Штучні споруди на автошляхах

1. Види штучних споруд.

До штучних споруд відносяться: мости, шляхопроводи, віадуки, естакади, труби, тунелі.

Мости і труби, як правило, призначені для пропуску води, інші – для пропуску певних інженерних комунікацій, деякі (тунелі) – для спрямлення автомобільних доріг, що проходять в гірській місцевості.

У відповідності з вимогами ДБН .2.3.-4-2000 мости і тунелі на автомобільних дорогах, а також ділянки підходів до них необхідно проектувати з дотриманням вимог однорідності умов руху на дорогах.

На ділянках підходу до тунелів проїзну частину необхідно виділяти розміткою у вигляді суцільної лінії на відстані не менше 250 м від їх порталів, що виконується по кромці (краю) проїзної частини.

Для автодорожніх тунелів перспективний період необхідно приймати не менше 30 років.

Всі штучні інженерні споруди, які проектуються і зводяться на автомобільних шляхах повинні проектуватися у відповідності з вимогами тих чи інших нормативних документів (ДБН, СНиП ГОСТ, і інші).

2. Штучні інженерні споруди для пропуску води.

До них належать труби і мости.

Для виконання гідравлічного розрахунку таких споруд в першу чергу необхідно визначити максимальні витрати води, які необхідно відвести:

а) від зливового стоку

(м³/сек)

де а_год – середня інтенсивність зливи тривалістю 1 год., мм/хв., залежить від району (за спеціальною картою) та ймовірності перевищення повені (за спеціальними таблицями);

К_t – коефіцієнт переходу від інтенсивності зливи тривалістю 1 год. до розрахункової інтенсивності (за спеціальною таблицею в функції від ухилу поверхні);

F – площа водозбору, км² (по карті з горизонталями);

α – коефіцієнт витрати стоку, який залежить від виду ґрунту на поверхні водозбору (за спеціальною таблицею);

φ – коефіцієнт редукції, що враховує неповноту стоку (в функції від F км² – за спеціальною таблицею).

Для врахування акумуляції води перед спорудою потрібно знати об’єм стоку W, м³:

б) від сніготанення

Максимальну витрату води від сніготанення визначають за формулою

де К_о – коефіцієнт дружності повені і n – показник ступені (за спец. табл. В залежності від зони будівництва: лісостеп, степ, гірські райони…);

F – площа водозбору, км²;

h_розр – розрахунковий шар сумарного стоку, мм:

тут: h – середній багаторічний шар стоку води від сніготанення, мм (за спец. даними багаторічних спостережень);

К_р – модульний коефіцієнт перевищення стоку – залежить від ймовірності перевищення повені, коефіцієнта варіації шару стоку повені та коефіцієнту асиметрії (за спец. графіками);

δ₁,δ₂ – коефіцієнти зменшення стоку при наявності озер (δ₁) і лісів (δ₂) та боліт (за таблицями).

3. Гідравлічний розрахунок отворів водопропускних труб.

Суть розрахунку: правильно підібрати переріз труби.

Майже 90% водопропускних споруд становлять труби. Труби мають значну перевагу порівняно з малими мостами: влаштовувати їх простіше, ніж споруджувати мости; вартість при пропусканні однієї і тієї ж розрахункової витрати менша; влаштування труби в насипі не порушує неперервності земляного полотна, поліпшує експлуатаційні якості дороги та безпеку руху по ній; експлуатаційні витрати на утримання труби значно менші, ніж на утримання мосту; труби можна влаштовувати при різних комбінаціях плану і профілю дороги.

Порядок проектування водопропускних труб.

1. встановлюють вихідні дані для визначення витрат води;

2. визначають витрати від зливи і сніготанення, розрахункові витрати;

3. підбирають найбільш економічний отвір типової труби;

4. визначають мінімальну висоту насипу біля труби, довжину труби при фактичній висоті насипу (робочій відмітці на повздовжньому профілі).

Після визначення витрат води від сніготанення і від зливи, встановлюють розрахункову витрату. Якщо Q_т>Q_з → Q_розр=Q_т. Якщо Q_з>Q_т → Q_розр=Q_з.

По Q_розр за спеціальною таблицею підбирають той чи інший діаметр труби і режим роботи (безнапірний, напівнапірний чи напірний). Допускається влаштування одно-, дво- або три очкових труб.

Режим протікання води у трубах може бути:

• безнапірний, коли Н≤1,2h_тр і по всій довжині труби є вільна поверхня;

• напівнапірний, якщо 1,2h_тр<H≤1,4h_тр і тільки на вхідній ділянці є цілий переріз, заповнений водою, а на більшій частині труби є вільна поверхня;

• напірний, коли Н>1,4h_тр і тільки на невеличкій ділянці при виході є вільна поверхня, а на більшій частині цілий переріз, заповнений водою.

Труби, як правило, приймають у безнапірному режимі, при якому не затоплюються сільськогосподарські угіддя та зменшуються обсяги земляних робіт у рівнинній місцевості. У гірській та горбистій місцевості можливі напівнапірні і напірні режими, але при цьому треба потурбуватися про зниження фільтрації води через насипи та водопроникнення між кільцями труб, а також про надійність фундаментів під трубу.