книги из ГПНТБ / Поляков, А. В. Водоотвод на дорогах

40

котлованы, вокруг которых устраивают земляные валики, для то­ го чтобы преградить доступ воды с окружающей местности (р и с .25). В качестве испарительных бассейнов могут служить специально сделанные котлованы, естественные поникенности, резервы и ста­ рые использованные карьеры. В указанные емкости и отводится

/ - /

-------------У(У7

— — 0,005

Р ис.25. Схема устройства испарительных бассейнов

вода от земляного полотна. Вода из испарительных бассейнов частично впитывается в грунт и частично испаряется. Басоейны устраиваются в стороне от дороги, на расстоянии не менее чем 20 ы от земляного полотна. Емкость одного бассейна не должна превышать 200 - 300 м^. Бассейны закладываются глубиной до 1,5 м. Уровень воды в бассейне должен располагаться на 0,6 м ниже отметки бровки земляного полотна. Испарительные бассей­ ны целесообразно устраивать в районах с большим испарением, с малым количеством осадков и с оильными ветрами. Для устрой­ ства испарительных бассейнов требуется дополнительный отвод

земли. В районах о большим количеством осадков и слабым испа­ рением (северная и центральная части Европейской территории

СССР) при слабоводопроницаемых грунтах устройство испаритель­ ных бассейнов нецелесообразно. В этих условиях бассейны спо­ собствуют заболачиванию местности и при отсутствии ухода за ними зарастают, становясь источниками засорения прилегающих полей. Учитывая изложенное о бассейнах, на участках дорог

41

с затрудненным водоотводом всегда следует отремиться проекти­ ровать земляное полотно л насыпи.

Возведением насыпей устраняется необходимость в устройстве около дороги канав и испарительных бассейнов.

При проектировании испарительных бассейнов их емкость опре­ деляется расчетом. Для водосбора и испарительного бассейна за какой-либо промежуток времени составляется уравнение водного баланса. Поступление воды в бассейн приравнивается к расходу воды из бассейна. Поступление определяется величиной стока с водосбора, а расход - испарением и фильтрацией из баооей-

на. В соответствии с уравнением водного баланса находятся не­ обходимая площадь и средняя глубина бассейна. Если бассейн располагается в естественной пониненности рельефа, го максималь­ ная глубина басоейна может быть принята равной удвоенной средней глубине.Опорожнение бассейна предполагается в расчетах к концу взятого промежутка времени. За расчетный период опорожнения бассейна может приниматься период между отдельными дождями, период, равный одному или нескольким месяцам и , наконец, го­ дичный период. В последнем случае бассейны рассчитываются по

Если опорожнение бассейна предполагается за период не бо­ лее одного месяца (например, за-период между дождями), то из уравнения водного баланса, составленного за этот же период, следует:

- необходимая площадь бассейна

Н- слой выпавших осадков, м;

Н- слой воды, расходуемый на испарение за расчетный пе­ риод, м;

ства испарительных бассейнов. Сведения об осадках обычно при­ нимаются по данным метеостанций или климатологических справоч­ ников. Величину испарения за небольшие промежутки времени (ме­ нее месяца) можно подсчитать по формулам С.И.Руденко или Б.В.По­ лякова. Слои испарения о водной поверхности за отдельные меояцы можно принять по данным Б.Д.Зайкова. Испарение оо снегового покрова достигает 20 - 30% от месячных оумм осадков. Коэффи­ циенты отока и олои потерь воды на фильтрацию могут быть полу­ чены опытным путем, заливанием в поле небольших площадок,или приняты в виде осредненных величин по литературным данным.Ориен­ тировочно коэффициент отока для грунтовых водосборов можно при­ нижать: при отоке снеговых (талых) вод 0,8 - 0,9 и при отоке дождевых вод 0,3 - 0 ,5 .

Необходимо отметить, что, ввиду приближенности сведений о коэффициенте отока, испарении и фильтрации, раочеты иопарительных бассейнов пока не могут претендовать на выоокую точ­

ность. Дно бассейнов с течением времени заиливаетоя, величина фильтрации резко изменяется.

В равнинной меотнооти, при затруднениях отвода воды от до­ роги канавамж, кроме иопарительных баооейнов, возможно устрой­ ство поглощающих колодцев (р и с .26).

43

Покрытие

гают хорошо водопроницаемые грунты (галька, гравий, крупный пеоок, трещиноватые породы и т . д . ) . Колодцы уотраивают в по­ ниженной части резерва на расстоянии не менее 10 ы от земля­ ного полотна. Заполняются колодцы щебнем, гравием и крупнозер­ нистым песком по принципу обратного фильтра. Верхний слой фильт­ рующей засыпки необходимо периодически заменять ввиду заилива­ ния.

Расчет колодцев возможен по расходам поглощаемой ими воды. Водопоглощение колодцев лучше определять в поле опытным путем, заливкой колодцев. Расчетом устанавливается площадь поперечно­ го сечения колодцев и количество сооружаемых колодцев.

Поглощающие колодцы не устраиваются в олучае наличия вбли­ зи дороги оползневых явлений.

\

44

Трасоы проектируемых дорог пересекают водотоки (реки,ручьи), суходолы и овраги. На суходолах и оврагах сток поверхностных вод возникает периодически во время выпадения дождей' или онегогаяния. Для пропуска постоянных или периодических расходов во­ ды на дорогах уотраиваются водопропускные сооружения. К водо­ пропускным сооружениям относят: мосты, трубы, фильтрующие на­ сыпи и лотки.

Основными видами водопропускных сооружений считают мосты и трубы. Фильтрующие насыпи, пропускающие воду непосредствен­ но сквозь тело земляного полотна, и лотки, пропускающие воду переливом через земляное полотно, имеют значительно меньшее

расдространение.Количество водопропускных сооружений зависит от рельефа местности к климатических условий района, а также от того , как проложена трасса дороги на местности. При умелом трассировании дороги можно избежать многих пересечений водо­ токов и суходолов или проложить трассу с устройством сооружений наименьших размеров. Например, располагая трассу по водоразде­ лам, можно свести к минимуму пересечения водотоков и логов. Напротив, трассирование по долинам, как правило, приводит к необходимости устройства большого количества водопропускных сооружений.

В различных условиях рельефа и климата среднее количество 'водопропускных сооружений на I км дороги приведено в (таб л .1 0).

Размеры водопропускных сооружений определяются на основа­ нии гидравлического расчета, исходя из расходов воды, притекаю­ щей к сооружениям.

с усовершенствованным покрытием стоимость водопропускных соору­ жений составляет от 8 до 15% от стоимости дороги.

Учитывая масштабы, сложность и стоимость строительства во - допропуокных сооружений, их рациональное проектирование имеет большое значение в дорожном строительстве.

§ 12. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РАСПОЛОЖЕНИЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ

В настоящем параграфе приведены основные сведения о класси­ фикации, габаритах, конструкциях и расположении водопропускных сооружений.

Одной из основных характеристик водопропускных сооружений является величина их отверстий. Отверстия предназначаются для пропуска поступающей к сооружениям воды. В мостах отверстия определяются расстоянием между крайними опорами за вычетом шири­ ны промежуточных опор,а в трубах - поперечным сечением труб. Раз­ меры отверстий для конкретных условий устанавливаются при гидрав­ лическом расчете сооружений.

По величине отверстия мосты деляг на три категории: малые -

этих сооружений, как правило, не превышает 100 км*% В последую­ щем изложении главы мы остановимся на проектировании лишь малых водопропускных сооружений.

Малые водопропускные сооружения представляют основной тип сооружения на дорогах. Общая протяженность малых сооружений доходит до 75% от длины всех водопропускных сооружений на доро­ гах . Наилучшим типом малых водопропускных сооружений считают т р у б ы . Трубы более других сооружений отвечают требованиям

движения транспорта. Трубы легко размещаются при любом располо­

Размещение мостов на вертикальных и горизонтальных кривых или на участках с большим уклоном трасоы вызывает значительные услож­ нения в проектировании. На мостах иногда приходится применять иной тип покрытия, чем на подходах. В случае больших насыпей, например при пересечении дорогами глубоких оврагов, несмотря на малые расходы водотоков, приходитоя строить мосты со значи­ тельной длиной по настилу. Это приводит к удорожанию стоимости строительства сооружений. В процессе эксплуатации мосты требу­ ют больше ухода и надзора, чем трубы.

Все вышеприведенные соображения позволяют рассматривать трубы ка основной тип малых водопропускных сооружений. Трубы широко распространены при строительстве как автомобильных, гак и железных дорог. На автомобильных дорогах количество труб со­ ставляет почти 85% от общего количества водопропускных соору­ жений. Для увеличения пропускной способности труб без повыше­ ния высоты наоыпи уотраивают мНогоочковые трубы из уложенных рядом нескольких труб,-Трубы устраивают в 2 ,5 ,4 и т .д . очков. Наблюдения показывают, что в этом случае расходы воды равномер­ но распределяются между отдельными трубами. В настоящее время

м

малых речках, имеющих ледоход, даже при расходах менее Юм^оек, во избежание закупорки труб льдом, целесообразно уотраивать также мосты.

Размеры малых мостов и труб в СССР стандартизированы. При расчетах отверстий принимают ближайший больший размер по стан­ дарту. Для моотов и труб оо стандартными размерами огверотий составлены типовые проекты.

Стандартные пролеты в свету для малых мостов приняты: I ;

сооружаются из сборных элементов, заранее изготовляемых на централизованных базах. Возведение мостов и труб указанным путем способствует индустриализации строительства и примене­ нию поточного метода производства работ. В горных районах на дорогах низших категорий иногда устраивают трубы на месте ра­ бот из каменной кладки насухо.

На временных дорогах отроительотво малых водопропускных сооружений осуществляется с учетом орокаих строительства,сро­ ка службы сооружения и наличия местных строительных материалов. Материалом для сооружения мостов и труб л этом случае может быть дерево, камень, стальные балки и г„д.

В некоторых случаях на пересечениях дорог с постоянными или временно действующими водотоками допустимо устройство филь­ трующих насыпей и лотков.

Фильтрующие насыпи представляют собой участки насыпи из каменной наброски, перекрывающие лог и работающие при фильтра­ ции воды через них как водопропуокные сооружения.

Фильтрующие насыпи можно устраивать в том случае, если бассейн и русло водотока сложены из устойчивых неразмываемых грунтов. При наличии легко размываемых грунтов фильтрующие наоыпи быстро заиливаются. Не следует проектировать фильтрую­ щие насыпи и на пропуск больших расходов. При подпоре, большем 0,5 - 0,7 от выооты насыпи, ввиду возрастания скорости движения

48

воды, возможен размыв грунтового основания под насыпью. Филь­ трующие насыпи из каменной наброски целесообразно устраивать лишь в том случае, если в непосредственной близости от места работ еогь морозостойкий камень. При дальности возки камня бо­ лее 2 - 3 км фильтрующая насыпь становится уже невыгодной, так как расход камня на постройку достигает 80 - 100 м^ на каждый кубический метр расчетного расхода. Применение фильтрующих на­ сыпей целесообразно в оейомических районах, так как фильтрую­ щие насыпи не оградают от землетрясений, а также в районах со сложным геологическим строением и неблагоприятными грунтами, требующими при устройстве мостов сооружения дорогостоящих опор. Гидравлический расчет фильтрующих насыпей выполняется на основе теории турбулентного движения водного потока.

Для повышения пропускной способности фильтрующих насыпей в каменную наброску можно закладывать круглые трубы, работающие под напором.

Устройство лотков, как одного из типов малых водопропуск­ ных сооружений, допускается лишь на дорогах низших технических категорий (1У,У, т а б л .II; 1 2 ), при пересечении периодически дей­ ствующих водотоков глубиной не более 0,15 - 0,2 м. Лотки пред­ ставляют собой специально укрепленные пониженные участки доро­ ги (по логам ), по которым вода пропускается переливом через земляное полотно.

Во всех случаях трассирования дорог следует стремиться к устройству минимального количества любых водопропускных со­

оружений. В случае же неизбежных пересечений дорогами водото­ ков и суходолов надлежит выбирать наиболее удобные места и на­ правления для переходов.

Трасса дороги может пересекать водоток,овраг и суходол пер­ пендикулярно или под некоторым углом.Наиболее правильным как с точки зрения стоимости и размеров сооружения,так и дальнейшей его эксплуатации является перпендикулярное пересечение трассы о долиной водотока. Однако перпендикулярное пересечение доро­ гой водотока иногда приводит к необходимости*удлинения трассы

за счет ее искривления. Косые'пересечения дорогой водотока обыч­ но удорожают сооружения.Удорожание примерно составляет на 20% при угле к долине 60° и на 50% при угле в 45°. При выборе окон­ чательного варианта пересечения учитываются как строительноэксплуатационные расходы, так и расходы из-за перепробега машин при удлинении трассы.