3. Проектирование дренажа в выемке

1. Общие положения

При проектировании и расчете дренажа и его элементов обычно решают следующие основные вопросы:

• выбор типа дренажа и места его заложения;

• расчет глубины заложения дренажа и уточнение его типа;

• проектирование трассы и продольного профиля дренажа;

• расчет расхода воды в дренаж;

• гидравлический расчет дренажа (подбор дрены и расчет дрени­рующего заполнителя).

Тип дренажа и место его заложения выбирают на основе ана­лиза данных геологического и гидрогеологического обследований, на­значаемых сроков осушения, экономических соображений и дру­гих данных технико-экономического характера.

Чаще всего дренажи проектируют в выемках с целью понижения уровня подземных вод под основной площадкой земляного полот­на или для перехвата этих вод, выходящих на откосы. В последнем случае обычно закладывают откосные дренажи (рис. 3.11). Для осушения основной площадки устраивают подкюветные или закюветные дренажи, которые могут быть односторонними или двусторон­ними (рис. 3.11).

Рис. 3.11 Типы дренажей а) – откосный перехватывающий дренаж; б) – подкюветный дренаж; в) – закюветный дренаж

В рамках курсового проекта тип и место заложения дренажа указано в задании, а при выполнении задания необходимо определить глубину заложения дренажа, рассчитать расход воды в дренаж (дебит дренажа), подобрать диаметр дрены.

2. Расчет глубины заложения дренажа

Глубина заложения двустороннего совершенного подкюветного дренажа определяется из условия обеспечения его нормального функционирования в зимний период при промерзании грунта до наибольшей расчетной глубины промерзания Z₁₀ (в м, приведена в задании) за 10-лет­ний период наблюдения за данным участком эксплуатируемой же­лезной дороги. В соответствии с обозначениями, показанными на рис. 3.12, глубину дренажа h (в м) отсчитываемую от дна кювета до дна прорези, определяют по формуле

где е — величина возможного колебания уровня капиллярных вод и глубины промерзания (обычно 0,24-0,25 м) а_кп — величина капиллярного подъема воды над кривой де­прессии, приведена в задании; f — стрела изгиба кривой депрессии в м; h₀ — расстояние по вертикали от верха трубы до дна дренажа (обычно 0,3-0,4 м); b — расстояние по вертикали от дна кювета до верха бал­ластной призмы (складывается из размеров: глубины кювета и полной толщины балластного слоя).

Рис. 3.12 Расчетная схема подкюветного двустороннего несовершенного дренажа: 1 — глинобетон; 2 - граница промерзания; 3 - граница зоны капиллярного поднятия; 4 — кровля водоупора.

Стрелу изгиба f определяют из уравнения

где m_o — расстояние от стенки траншеи до оси пути (рис. 3.12);

I_o — средний уклон кривой депрессии, принимаемый в соответствии с заданием.

Глубина заложения одностороннего несовер­шенного подкюветного дренажа определяется по той же формуле, но с учетом того, что отдельные величины, вхо­дящие в эту формулу, имеют новые значения. Все размеры в рассматриваемом случае откладывают по расчет­ной вертикали, проходящей через точку, отстоящую от дальнего конца шпалы по отношению к дренажу на расстоянии 0,25—0,5 м (рис. 3.13). Такой порядок измерения расчетных величин принят для предупреждения выпучивания грунта под дальним концом шпалы в период отрицательных температур.

Рис. 3.13 Расчетная схема одностороннего несовершенного дренажа: 1 — глинобетон; 2 — граница промерзания; 3 — граница зоны капиллярного поднятия

Стрелу изгиба находят приближенно из уравнения:

Расстояния m₁ и m₂ показаны на рис. 3.13. Значения остальных расчетных величин устанавливают в соответ­ствии с изложенными выше рекомендациями.

Глубина заложения несовершенного закюветного дренажа определяется также. Но в связи с выносом оси дренажа за пределы кювета величина b по­лучает новое значение, которое должно быть учтено.