книги из ГПНТБ / Переходы через водотоки

Рис. ХІІ-4. Схема укрепления подтапливаемых откосов сборными решетчатыми конструкциями при отсутствии размывов у подошвы насыпи:

а — поперечный профиль насыпи; б — план;

Укрепление откосов при отсутствии больших размывов и постоян­ ного подтопления заканчивается упором. Глубина заложения упо­ ра и его конструкция определяются в зависимости от типа укреп­ ления откоса и глубины размыва подошвы насыпи (рис. ХІІ-3). Опыт работы пойменных насыпей с постоянно или периодически за­ топляемыми бермами указывает на необходимость укрепления их верхней площадки. Типовые решения конструкции укрепления от­ косов, упоров, размеры, потребность в материалах и объем работ определяют согласно действующему альбому конструкций укрепле­ ний откосов и выемок Мосгипротранса [5].

В последние годы разработаны новые конструкции укрепле­ ний— гибкие покрытия ЦНИИСа и сборные решетчатые конструк­ ции (рис. ХІІ-4). Последние состоят из нескольких железобетонных элементов, скрепляемых в узле. Решетки, образуемые этими эле­ ментами, заполняют различными материалами: гравием, щебнем, рваным камнем, цементобетоном. Тип заполнения назначают в за­ висимости от скорости потока, высоты волны, длительности подтоп­ ления и ледовых нагрузок [49].

Сборные решетчатые конструкции являются переходным типом между капитальным в виде железобетонных плит и облегченным в виде засева трав и одерновкой. Их преимущества заключаются в индустриальности изготовления, транспортирования и укладки, а также возможности использования местных дешевых материалов для заполнения решеток. Опытное проектирование показало их экономичность по сравнению с типовыми укреплениями. В настоя­ щее время конструкции этих покрытий испытывают при строитель­ стве опытных участков дорог.

Укрепления земляного полотна производят с верховой и низо­ вой сторон насыпи. Тип укрепления устанавливают исходя из ус­

ловий .работы насыпи при подтоплении. Укрепление откосов может быть различно по длине пойменных подходов. Более капитальные типы укреплений требуются на участках насыпи, прилегающих к мосту и регуляционным сооружениям, а также в местах пересече­ ния староречий, менее капитальные — у границы разлива.

На горных реках для укрепления откосов насыпей применяют подпорные стены, а также различные берегоукрепительные соору­

жения.

При проектировании автодорожных подходов высоких катего­ рий возникает необходимость обеспечения отвода поверхностной воды с разделительной полосы и проезжей части дороги. С этой целью вдоль внешних кромок покрытия устраивают продольные лотки для сбора воды с проезжей части, а для отвода воды в сто­ рону от дороги проектируют поперечные лотки по откосу насыпи. Конструкции продольных и поперечных лотков разработаны Союздорпроектом [49] и приведены в Альбоме водоотводных уст­ ройств [6]. Одним из основных условий нормальной работы этих сооружений является правильное назначение расстояний между водосбросными лотками на откосах и дождеприемными колодцами на разделительной полосе. Определение минимальных расстояний для дорог различных категорий производится по этому альбому, а для дорог вне категорий, предусмотренных СНиП по данным, при­ веденным в работе [102].

Г л а в а XIII. МАЛЫЕ ВОДОПРОПУСКНЫЕ ИСКУССТВЕННЫЕ СООРУЖЕНИЯ

§59. ТИПЫ СООРУЖЕНИЙ

Кмалым искусственным сооружениям, предназначенным для пропуска воды под железными и автомобильными дорогами, отно­ сятся мосты длиной до 25 ж, трубы всех типов, лотки, дюкеры и фильтрующие насыпи. К этому же роду сооружений относятся акве­ дуки, пропускающие воды над полотном дороги (также длиной не более 25 ж) и селедуки, рассчитанные на пропуск селевых павод­ ков над полотном дороги.

На автомобильных дорогах низких категорий в качестве малых водопропускных сооружений применяют перепуски воды через по­ лотно дороги по специальным лоткам, являющимся и проезжей частью дороги.

Малые водопропускные сооружения проектируются на основа­ нии гидрологических и гидравлических расчетов, выполняемых ме­ тодами, отличными от рассмотренных выше для средних и больших мостов.

Малые искусственные сооружения устраиваются на малых, обычно периодических водотоках; производить наблюдения на та­

ких водотоках в период изыска­ ний практически невозможно. Поэтому величины расходов во­ ды требуемой вероятности пре­ вышения устанавливают расче­ том стока с водосборных пло­ щадей по действующим норма­ тивам [53]. По ним в настоящее время рассчитывают сток с ма­

каза, Карпаты), где при площадях бассейнов 80— 100 км2 мак­ симальные расходы составляют 400—500 м3/сек. Такие расходы не могут пропустить малые сооружения; поэтому предел применимо­ сти норм стока в 100 км2 нам представляется завышенным. Возмож­ ны случаи, когда мосты длиной более 25 м приходится устраивать на малых водотоках с площадью 'бассейна -менее 100 км2.

Малые искусственные сооружения имеют ту особенность, что у малых мостов подмостовое русло, как правило, укреплено, а трубы имеют замкнутый неразмываемый контур и могут работать при безнапорном и напорном режимах.

Поэтому методика гидравлических расчетов этих сооружений (см. § 70) существенно отличается от методики, принятой при рас­ четах для средних и больших мостов.

Здесь также есть несоответствие между установленной по ус­ ловиям эксплуатации наибольшей длиной малого моста 25 м и ре­ комендацией СИ 200-62 — не укреплять подмѳстовое русло при от­ верстии моста более 10 м. Однако практика проектирования и строительства показала, что в ряде случаев (большие скорости те­ чения и малые глубины воды) экономически целесообразно укреп­ лять подмостовое русло и при больших отверстиях мостов (рис. ХІІІ-1).

Таким образом, только трубы и лотки с их разновидностями в виде дюкеров, а также фильтрующие насыпи по особенностям ме­ тодики гидрологических и гидравлических расчетов можно отнести к малым искусственным сооружениям. Для мостов и акведуков граница между малыми и средними сооружениями условна и не связана с этими особенностями.

В дальнейшем малым будем считать мост с укрепленным руслом длиной до 25 м.

На железных и автомобильных дорогах из водопропускных со­ оружений наиболее распространены малые мосты и трубы.

Рис. ХІІІ-3. Типы оголовков труб:

1 — п о р та л ьн ы й ; 2 — р а с т р у б н ы й ; 3 — в о р о тн и к о вы й ; 4 — ко р и д о р н ы й

Ранее при строительстве, кроме круглых и прямоугольных, при­ меняли трубы с различным очертанием отверстий: коробовые, полу­ циркульные, овоидальные и треугольные. Кроме бетона и железо­ бетона, материалами для труб служили: бутовый камень, кирпич, металл и дерево.

Очертание трубы влияет на водопропускную способность. Так, например, круглые трубы имеют меньшую водопропускную способ­ ность, чем прямоугольные того же отверстия, так как площадь жи­ вого сечения меньше, чем у прямоугольных при одинаковой наи­ большей глубине.

На водопропускную способность труб влияет тип входного ого­ ловка, определяющего характер перепада и сжатие потока при вхо­ де в сооружение.

Широко применяемыми и в настоящее время являются порталь­ ные и раструбные оголовки. В начале столетия для упрощения строительных работ применяли воротниковые оголовки, а в конце двадцатых годов ввели в практику строительства коридорный ого­ ловок, позволяющий осуществлять перепад от уровня воды перед трубой к уровню воды в трубе на протяжении выдвинутых к по­ дошве насыпи вертикальных стенок (рис. ХІІІ-3).

В последние годы стали применять у круглых труб конические обтекаемые оголовки конструкции ЦНИИСа и Союздорнии, кото­ рые значительно увеличивают водопропускную способность труб. Каждый тип оголовка имеет положительные и отрицательные свой­ ства.

Так, например, портальные оголовки дают по сравнению с остальными типами меньшую пропускную способность, но просты в изготовлении. Обтекаемые конические оголовки трудоемки в изго­ товлении, но обладают наибольшей водопропускной способностью. ПрименяІЬт также раструбные оголовки с коническим входным зве­ ном (рис. ХІІІ-4).

Для увеличения расходов, пропускаемых прямоугольными тру­ бами вместо конических оголовков применяют повышенные звенья на входе в трубу.

Действующими техническими условиями количество очков у круглых и прямоугольных труб не ограничено. На железных доро­ гах старой постройки встречаются многоочковые трубы, такие тру­ бы наиболее часто применяют на автомобильных дорогах. По дан­ ным Е. В. Болдакова [22], в США и других странах встречаются пе­

Рис. ХІІІ-6. Размыв недостаточно уплотненной насыпи у круглой трубы с рас­ трубным оголовком

Из табл. X III-1 видно, что величины подпоров и скоростей могут быть значительными. Вследствие этого за трубами обязательно устройство укрепления нижнего бьефа, а также тщательное уплот­ нение грунта насыпи во избежание фильтрации напорной воды че­ рез ее тело.

Т а б л и ц а ХІІІ-1

(рис. ХІІІ-6) при уровне подпертой воды ниже расчетного вследст­ вие фильтрационной суффозии грунта произошел катастрофичес­ кий размыв насыпи при полной сохранности самой трубы.

Лотки (открытые прямоугольные русла) устраивают в междушпальном пространстве для пропуска незначительных расходов воды при насыпях недостаточной высоты для укладки круглых труб. Лотки делают каменными, бетонными и железобетонными от-

Рис. XIII-7. Конструкция брода на автомобильной дороге: а — разрез по оси дороги; б — разрез по оси потока:

/ — б у т о в а я к л а д к а н а р а с т в о р е ; 2 — п е с ч а н о -гр а в и й н о е о с н о в а н и е ; 3 — ц е м е н т о б е то н н о е п о - к р ы т и е ; 4 — о д и н о ч н о е м о щ ен и е н а р а с т в о р е ; 5 — к а м е н н а я н а б р о с к а

верстиями 0,50—0,75 м. Для пропуска под низкими насыпями не­ больших расходов (главным образом, расходов мелкой ороситель­ ной сети) применяют также дюкеры. Дюкер состоит из двух колод­ цев, соединенных под насыпью трубой, опущенной ниже дна оросительной канавы. Вода из оросительной канавы сливается в верховой колодец и по трубе поступает в низовой колодец, излива­ ясь из него в нижележащую оросительную сеть.

При малых расходах и скоростях притекающей воды, в которой отсутствуют взвешенные и влекомые наносы, на железных и авто­ мобильных дорогах ниже III категории водопропускное сооружение делают иногда в виде фильтрующей прослойки в насыпи. Такое сооружение из крупных камней называют фильтрующей насыпью и применяют при наличии на месте строительства камня крепких по­ род. Возможны комбинированные сооружения в виде трубы и фильтрующей насыпи.

В СССР только на автомобильных дорогах низких категорий при кратковременных ливневых паводках применяют так назы­ ваемые броды или перепуски воды через проезжую часть дороги по лоткам в пониженных местах продольного профиля. Броды имеют обычно очертание по вогнутой в вертикальной плоскости кривой радиусом не менее 200 м. Возможны и иные очертания в виде го­ ризонтальной площадки в пониженной части лотка, сопряженной вертикальными кривыми с продольным профилем участка дорогщ где расположен брод.

Глубину затопления брода назначают из условия беспрепятст­ венного прохода автомобиля во время дождя, т. е. не более 30— 40 см в самой пониженной точке брода.

лотном дороги довольно редкий слу­ чай. Он может встретиться преимущественно в горных условиях,

когда трасса пересекает водоток в глубокой выемке или когда трас­ са дороги лроходит у подошвы крутого горного склона, по которо­ му стекают ливневые или ливнеселевые потоки. Пропуск такого потока над полотном дороги осуществляют по акведуку каменно­ арочному, железобетонному арочному или рамному, несущему лоток, поперечное сечение которого рассчитано на пропуск паводочного расхода водотока. Один из таких селедуков изображен на рис. ХІІІ-8.

§ 60. РАЗМЕЩЕНИЕ СООРУЖЕНИИ И ВЫБОР ИХ ТИПОВ

Согласно действующим техническим условиям малые железно­ дорожные мосты с устройством пути на балласте, а также малые автодорожные мосты и трубы под насыпями можно располагать на любых сочетаниях профиля и плана линии, которые предусмотрены нормами для соответствующих категорий дорог.

Однако это не значит, что размещение малых искусственных сооружений на линии и их расположение в профиле и плане не влияет на проектирование дороги.

Минимальное возвышение бровки земляного полотна над наи­ высшим подпертым уровнем воды перед трубой или мостом, требуе­ мые габариты сооружений, минимальная величина засыпки над трубой при различных режимах ее работы могут в ряде случаев определить положение проектной линии на пересечении (водотоков. Наличие и выраженность водоразделов между пересекаемыми во­ дотоками, условия продольного водоотвода и отложений наносов на селевых логах, геологические условия в местах фундирования сооружений — все это может иногда поставить вопрос о некотором изменении первоначально намеченной трассы на отдельных уча­ стках дороги.

На пересечении трассой каждого водотока должно быть, как правило, устроено искусственное сооружение. В случае технической возможности и экономической целесообразности допускается све­ дение в одно сооружение двух или более водотоков. Такое сведение