Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

водопропускные трубы АД(круглые)

.pdf
Скачиваний:
185
Добавлен:
14.02.2015
Размер:
370.23 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический

университет им. И. И. Ползунова»

Г.С. Меренцова

ВОДОПРОПУСКНЫЕ ТРУБЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Учебно-методическое пособие

Изд-во АлтГТУ Барнаул ∙ 2011

УДК 625.7

Меренцова, Г. С. Водопропускные трубы автомобильных дорог / Г. С. Меренцова, Алт. гос. техн. ун-т им. И. И. Ползунова. – Барнаул : Изд-во АлтГ-

ТУ, 2011. - 23 с.

В учебно-методическом пособии рассмотрено проектирование водопропускных труб на автомобильных дорогах с учетом местных условий. Приведены особенности проектирования водопропускных труб на косогорах. Представлен порядок расчета длины водопропускной трубы.

Учебно-методическое пособие рекомендовано студентам дневной и заочной форм обучения специальности 270205 «Автомобильные дороги и аэродромы» при изучении дисциплин «Технология и организация строительства автомобильных дорог» и по курсовому и дипломному проектированию. Структура и содержание учеб- но-методического пособия соответствуют образовательному стандарту высшего профессионального образования ГОУ ВПО АлтГТУ.

Рассмотрено и одобрено на заседании кафедры

"Строительство автомобильных дорог и аэродромов"

протокол № _3_ от _8.11.2011г_

2

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ …………………………………………………..... 4

 

 

 

6

2

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ..................................

 

3

МЕСТНЫЕ УСЛОВИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ ТРУБ НА ТРАССЕ ПРО-

ЕКТИРУЕМОЙ ДОРОГИ ……………………………………………….

10

4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ТРУБЫ ……………………………………….. 12

 

5

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРУБ НА КОСОГОРАХ……

14

6

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРУБ …………........ 18

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………......

 

Приложение А - Расход материалов и объемы основных работ ………….......

 

3

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

В настоящее время при проектировании водопропускных труб под насыпями на дорогах, в том числе и на сельских внутрихозяйственных, применяются различные конструкции труб. Водопропускная труба – это искусственное сооружение, предназначенное для пропуска ливневых вод или небольших постоянно действующих водотоков и имеющее над собой земляную засыпку. Трубы используются для пропуска поверхностных вод в кюветах на пересечении дорог в одном уровне и на съездах, а также в качестве путепроводов тоннельного типа, скотопрогонов и др.

По форме сечения трубы бывают круглые, прямоугольные, овоидальные, сводчатые, трапецеидальные и треугольные.

Материалами для их постройки служат: камень, бетон, железобетон, металл и др. В настоящее время на местных дорогах строят только сборные железобетонные круглые и прямоугольные трубы или сборно-монолитные прямоугольные, в которых перекрытие железобетонное сборное, стенки и фундамент

– монолитные бетонные или каменные.

При проектировании дороги, особенно при малой высоте насыпи, часто приходится выбирать одно из искусственных сооружений – малый мост или трубу. При сравнении технико-экономических показателей мостов и труб, имеющих незначительное отличие, следует отдавать предпочтение трубе, так как:

-устройство трубы в насыпи не нарушает непрерывности земляного полотна и однообразия дорожного покрытия, улучшает эксплуатационные качества и безопасность движения на дороге;

-эксплуатационные расходы на содержание трубы значительно меньше, чем малого моста;

-трубы меньше, чем мосты, чувствительны к возрастанию временных нагрузок, и при высоте засыпки над трубой более 2 м влияние их на трубу снижается, а затем, по мере увеличения этой высоты, практически не оказывает никакого влияния;

-динамическое воздействие временных нагрузок гасится в теле насыпи и не передается на трубу;

-высота трубы не зависит от высоты насыпи, длина ее увеличивается с ростом высоты насыпи при почти постоянных размерах сечения;

-водопропускная способность труб выше пропускной способности мостов малых отверстий;

-современные конструкции труб при любых высотах насыпи требуют меньшего расхода материалов, чем малые мосты, следовательно, и стоимость их меньше.

Следует учитывать, что для устройства трубы требуется высота насыпи, превышающая 1,5–2,0 м; труба может заиливаться и не работать полным отверстием, что приводит к образованию подпора перед насыпью и затоплению сельскохозяйственных угодий. Иногда в населенных пунктах с эстетических и других соображений чаще строят мосты.

4

Конструкция трубы (рисунок 1) состоит из средней части, входного и выходного оголовков. По длине труба делится на секции и звенья. Длина секции зависит от грунтовых и производственных условий, но не должна превышать 5 м. Между секциями устраивают деформационные швы толщиной 3 см для предотвращения излома трубы от неравномерной осадки.

Рисунок 1 – Основные элементы трубы

Основная часть трубы – звенья, одинаковые по всей длине трубы, за исключением входных. Длина звеньев обычно назначается равной 1 м и не превышает 1,5 м. В отдельных случаях длина звеньев может быть 3–5 м. При длине звеньев 3 м и больше их необходимо проверять на изгиб и по деформациям вдоль трубы. Между звеньями устраиваются деформационные швы толщиной 1 см. Для предотвращения просачивания воды из трубы в насыпь на поверхность трубы, соприкасающейся с грунтом насыпи, наносят специальную гидроизоляцию, а швы заделывают раствором.

При входе и выходе из трубы устраивают оголовки (рисунок 2), которые плавно вводят поток в трубу и выводят его, снижают сопротивление движению воды и повышают пропускную способность трубы, а также уменьшают опасность размыва насыпи и русла. Оголовки и звенья часто устраиваются на фундаментах. Из-за большего промерзания грунта в начале трубы, чем в ее середине, а также для предотвращения подмывов под оголовками фундаменты делают более глубокого заложения, чем под остальной частью трубы. Для лучшего ввода потока в трубу во входных оголовках обычно устраивают повышенные

5

звенья. Для круглых труб вместо повышенных делают конические звенья. У выходного оголовка могут быть цилиндрические звенья, но в целях унификации конструкций входного и выходного оголовков их часто делают с коническими звеньями.

Рисунок 2 – Типы оголовков: а) портальный, б) коридорный, в) раструбный, г) воротниковый

У входа в трубу и выхода из нее русло водотока защищают от размыва специальным укреплением (уложенными плитами, мощением), на выходе после укрепления устраивают рисберму – углубление, заполненное камнем. Рисберма предотвращает размывы при больших скоростях, создающихся потоком при выходе из трубы. Дно трубы оформляют в виде лотка, имеющего продольный уклон.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ

При проектировании водопропускных труб независимо от назначения строящейся дороги выполняются:

-разработка общей схемы водопропускных сооружений на трассе проектируемой дороги;

-определение площадей бассейнов и их основных характеристик;

-размещение труб в плане, продольном и поперечном профиле;

-выбор и назначение основных размеров и конструкций труб, рациональных для данного объекта проектирования;

-определение притока воды (расхода и объема стока), а также водопропускной способности труб и их гидравлических характеристик;

-выбор и назначение типов укреплений труб, подводящих и отводящих ру-

сел;

-разработка плана организации работ и водоотвода в период строительства

иопределение объемов работ.

В пересеченной местности, когда трубу приходится устраивать для пропуска быстрых периодических водотоков, возможно образование наносов перед входными отверстиями труб или в начале их. Это увеличивает подпор воды перед трубой, что может привести к насыщению насыпи водой. Во избежание этого трубу следует проектировать с тем же уклоном, который имеет естественный поток, а подводящее русло очищать от грунта, способного размываться.

6

Для распределения сосредоточенного давления от колес автомобиля, смягчения динамического воздействия подвижной нагрузки на трубу и создания однообразного покрытия толщина засыпки над звеньями или секциями труб под насыпями должна быть не менее 0,5 м, считая от верха трубы до бровки дорожного полотна (рисунок 3).

Рисунок 3 – Наименьшая высота насыпи в месте укладки трубы

В связи с этим наименьшая высота насыпи (рабочая отметка) Н в местах укладки трубы может быть получена из условия

Н=d=δ+0.5

(1)

где d – внутренний диаметр трубы, м; δ – толщина трубы вверху или толщина звена, м; 0,5 м – наименьшая толщина засыпки под трубой.

Продольный уклон трубы должен соответствовать уклону лога и быть не меньше критического для предотвращения от заиливания отверстия из-за малых скоростей течения воды. Во многих случаях трубам придают уклон больше критического, что позволяет регулировать скорость потока на ее выходе. Это дает возможность регулировать скорость течения и глубину воды в трубе, а также назначать укрепление выходного русла. При расположении труб на косогорах с большими уклонами следует устраивать гасители энергии воды в виде водобойных колодцев, стенок и др.

Отметка лотка (дна) трубы назначается с учетом строительного подъема, который предотвращает застаивание воды на лотке после осадки звеньев и обеспечивает необходимый уклон трубы. Строительный подъем трубы устанавливается на дуге круга в зависимости от грунтов основания и высоты насыпи. При грунтах основания гравийных, галечниковых, песках крупных, средних и мелких, плотных и средней плотности стрела дуги круга равна i/gg высоты насыпи; при супесях, суглинках, глинах плотных и средней плотности – 1/40 высоты насыпи. Отметка лотка у входа должна быть выше самой высокой точки строительного подъема, что предотвращает застой воды перед трубой.

7

Рисунок 4 – Схемы работы трубы в режиме протекания: а – безнапорном; б – полунапорном; в – напорном

Режим протекания воды в трубе может быть: безнапорный, полунапорный и напорный (рисунок 4). Для дорог местного значения, внутрихозяйственных сельских и др. дорог рекомендуются трубы с безнапорным режимом протекания воды. При одном и том же расходе воды напорную трубу можно сделать меньших размеров, а следовательно, более экономичной, чем безнапорную.

При безнапорном режиме вода заполняет не все сечение трубы (рисунок 4,

а).

При полунапорном режиме вода при входе заполняет все сечение, а на некоторой части длины трубы и у выхода имеет свободную поверхность (рисунок

4, б).

При напорном режиме (рисунок 4, в) вода на всем протяжении трубы заполняет полное сечение.

При напорном и полунапорном режиме работы трубы существует опасность сильной фильтрации воды в насыпь, поэтому требуется обеспечить водонепроницаемость швов между звеньями трубы, устойчивость насыпи от напора воды перед трубой и устройство фундаментов.

На местных сельских дорогах при напорном и полунапорном режиме работы трубы существует опасность затопления сельскохозяйственных угодий, находящихся перед трубой, а также заиливание, а иногда и заболачивание с верховой стороны лога. В связи с этим такие режимы работы трубы не рекомендуются.

8

Переход от безнапорного режима к полунапорному и напорному происходит при отношении глубины подпертой воды Н перед входом в трубу к высоте входного отверстия α, равного 1,16. Глубина подпертой воды Н при полунапорном и напорном режиме не должна превышать 4м.

Расчет на воздействие водного потока и назначение высоты насыпи с учетом подпертого уровня воды производится по расчетным расходам. Для труб и насыпей на дорогах IV и V категорий, а также на внутрихозяйственных дорогах вероятность превышения расчетного расхода принимается 3 %, т. е. на расход, повторяющийся один раз в 30 лет. Высота насыпи при расчетном расходе с учетом подпертого уровня воды Н принимается с запасом для безнапорного режима не менее 0,5 м, а для напорного и полунапорного – 1 м.

Отверстие труб назначается из условия пропуска наибольшего расчетного расхода, который определяется при помощи гидравлических расчетов. Отверстие трубы, как правило, назначается не менее 1 м, а при длине трубы более 20 м – не менее 1,25 м. На местных и внутрихозяйственных дорогах допускается применять трубы с отверстием 1 м при длине не более 20 м; 0,75 м – при длине не более 15 м, а на съездах 0,5 м.

Если для пропуска расчетного расхода водотока одного отверстия трубы мало, устраиваются двух- и трехочковые трубы, хотя одноочковые большего сечения экономичнее многоочковых, составленных из звеньев меньшего диаметра.

В безнапорных трубах пропуск наибольшего расчетного расхода обеспечивается, если возвышение высшей части внутренней поверхности трубы под поверхностью воды в трубе будет: для круглых труб – не менее 1/4, для прямоугольных высотой до З м – не менее 1/6 высоты трубы в свету.

При этом необходимо учитывать, что в начале трубы имеется перепад уровня воды. Если назначить высоту трубы с выполнением приведенного условия для начала трубы, то на большей части ее длины высота будет недоиспользована, что неэкономично. Здесь существуют такие приемы проектирования, особенно выгодные для полунапорного и напорного режимов работы трубы (рисунок 5);

-оголовок принимается специальной формы, перепад выводится за пределы трубы (рисунок 5, а), а звенья трубы делают меньшей высоты исходя из глубины воды после перепада;

-в начале прямоугольной трубы устраивают одно или два звена увеличенной высоты (рисунок 5, б);

-первое звено предусматривают коническим (рисунок 5, в).

Рисунок 5 – Схемы расположения перепада в безнапорных трубах:

а– при выносе оголовка за пределы трубы; б – при повышенном звене;

в– при коническом звене

9

Водопропускные трубы под насыпями допускается располагать при любых сочетаниях профиля и плана трассы, отвечающих условиям наиболее благоприятного пропуска водотока через трубу.

Как правило, ось строящейся трубы располагают под прямым углом к оси дороги, однако можно применять и косые трубы, которые способствуют лучшему пропуску водотока через трубу.

3 МЕСТНЫЕ УСЛОВИЯ РАСПОЛОЖЕНИЯ ТРУБ НА ТРАССЕ ПРОЕКТИРУЕМОЙ ДОРОГИ

Трубы располагают в самых низких местах дороги, в местах пересечений автомобильных дорог с ручьями, оврагами, балками, которые на продольном профиле определяются наименьшей черной отметкой (отметкой земли). Выбор места сооружения трубы зависит от очертания тальвега (русла) в пересечении его автомобильной дорогой. Для обеспечения нормальной эксплуатации дороги

кводопропускным трубам предъявляются следующие требования:

-трубы должны обеспечивать беспрепятственное движение автомобилей в любое время года;

-трубы должны пропускать паводки или ливни вероятности превышения соответствующей категории дороги;

-трубы следует проектировать только по типовым проектам из унифицированных сборных элементов промышленного изготовления;

-генеральные размеры труб должны определяться только на основе гидрогеологических и гидравлических расчетов;

-для снижения высоты насыпи разрешается устройство многоочковых

труб;

-не устраивать трубы, особенно круглые на постоянных водотоках, при наличии ледохода и корчехода, а также в местах возможного образования наледей.

Водопропускные трубы на трассе проектируемой автомобильной дороги располагают в зависимости от местных условий. При наличии двух и более лощин с пологими склонами, находящимися близко одна от другой, целесообразно сделать соответствующий водоотвод и пропустить воду из двух или даже трек логов в одну трубу. Обычно водоотвод делается в виде канав, которые подводят воду с соседних логов к трубе или же отводят ее для спуска в сторону. Следует избегать соединения логов водоотводными канавами на косогорах для постройки одной трубы, особенно в тех случаях, когда крутизна заграждаемого лога значительная, а высота насыпи низкая.

От постройки трубы можно отказаться:

-если лог (лощина) расположен вблизи седловины, и воду можно отвести канавами в обе стороны от проектируемой дороги;

-при бассейнах площадью до 1 км2, песчаных почвах и высоких насыпях допускается глухая пересыпка больших логов. В этом случае следует учитывать зону дополнительного подтопления особенно в районе населенных пунктов, животноводческих ферм и пахотных земель.

10