ОСОБЛИВОСТІ ТЕХНОЛОГІЇ БУДІВНИЦТВА МОНОЛІТНИХ ЗАЛІЗОБЕТОННИХ, БЕТОННИХ І КАМ'ЯНИХ МОСТІВ
БУДІВНИЦТВО ПРОГІННИХ БУДОВ МЕТАЛЕВИХ МОСТІВ
ТЕХНОЛОГІЯ БУДІВНИЦТВА ЗАЛІЗОБЕТОННИХ ТРУБ
Водопропускні труби під насипами автомобільних доріг
Оголовки і фундаменти водопропускних труб
Оголовки водопропускних труб забезпечують сполучення тіла труби з насипом, створюють сприятливі умови протікання по ним води, а також запобігають подовжнім деформаціям труб від дії горизонтального тиску насипу. Застосовують портальні, розтрубні, комірні і обтічні оголовки (мал. 22.1).
Найбільше застосування отримали портальні і розтрубні оголовки. Портальні оголовки (мал. 22.1, а) простіші у виготовленні, але їх конструкція не забезпечує плавного входу в трубу і протікання по ній води, тому їх застосовують для труб з отвором 0,5... 0,75 м при малих витратах і невеликих швидкостях течії.
Розтрубні оголовки (мал. 22.1, би), що складаються з портальної стінки і два открылков постійної або змінної висоти, розгорнених в плані щодо осі труби під кутом 18...25°, забезпечують найбільш плавне протікання води і широко застосовуються як в безнапірних, так і в напірних трубах. Для забезпечення повнішого використання поперечного перетину труби при пропуску водного потоку у вхідного оголовка іноді перші ланки труб влаштовують із змінною висотою перетини.
У комірних оголовков (мал. 22.1, в) крайні ланки труб зрізають похило відповідно до кута заставляння укосу насипу і оздоблюють поясом-коміром. Зовнішній вигляд труби з таким оголовком привабливий, але із-за несприятливих умов входження води в трубу такі оголовки застосовують тільки при малих витратах води.
Обтічні оголовки (мал. 22.1, г) мають змінну висоту перетину у вигляді усіченого конуса (у круглих трубах) або піраміди (у прямокутних трубах), що забезпечує сприятливі умови протікання води.
Русло водотока у вхідних і вихідних оголовков, а також укоси насипу біля труби є відповідальними конструктивними елементами. При споруді водопропускних труб їх укріплюють від можливого розмиву різними способами: кам'яним накиданням, залізобетонними плитами, монолітним бетоном або габионами. Тип зміцнення вибирається з урахуванням швидкості протікання води, а також на основі техніко-економічного аналізу.
Для рівномірної передачі тиску на грунт і протидії зрушенню елементи труби спирають на фундамент або природну надійну підставу залежно від інженерно-геологічних умов, висоти насипу і величини отвору труби. У бесфундаментных трубах ланки спирають на природну грунтову підставу (мал. 22.2, а) або на спеціальну грунтову подушку з щебенево-піщаної або гравієво-піщаної суміші (мал. 22.2, би). Такі труби застосовують при крупнообломочных і щільних піщаних грунтах, а також при міцних глинистих грунтах з величиной умовного опору більше 250 кПа. Типові конструкції бесфундаментных труб малих діаметрів 0,5... 0,75 м укладають при насипах заввишки від 0,9... 3,5 м, а діаметр 1,0 м влаштовують в насипах до 7 м.
Якщо грунти підстави мають умовний розрахунковий опір від 100 кПа до 150 кПа, то ланки труб рекомендується безпосередньо спирати на жорсткі фундаменти із збірних залізобетонних елементів або з монолітного бетону (мал. 22.2, в, г).
Мал. 22.1. Типи оголовков водопропускних труб: а - портальний; б - розтрубний; у - комірний; г - обтічний
Мал. 22.2. Типи фундаментів труб:
а - природна грунтова підстава; б - штучна грунтова подушка; у - фундамент із збірних залізобетонних елементів; г - фундамент з моно-литного бетону
При слабких або нестійких грунтах (болотистих, пластичних глинистих, вічномерзлих), для яких величина умовного опору не перевищує 100 кПа, часто застосовують свайні фундаменти.
22.2. Конструкції кам'яних, бетонних і залізобетонних труб
Кам'яні і бетонні труби у минулому виконували з масивних бічних стінок із зведеннями. Їх прольоти досягали 4... 5 м. По статичній схемі зведення, як правило, виконують безшарнірними, рідше двух- і трьохшарнірними. Контур зведень зазвичай приймають по круговій кривій із стрілою підйому / = (12...13). Стіни труб можуть мати роздільний або загальний фундамент, що залежить від геологічних умов. При слабких грунтах доцільно влаштовувати загальний фундамент, що знижує величину тиску по його підошві. Іноді для поліпшення роботи загального фундаменту влаштовують зворотне зведення, яке одночасно є лотком для протікання води.
Для всіх елементів кам'яних труб застосовують бутовий камінь з умовним опором не менше 40 Мпа. Для кладки використовують цементний розчин міцністю не нижче 10 Мпа. Кам'яні труби є надійними, довговічними спорудами з малими експлуатаційними витратами, але не задовольняють сучасним вимогам індустріального будівництва.
На дорогах низьких технічних категорій іноді застосовують круглі бетонні труби з ланок з плоскою підошвою. Ланки таких труб мають отвори діаметром 1 і 1,25 м з товщиною стінок 14... 18 см і довжиною 1 м. У підошовній частині ланки застосовують зварну сітку з арматури діаметром 10 мм класу А-ii. Розроблено два варіанти ланок з бетону: класу В30 і В40. Ця конструкція вимагає значної витрати бетону порівняно високих класів. Такі труби можна укладати під насипом заввишки до 7 м.
В даний час на автомобільних дорогах знайшли широке застосування збірні залізобетонні труби. Розроблені типові проекти ланок круглих залізобетонних труб (мал. 22.3, а) з отворами діаметром 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 і 1,5 м.
Труби з отвором 0,5 м застосовують на з'їздах, з отвором 0,75 м - при насипах заввишки до 1,5 м, з отвором 1,0... 1,5 м-при насипах заввишки до 7,5 м. Довжину ланок таких труб принима-ют рівної 2,0... 3,0 м. Арматурний каркас круглих труб складається з двох лав робочої арматури класу А-ii, розташованої по ок-ружности і виконаної у вигляді спіралі, поперечної арматури у вигляді хомутів і розподільної подовжньої арматури класу А-i. Товщина стінок ланок h = 8... 16 див. Залізобетонні труби виготовляють з важкого бетону з середньою щільністю від 2,2 до 2,5 т/м3 класом не нижче В30, водонепроникністю не менше W6 і морозостійкістю для помірних умов (середньомісячна температура найбільш холодного місяця - 10°С і вище) F200, для суворих і особливо суворих умов - F300.
Ланки круглих залізобетонних труб складно рівномірно спирати на підставу або фундамент. Для усунення цього недоліку розроблений типовий проект ланок круглих залізобетонних труб з отвором 1,0; 1,25; 1,5 і 2,0 м з плоскою підошвою (мал. 22.3, би). Довжина ланок 2... 3 м, товщина стінки 10...24 див. Ширі-на підошви 0,8D. Армування у цих ланок прийняте таким же, як у ланок круглих труб.
Крім того, п'ята армується додатковими сітками. Ці труби з отвором 1,0 і 1,25 м спроектовано для насипів заввишки 7 і 8 м відповідно, а труби з отвором 1,5 і 2,0 м -под насипу заввишки до 20 м.
При високих насипах поперечному перетину труби додають овоидальное контур (мал. 22.3, в), близький до кривій тиску насипу в цілях зменшення виникаючих моментів, що вигинають. У таких трубах верхнє зведення працює як внецентренно стислий елемент, що дозволяє спростити схему армування. Така конструкція труб може бути застосована при насипах заввишки більше 12 м.
Мал. 22.3. Конструкція ланок залізобетонних труб:
а - круглою; б - круглою з плоскою підошвою; у - овоидальной з плоскою
підошвою; 1, 2 - робоча і кільцева арматура; 3 — хомуты; 4 - арматурна
сітка п'яти; 5 - арматурна спіраль зведення
При споруді водопропускних труб часто застосовують залізобетонні ланки, призначені для колекторів, завдовжки 2...6 м, що мають торцеві ділянки розтрубної форми. Техніко-економічні розрахунки Воронежської філії Гипродорнії показали, що ці труби з довгомірних ланок в порівнянні з трубами із звичайних (коротких) ланок мають наступні переваги: зручність монтажу, істотна економія матеріалів, темпи будівництва підвищуються і так далі Їм були розроблені проектні вирішення водопропускних труб з довгомірних ланок на основі існуючого типового проекту для труб з
Мал. 22.4. Схема труб з довгомірних ланок на жорсткому фундаменті:
1 - довгомірні ланки; 2 - протифільтраційний екран; 3 - щебенево-піщана подушка; 4 - опорний блок з монолітного бетону
Мал. 22.5. Конструкція прямокутних труб із збірних блоків:
1 - блоки перекриття; 2 - стінні блоки; 3 - лоткові блоки; 4 – стик омоноличивания
короткими ланками. Передбачено два варіанти труб: бесфундаментные і на жорстких фундаментах (мал. 22.4). Для цих труб розроблені ланки завдовжки 5 м із звичайного залізобетону з отворами 1,0; 1,25 і 1,5 м, а також із заздалегідь напруженого залізобетону з отворами 1,0; 1,2 і 1,6 м. Для зручності об'єднання ланок на одному їх кінці створюється розтрубне розширення.
Прямокутні ланки труб застосовують при необхідності пропуску щодо великих витрат води, а також при використанні їх як скотопрогонов. Застосовують два різновиди збірних прямокутних труб: замкнуті і незамкнуті.
Замкнута ланка прямокутної труби зручна при монтажі в короткі терміни. Для насипів заввишки до 20 м розроблені ти-повые проекти таких ланок з отворами 2; 2,5; 3 і 4 м Довжина цих ланок при ширині до 4 м прийнята 1 м. Для труб з отвором шириною 4 м, призначених для найбільшої висоти насипу, в цілях зменшення їх монтажної ваги прийнята довжина 0,75 м. У їх стінках з товщиною 13... 30 см, виконаних з гідротехнічного бетону класу В30, застосована робоча арматура періодичного профілю класу А-ii і розподільна арматура класу А-i. Маса ланок складає від 3,5 до 10,3 т. Ланки прямокутних труб укладають на збірні залізобетонні плити або на монолітні фундаменти, що істотно підвищує матеріаломісткість водопропускних труб такої конструкції.
Незамкнуті ланки складаються з двох стінних блоків, одного лоткового і блоку перекриття (мал. 22.5). При споруді труб з цих ланок необхідно влаштовувати монтажні стики, це вимагає застосовувати зварку і виконувати роботи по бетонуванню, що ускладнює роботи і збільшує їх тривалість.
22.3. Конструкції металевих і полімерних труб
В даний час разом із залізобетонними трубами знайшли широке застосування металеві труби як в наший країні, так і за кордоном.
На основі досліджень, виконаних в ЦНІЇС, проектним інститутом Ленгипротрансмост розроблений типовий проект гофрованих труб з діаметром отвору 1,5...3 м; ведеться їх масове будівництво у всіх регіонах країни.
За формою поперечного перетину вони підрозділяються на круг-лые, еліптичні, овоидальные, арочні і мости-труби.
Круглі металеві труби (мал. 22.6) спроектовані для застосування при насипах заввишки до 13 м з гофрованих листів, що сполучаються болтами діаметром 15...20 мм. Матеріалом труб, призначених для звичайних природно-кліматичних умов, може бути конструкційна мідиста сталь мазкі 15 СП, а для труб в північного виконання - низьколегована сталь мазкі 09Г2Д. Розмір гофра складає 50 мм по висоті і 150 мм по довжині при товщині стінки 1,5...2,5 мм. За кордоном іноді застосовують гофровані труби з товщиною стінки до 4,3 мм, що дозволяє їх використовувати при висоті насипу до 20 м.
Для захисту металу від корозії всі елементи труб оцинковують, а на зовнішню поверхню труби після її збірки наносять два шару гарячого бітуму. У лотку труби по периметру дуги кола з центральним кутом 120° укладають шар асфальтобетону так, щоб він розташовувався на 1 см вище за вершину гофра, цинкового покриття, що призначається для захисту, від механічних пошкоджень.
Мал. 22.6. Конструкція сталевої гофрованої труби:
L — Довжина секції труби; L3 - довжина ланки труби; 1 - поперечний (кільце) стик; 2 - подовжній стик; 3 - болти
Металеві гофровані труби влаштовують без фундаментів. При глинистих грунтах кінцеві ділянки труб укладають на спеціальну грунтову подушку, оброблену цементом, а при піщаних грунтах кінцеві ділянки труби спираються на спеціальний блок і влаштовують протифільтраційний екран.
У конструкції труби відсутні оголовки. Русла, що підводять і відвідні, надійно укріплюють в цілях захисту від розмиву, особливо їх вихідна ділянка.
В порівнянні із залізобетонними трубами металеві гофровані труби мають переваги: мала вага елементів, зручність транспортування і складування, простота збірки, вищі темпи будівництва.
В даний час з'явилася можливість застосування в дорожньому будівництві труб з синтетичних полімерних матеріалів (склопластика, полимербетона, полівінілхлориду і поліетилену). Основною позитивною якістю таких матеріалів є їх хімічна стійкість в агресивних середовищах і водонепроникність, недоліком вважається схильність до старіння, тобто до зміни физико-механических властивостей в часі. Крім того, поки труби з полімерних матеріалів значно дорожчі, ніж з традиційних будівельних матеріалів.
У 1970-х роках був розроблений проект і здійснено будівництво круглих водопропускних труб з полиэфирного склопластика з наповнювачем з скловолокна. У конструкціях цих труб з отвором 1; 1,5 і 2 м був застосований гофрований лист завтовшки 3... 8 мм з двома типоразмерами гофр: 139 х 50 і 194 х 70 мм. Труба з отвором 1 м була виконана з трьох гофрованих елементів, а труби з отворами 1,5 і 2 м - з чотирьох.
Відомі приклади виконання водопропускних труб з полимербетона. Конструктивно вони виконуються аналогічно трубам із звичайного бетону з плоскою підошвою. Довжина їх ланок 2... 3 м. Їх зазвичай укладають на подушку з піщано-гравійної або піщано-щебеневої суміші, а за наявності крупних або середньозернистих пісків - безпосередньо на сплановану підставу.
За кордоном останнім часом знаходять застосування полімерні труби з полівінілхлориду (ФРН) і поліетилену (США і Великобританія).
По характеру статичної роботи під навантаженням полимербетонные труби займають середнє положення між жорсткими трубами і гнучкими.