водопропускные трубы АД(круглые)

Характерным является устройство трубы в широких лощинах, имеющих пологие уклоны. В этом случае засыпка трубы грунтом не менее чем на 0,5 м может вызвать значительное увеличение высоты насыпи, а условие плавного сопряжения уклонов дороги приводит к большим объемам работ. В целях снижения стоимости строительства в месте устройства трубы делают искусственное заглубление русла (рисунок 6), которое начинается примерно на 10–20 м выше трубы.

Рисунок 6 – Заглубление дна трубы при плоском логе

Этот прием применим в случае, когда ниже по логу имеется резкое понижение и можно избежать заиливания, проложив искусственное русло по логу до места, где уклоны больше уклона лога.

Трубу на каменистых грунтах или откосах лога из плотных глин можно выносить на склон лога (лощины, долины). Таким размещением трубы можно добиться уменьшения ее длины. Однако такое решение имеет ряд недостатков: подтопляется низ насыпи при интенсивных ливнях; возможно подтопление сельскохозяйственных угодий; возможно заиливание, заболачивание площадей с верховой стороны насыпи.

Продольную ось трубы необходимо располагать перпендикулярно к оси дороги, что позволяет уменьшить длину трубы и обеспечить плавный вход потока в нее. Это наиболее выгодное пересечение, так как труба будет иметь наименьшую длину и, следовательно, стоимость.

По возможности следует стараться совместить ось трубы с направлением течения воды в логе. Этим достигается благоприятное протекание паводкового расхода воды в трубе и др. Совмещения оси трубы с направлением течения воды можно достичь несколькими способами:

-косое пересечение оси дороги трубой. В этом случае условия протекания воды будут наиболее благоприятные, но длина трубы увеличится;

-спрямление извилистых русел по длине;

При значительном расходе и узком логе более подходящим является косое пересечение. При устройстве же в этих условиях отводящего и спрямляющего русел возникает угроза размывов и засорения трубы наносами. Косые трубы применяются при технико-экономическом обосновании.

При значительной крутизне логов могут образоваться большие скорости воды в подводящих и отводящих руслах. Чтобы не допустить размывов, поток воды в трубе регулируется устройством креплений русел, перепадами или быстротоками с водобойными колодцами. Быстроток или ступенчатые перепады могут устраиваться и внутри трубы.

11

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЛИНЫ ТРУБЫ

При определении длины трубы следует учитывать ширину земляного полотна, высоту насыпи, крутизну откосов, уклон трубы и ее конструкцию. Сперва длину труб определяют приближенно по формулам, а затем уточняют с учетом длины звеньев и оголовков.

Длина круглой трубы, как наиболее применяемой на строительстве дорог, в том числе местных и внутрихозяйственных, состоит из верховой L1 и низовой L2 длин без длины оголовков (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема для определения длины трубы

При составлении формул принята крутизна откосов 1:1,5 и высота насыпи до 6 м (6 + d), что соответствует наиболее распространенным условиям применения круглых труб. При высоте насыпи более 6 м следует учитывать крутизну откосов 1:1,75. Длина трубы определяется по формуле

(2)

где L1 – длина верховой части трубы, м, определяемая по формуле

(3)

L2 – длина низовой части трубы, м, определяемая по формуле

(4)

Mвх – длина лотка входного оголовка, м; Мвых – длина лотка выходного оголовка, м; В – ширина земляного полотна, принимаемая 8, 10 или 12 м; Н – высота насыпи от бровки до лотка трубы по оси дороги, принимаемая для труб диаметром 0,75 м от 1,35 до 4 м; диаметром 1 м – от 1,6 до 7,0 м; диаметром 1,5 м – от 2,14 до 9,0 м; d – диаметр трубы, м; δ – толщина трубы вместе с изоляцией, м; i – уклон трубы, принимаемый равным критическому (от 0 до 60 ‰), m – толщина портальной части оголовка, м.

Длину труб другой формы определяют аналогично, но с учетом особенностей их конструкции. Например, ориентировочная длина безоголовочной трубы определяется по формуле

(5)

где В – ширина насыпи поверху, м; Н – высота насыпи, считая от низа трубы, м; d – внутренний диаметр трубы, δ – толщина стенки трубы, м; с – добавка до кратности длины трубы, равной 1 м.

12

Фактическую (окончательную) длину круглой трубы в соответствии с необходимым количеством нормальных звеньев, размерами оголовков и швов можно определить по таблице 1.

Таблица 1 – Фактическая длина круглых труб, м, с учетом швов и одного конического звена у входного оголовка

Пример. Определить фактическую длину бесфундаментной трубы диаметром 1 м, толщиной стенок δ 0,12 м, портальной части оголовка m = 0,16 м, с коническим входным и нормальным (выходным) звеньями и установить количество нормальных звеньев в трубе при ширине насыпи В = 10 м, высоте Н = 3,6 м, уклоне i = 10 ‰; ось трубы по отношению к оси дороги в плане расположена под углом 70°.

Вычисление теоретической длины трубы: а) длина верховой части трубы

б) длина низовой части трубы

Учитывая косину (таблица 2) при k = 1,06 для угла 70°

L1 = 8,67 · 1,06 = 9,19 м; L2 = 8,93 · 1,06 = 9,46 м.

Таким образом, теоретическая длина трубы

Lтр = L1 + L2 = 9,19 + 9,46 == 18,65 м.

13

По таблице 1 находим ближайшее (большее) значение фактической длины Lтр = 19,23 м. Ей соответствуют 17 нормальных звеньев при общей длине трубы понизу с оголовками 22,48 м.

Уточненная длина верховой части трубы будет:

поверху – (19,23–0,27) : 2 = 9,48 м;

понизу 9,48 + 0,27 = 9,75 м, где 0,27 = 9,46–9,19 – разность между низовой и верховой частями трубы.

Примечания: 1. Для труб диаметром 1 и 1,5 и приняты раструбные оголов-

ки

2.Толщина швов между звеньями принята 1 см

3.Длина оголовков для труб диаметром 1 м с нормальным входным и выходным звеньями равна 1,47 м При применении на входном оголовке конического звена длина оголовка 1,78 м

4.Для труб диаметром 1,5 м длина оголовка с коническим звеном 2,74 м, выходного с нормальным звеном – 2,26 м.

5.Толщина портальной части оголовка – 16 см

Таблица 2 – Значения коэффициента увеличения длины трубы k в зависимости от угла пересечения продольной оси трубы к оси дороги α

Длина трубы с оголовками будет получена, если к ее длине поверху добавить длину лотка входного оголовка, равную 1,78 м

L'1 = 9,48 + 1,78 = 11,26 м.

Длина низовой части с оголовками будет

L'2 = 9,75 + 1,47= 11,22 м,

где 1,47– длина лотка выходного оголовка с нормальным звеном, м.

С конструктивной стороны длина трубы должна быть такой, чтобы можно было уложить целое число сборных блоков или равное количество секций при монолитных трубах.

5 ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТРУБ НА КОСОГОРАХ

При прокладке дороги в условиях пересеченной местности для обеспечения водоотвода трубы приходится устраивать на косогорах. К косогорным обычно относят трубы, устраиваемые на местности с поперечным уклоном бо-

14

лее 20 ‰, имеющие на входе специальные устройства для гашения энергии потока. В большинстве случаев трубы на косогорах располагают на значительных уклонах, поэтому скорости потока воды перед трубой, в самой трубе и на выходе большие. Таким образом, назначение трубы – не только пропускать расчетный расход, но и гасить энергию воды во избежание разрушения лотка и низовой части русла.

Для сооружения косогорных труб применяют такие же типовые конструктивные элементы, как и для сооружения обычных труб (рисунок 8).

Рисунок 8 – Конструкция косогорной трубы:

1 – укрепление русла на входе, 2 – звенья трубы, 3 – шов между звеньями, 4 – фундамент секции, 5 – быстроток

Лотки в трубе для гашения энергии воды могут устраиваться следующих типов:

- в виде перепадов (рисунок 9, а). При этом уклон лотка принимается равным естественному уклону лога или косогора, не превышающему 12,5 %. Перепады делают в виде ступенек, длина и высота которых колеблется в больших пределах и достигает 80–100 см. Перепады лотка и уступы в фундаменте совпадают. Длины ступенек определяются таким расчетом, чтобы скорость в трубе не превышала допустимую по гидравлическим расчетам. При ступенчатом расположении звеньев или секций строятся круглые трубы и прямоугольные. Величина ступени назначается с учетом местных условий, уклона и размера трубы. Необходимо обращать внимание на высоту трубы в свету над ступенью там, где эта высота значительно уменьшается; в виде быстротока (рисунок 9, б), т.е. наклонно в соответствии с уклоном местности. При уклонах лога более 12,5 % лоток устраивают с совпадающим с естественным уклоном местности или близким к нему. Энергия воды при выходе из трубы гасится с помощью водобойных колодцев. Оголовки в таких трубах располагают горизонтально, что упрощает конструкцию оголовков и увеличивает устойчивость трубы. Наклонную часть трубы и оголовочные звенья сопрягают монолитной обоймой. В качестве наклонных могут быть использованы круглые трубы, прямоугольные с быстротоком устраивать на косогорах не допускается.

15

под сооружение у подводящего русла и входного оголовка. При такой конструкции трубы значительно сокращаются объемы земляных работ по устройству фундаментов; отпадает необходимость применения конструкции звеньев повышенной несущей способности, укладываемых со стороны низовой бровки насыпи; значительно уменьшается длина трубы на косогоре; отпадает необходимость в устройстве гасителей водной энергии на выходе из трубы и устраивается только консольный водосброс или укрепление откосов. Кроме того, упрощается устройство трубы.

Рисунок 10 – Тип косогорной трубы по проекту Ленгипрогрансмоста на столбчатом фундаменте с консольным водосбросом:

1 – консольный водосброс; 2 – каменная берма; 3 – буровые сваи-столбы

При расчете труб на косогорах следует проверить их на устойчивость против опрокидывания и сдвига. Устойчивость трубы обеспечивается за счет устройства контрфорса или монолитной обоймы. При расчете предполагается, что труба стремится сдвинуться вдоль откоса, заставляя работать контрфорс на опрокидывание и скольжение. Условие устойчивости контрфорса против опрокидывания определяется по формуле

(6)

где Мопр и Мпред – соответственно расчетные опрокидывающий и предельный моменты; m – коэффициент условия работы, принимаемый для фундаментов на скальных основаниях 0,8, на нескальных – m = 0,7.

Условие устойчивости контрфорса против сдвига (скольжения) определяется по формуле

(7)

где Тсдв и Тпред – соответственно расчетная и предельная сдвигающие силы; m – коэффициент условия работы, равный 0,8.

Предельная величина сдвигающей силы воспринимается силой трения

(8)

где Ψ – коэффициент трения контрфорса по грунту, принимаемый:

17

Для глин и скальных грунтов с смыливающей поверхностью (глинистые известняки, сланцы и т. д.) во влажном состоянии………..0,25

То же, в сухом состоянии……………………………………………0,31

Для суглинков и супесей…………………………………………….0,3

Для песков…………………………………………………………….0,4

Для гравийных и галечниковых грунтов…………………………...0,5

Для скальных грунтов……………………………………………….0,6

ΣΡi сумма сил, действующих перпендикулярно к подошве.

Если , требуется увеличить сопротивление скольжению, устроив выступы в фундаменте трубы или увеличив вес контрфорса.

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТРУБ

Применительно к любой проектируемой дороге необходимо разработать и рассмотреть несколько вариантов продольных и поперечных профилей дорог и расположения водопропускных труб на местности. Необходимо сравнить как сооружения с различными отверстиями и при разных высотах насыпей, так и комплекс сооружений на данном участке строящейся дороги.

Технико-экономические, показатели принимаемых решений по устройству труб должны способствовать повышению эффективности и улучшению качества строительства, а также обеспечивать надежность сооружения; снижение материалоемкости по сравнению с другими конструкциями труб, которые можно применить в данных условиях; снижение стоимости и трудоемкости строительства.

На трассе проектируемой дороги целесообразно применять возможно меньшее число типов водопропускных труб, что способствует индустриализации строительства и качественному его ведению. При выборе оптимальных отверстий труб рекомендуется применять: одноочковые круглые трубы, которые имеют меньшую стоимость, чем многоочковые или прямоугольные трубы той же водопропускной способности;

при недостаточной водопропускной способности круглой трубы овоидальные или прямоугольные трубы такого же отверстия, как и круглая труба, пропускная способность которых выше;

многоочковые трубы, если высота насыпи недостаточна для размещения трубы нужного отверстия, либо когда наибольшее отверстие труб данной конструкции оказывается недостаточным для пропуска расчетного расхода. Например, по водопропускной способности требуется круглая труба отверстием 1,5 м. Для нее необходима высота насыпи не менее 2,5 м, фактически ее высота 1,8 м, тогда располагают двухочковую трубу отверстием 1,0 м.

18

Список литературы

1.СНиП 2.05.02 – 85 Автомобильные дороги / Госстрой СССР – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

2.СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы»

3.СНиП 3.01.01 – 85 Организация строительного производства/Госстрой

СССР – М.: Стройиздат, 1985

4.СНиП 3.02.01 – 87 Земляные сооружения, основания и фундаменты. – М.: Стройиздат, 1987.

5.СНиП 3.04.01 – 87 Изоляционные и отделочные покрытия ЦНИИОМТП.

–М.: Стройиздат, 1987.

6.СНиП 3.06.04 – 91 Мосты и трубы. – М.: Стройиздат, 1991.

7.Инструкция на изготовление, строительство и засыпку сборных бетонных и железобетонных водопропускных труб.

8.Инструкция по гидроизоляции проезжей части и устоев железнодорожных мостов и водопропускных труб. ВСН 32 – 60 / Минтрансстрой СССР. – М.: Оргтрансстрой 1960.

9.Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб. ВСН 176-78/Минтрансстрой СССР. – М.: 1979. – 130с.

10.Карты трудовых процессов на устройство сборных водопропускных железобетонных труб / Минавтодор РСФСР. – М.: Транспорт, 1983. – 48 с.

11.Сборник схем операционного контроля качества дорожно-мостовых работ. Часть 2. Сборник типовых схем операционного контроля качества строительства малых искусственных сооружений/ Минавтодор РСФСР; Росдоргтех-

строй. – М.: 1988.-39с.

12.Изыскание и проектирование автомобильных дорог: Справочник инже- нера-дорожника / Под ред. О.В. Андреева. – М.: Транспорт, 197. – 559 с.

13.Водопропускные трубы под насыпями / Под ред. О.Я. Янковского. – М.: Транспорт, 1982.

19

Приложение А

Расход материалов и объемы основных работ

Таблица A-1 – Расход материалов и объемы основных работ на устройство 1 м погонной длины круглых унифицированных железобетонных труб без оголовков

20