II, распределительная арматура класса A-I, бетон
гидротехнический класса В30. Масса звеньев изменяется от 3,5 до 10,3 т.
Звенья прямоугольных труб укладывают на сборные железобетонные плиты
или на монолитные фундаменты, что существенно повышает
материалоемкость водопропускных труб такой конструкции.
В практике дорожного строительства наряду с цельноблочными
применяют прямоугольные железобетонные трубы, состоящие из отдельных
блоков: двух стеновых, лоткового и блока перекрытия (рис. 9). При
сооружении таких конструкций приходится устраивать монтажные стыки,
для чего требуется применять сварку и выполнять работы по бетонированию,
а это усложняет процесс строительства и увеличивает его
продолжительность. Кроме того, конфигурация стеновых блоков вызывает
необходимость в торцевом формовании бетона при их изготовлении и
определяет неэффективное использование рабочих объемов пропарочных
камер.
Рис. 8. Конструкция железобетонного звена прямоугольной трубы:
1 - внешняя рабочая арматура; 2 - внутренняя рабочая арматура; 3 - продольная
распределительная арматура
17
Рис. 9. Прямоугольные трубы со стеновыми блоками различной формы:
1 - блоки перекрытия; 2 - стеновые блоки; 3 - лотковый блок; 4 - стык омоноличивания
Успешно проходит опытное внедрение конструкция прямоугольных
железобетонных труб из четырехплитных элементов, соединяемых сухими
монтажными стыками (рис. 10).
Рис. 10. Звено прямоугольной железобетонной
трубы из плитных элементов:
1 - плита перекрытия; 2 - паз; 3 - шип; 4 - стеновые
плиты; 5 - клинья; 6 - зазор; 7 - лотковая плита
Разработаны
конструкции труб с
отверстиями размером 2 —
4 м. В плите перекрытия и в
лотковой плите имеются
пазы, выполненные в форме
трапецеидальной призмы, в
которые заводятся шипы
стеновых плит, имеющие
аналогичную форму. При
этом глубина паза h
n
на 3-4
см больше толщины шипа
b
ш
. В образующийся зазор в
процессе монтажа
забиваются не удаляемые
деревянные клинья, а
промежуток заливается
цементным раствором.
Плиты армируются
сварными сетками (рис. 11),
объединяемыми в каркас с
помощью хомутов.
18
Рис. 11. Армирование горизонтальных (а) и вертикальных (б) плит:
1 - рабочая арматура; 2 - распределительная арматура
Применена рабочая арматура периодического профиля класса А- II,
распределительная — A-I, бетон гидротехнический класса В30. Выполнение
труб из плитных элементов позволяет применять для их изготовления
простейшую конструкцию опалубки и осуществлять горизонтальное
виброуплотнение, что обеспечивает высокое качество бетонных работ не
только в заводских условиях, но и на производственных полигонах.
Применение специальных кондукторных вкладышей дает возможность
унифицировать опалубку для изготовления звеньев, отличающихся как по
ширине отверстия, так и по высоте.
Кроме того, членение трубы на отдельные элементы позволило
увеличить длину звеньев до 3 м и исключить применение специальных
фундаментов, а также резко сократить количество поперечных швов. Плоская
форма конструктивных элементов позволяет существенно повысить
производительность пропарочных камер по сравнению с их использованием
для объемных блоков.
Разработаны конструкции труб из плитных элементов, имеющие
отверстия, соответствующие типовым решениям, а именно 2 — 4 м под
насыпи высотой до 10 м.
2.3. Бетонные трубы
На дорогах низших технических категорий находят применение
круглые бетонные трубы из звеньев с плоской подошвой (рис.12). Звенья
запроектированы для отверстий диаметром 1 и 1,25 м при толщине стенок 14
— 18 см. Длина звеньев принята равной 1 м. В
19