4.5. Конструкції елементів водостічних і дренажних систем
1). Нагірні канави, за допомогою яких здійснюється перехоплення і відвід поверхневих вод, що надходять із суміжних з аеродромом водозбірних площ, розташовуються на відстані не менше 30 м від зовнішніх границь бічних і кінцевих смуг безпеки, а також від країв штучних аеродромних покрить (РД, МС, перони і спецплощадки зі штучними покриттями). З внутрішньої сторони канави (з боку аеродрому) влаштовується кавальєр із ґрунту канави обов'язково на довжині ділянки перехоплення. На іншій частині канави кавальєр може не влаштовуватися. Для перехоплення дорожніх канав і насипів земляного полотна автомобільних доріг і залізниць. Ширина канави по дну призначається (не менше 0,4м), а глибина встановлюється розрахунком.
Рис. 4.5. Поперечний розріз водовідвідної канави:
1-берма; 2-кавальєр; 3-брівка
2). Огороджуючі дамби, за допомогою яких проводиться захист території аеродрому від затоплення при підйомі рівня води в сусідніх водоймах, влаштовуються на ділянках, на яких висота дамби й обсяг земляних робіт по її будівництву є найменшими. При виборі місця розташування дамби необхідно враховувати можливість розміщення на території між льотним полем і дамбою, що огороджує акумулюючого басейну, необхідного для збору води, що стікає до дамби в період підйому води у водоймі.
Для скидання води з акумулюючого басейну і регулювання рівня води в ньому під дамбою прокладається водопропускна труба з затвором для регулювання. Дамба споруджується з місцевого ґрунту, наприклад із ґрунту, отриманого при будівництві акумулюючого басейну (рис.4.6), і розраховується на стійкість укосів, стійкість проти зрушення дамби від однобічного тиску води і стійкість проти розповзання ґрунту дамби.
Висота огороджуючих дамб, приймається не менше, ніж на 0,5 м вище розрахункового рівня високої води (РРВВ) з урахуванням висоти хвилі і висоти набігу її на укіс дамби. Розрахунковий рівень високої води визначається з імовірністю перевищення розрахункового рівня не частіше 1:50 у залежності від класу аеродрому, капітальності і значимості самої дамби.
Відкоси дамб із боку водойми зміцнюються одерновкою плашмя або в стінку, мощенням, збірним покриттям з бетонних або залізобетонних плит у залежності від умов, а також деяких інших факторів.
Рис. 4.6. Схема поперечного розрізу огороджуючої дамби:
1- водопроникний шар ґрунту; 2 - водонепроникне ядро з зубом; 3- водонепроникний ґрунт; 4 - акумулюючий басейн; 5 - укріплений укіс дамби; Н - висота підйому води; hз - запас висоти дамби
3). Дренажні канави, за допомогою яких здійснюються перехоплення і відвід ґрунтових вод, що надходять по водоносних шарах із прилягаючої місцевості, а також берегові дрени, за допомогою яких здійснюється захист території аеродрому від підтоплення ґрунтовими водами при піднятті рівня води в прилеглих водоймах, трасуються по границях аеродрому з боку можливого підтоплення. Заглиблення дренажних канав і берегових дрен приймається відповідно до рівня ґрунтових вод, потужністю водоносних шарів, нашарувань ґрунтів і т.д.
4). Відкриті лотки в крайках покрить, за допомогою яких здійснюються перехоплення і відвід у дощеприймальні пристрої поверхневих вод, що стікають з поверхонь штучних покрить (схема I на рис.4.4), влаштовуються трикутного перетину і розташовуються уздовж низових крайок покриття. На покриттях двосхилого профілю лотки передбачаються з двох сторін (при ширині схилу покриття більш 40 м).
Лотковий ряд плит входить у робочу ширину покриття. Для ЗПС з односхилим профілем, групових МС, перонів і спецплощадок зі штучним покриттям, ширина схилу яких складає більш 40 м лотки мають наступні розміри: ширина 5 м, глибина 10 див. Для ЗПС двосхилого профілю з інших ділянок штучних покрить, що мають ширину схилу менш 40 м, лотки в крайках покриття влаштовуються тільки у виняткових випадках при належному обґрунтуванні: ширина лотка 4 м, глибина 8 см. Поверхнева вода з покрить РД і ЗПС двосхилого профілю, як правило, скидається на ґрунтове узбіччя.
При необхідності розміри лотків уточнюються гідравлічним розрахунком. Лотки на покриттях всього аеродрому для зручності їх влаштування доцільно проектувати не більше двох розмірів.
Рис. 4.7. Схема лотка пилоподібного прфіля (поздовжній розріз):
1- поверхня покриття; 2- дно лотка; 3- дощеприймальний пристрій; 4- металева решітка; 5- перепускна труба
Поздовжні ухили лотків призначаються не менше 0,0025. У випадку менших ухилів лоткам надається пилкоподібний профіль з мінімально припустимими подовжніми ухилами 0,0025 (рис.4.7).
5). Ґрунтові лотки, за допомогою яких здійснюється перехоплення і відвід у дощеприймальні пристрої поверхневих вод з ґрунтових узбіч покрить і прилягаючих ґрунтових площ аеродрому, влаштовуються, як і лотки в крайках покрить, трикутного перетину.
Вісь ґрунтового лотка, як правило, суміщається із зовнішньою границею ґрунтових узбіч. Мінімальне віддалення осі лотка від крайки покриття ЗПС повинно бути не менше 25 м, від крайки покриття РД—15 м. Поздовжні ухили лотків проектуються не менше 0,005.
При ухилі менше 0,005 у зонах надлишкового і перемінного зволоження, а при глинистих і суглинних ґрунтах також і в зоні недостатнього зволоження з метою поліпшення умов для збору і відводу води але осі ґрунтових лотків влаштовується «лоток у лотку» або укладаються південніше II кліматичної зони трубчасті осушувачі з ухилами не менше 0,005.
Рис.4.8. Схема влаштування «лотка в лотку»:
1- аеродромне покриття; 2- вимощення; 3- лоток в лотку
При значних поздовжніх ухилах ґрунтові лотки перевіряються розрахунком на стійкість проти розмиву ґрунту лотка.
Швидкість руху води по земляних руслах (ґрунтові лотки, нагорні, ловчі і водовідвідні канави) не повинна перевищувати максимально припустиму з умови забезпечення нерозмивності ґрунтів.
6). Дощеприймальні і тальвежні колодязі, за допомогою яких здійснюється прийом стікаючої поверхневої води, влаштовуються зі збірного або монолітного залізобетону і встановлюються перші по осі відкритих лотків у крайках покрить (рис.4.9), а другі по осі ґрунтових лотків (рис.4.10). При наявності в основі покрить пучинистих і просадочних ґрунтів замість дощеприймальних колодязів влаштовуються дощеприймальники мілкого закладення - дощеприймальні лійки (рис.4.11).
Рис. 4.9. Конструкції дощеприймальних колодязів:
а- варіант конструкції дощеприймального колодязя з ґратами з однієї ланки; б- те ж, із двох ланок; в- те ж, із трьох ланок;
1 - просмолена пакля; 2- перепуск; 3- бітумна мастика; 4, 8- піщано-бітумний коврик; 5 - водостійкий ґрунт; 6 - цементний розчин складу 1:6—1:8; 7 - шлакова подушка; 9 - опорна рама
Дощеприймальні і тальвежні колодязі встановлюються більшою стороною перпендикулярно осі лотка, а також у всіх замкнутих пониженнях і на кінці лотків. Відстані між колодязями приймаються в межах 100—300 м. Зазначені відстані уточнюються гідравлічними розрахунками.
Дощеприймальні колодязі з металевими звареними ґратами з однієї ланки (нормального типу) встановлюють у лотках з подовжніми ухилами до 0,005; із ґратами з двох ланок (посиленого типу) при ухилах 0,006—0,007; із ґратами з трьох ланок — при ухилах 0,008 і більше, а також у випадку розташування колодязів у безстічних понижених місцях і на кінці лотків. Поверхня днища дощеприймальних колодязів із двома і трьома ґратами має ухил в бік перепуску. Дощеприймальні лійки з ґратами з однієї ланки влаштовуються в лотках з позжовжніми ухилами до 0,005, із ґратами з двох ланок при ухилах більш 0,005. Місця спряжень дощеприймальників з покриттями повинні бути водонепроникними.
Рис.4.10. Конструкція тальвежного колодязя:
1- щебеневе вимощення з просоченням бітуму на 6-8 см; 2- ґрати; 3- стінки колодязя; 4- перепуск; 5- шлакова подушка; 6- шар цементного розчину складу 1:6-1:8;
7- водостійкий ґрунт; 8- прокладка з просмоленої паклі товщиною 1-1,5 см
Тальвежні колодязі влаштовуються з ґратами з двох-трьох ланок (при ширині колодязів у світлі 0,3 м). Ґрати розташовуються на 8—10 см нижче прилягаючій ґрунтовій поверхні і сполучаються з нею воронкоподібним вимощенням з щебеню з просоченням бітуму, ширина вимощення 1,0—1,5 м.
Рис. 4.11. Конструкція дощеприймального колодязя мілкого закладення:
а- конструкція з однією решіткою (при поздовжніх ухилах відкритих лотків до 0,005); б- конструкція з двома решітками (при поздовжніх ухилах відкритих лотків більше 0,005);
1- аеродромне покриття; 2- залізобетонна лоткова плита; 3- закладення щілин цементним розчином складу 1:3; 4- ґрати; 5 - вимощення з щебеню з просоченням бітумом на 6-8 см; 6- піщана підстава; 7 - закромочна дрена; 8- перепуск; 9 - стикова муфта; 10 - зварне коліно зі сталевих труб з антикорозійною обмазкою; 11 - прокладка з просмоленої пеньки; 12-ізоляційний шар з бітумної мастики; 13- поверхня дна корита під лотковими плитами, без дощеприймальників; 14- поверхня дна корита під плитами з дощеприймальними лійками.
7). Дрени й осушувачі влаштовуються для перехоплення і відводу ґрунтової і поверхневої води на ділянках з незабезпеченим стоком води, а також для збору і відводу води з пористих основ штучних покрить (рис.4.12).
Рис. 4.12. Варіант конструкції закромочних дрен:
1- аеродромне покриття; 2- лоток у крайці покриття глибиною 8-10 см; 3- вимощення; 4- дренуюча труба з внутрішнім діаметром 75-100 мм; 5- фільтруюча засипка з крупнозернистого піску; 6- шар моху 2-3 см у щільному тілі: 7- піщана основа;
Зібрана вода в дренажну трубу надходить через отвори і щілини, що влаштовуються по довжині труби. Дрени й осушувачі влаштовуються з азбестоцементних труб діаметром 100 мм і більш, за межами льотного поля можливе застосування керамічних труб. Довжина дрен (у тому числі і закромочних) і осушувачів 50—125 м, ухили не менше 0,005.
Водоприймальні щілини в азбестоцементних трубах дренажів і осушувачів влаштовують у вигляді пропилів знизу труби на 2/3 її діаметра на відстані 30 см один від одного. Стики і прорізи труб, щоб уникнути їхнього замулення, обкладаються мохом, шаром 2 см, мінеральною ватою. Стики труб не зашпаровують; допускається обертати їх толем або руберойдом насухо.
Рис. 4.13. Варіант конструкції глибинних дрен:
а, б –варіанти дрени удосконаленого типу; в- дрена неудосконаленого типу;
1- місцевий грунт; 2- дерен; 3- фільтруюче засипання; 4- шар моху або мінвати; 5- труба азбоцементна Ø100мм; 6- щілина (прорізь) в трубі; 7- пісок з коефіцієнтом фільтрації не менше 6 м/добу; 8- пісок; 9- щебінь, втрамбований в грунт
Навколо труб влаштовують фільтруючу засипку. В ролі засипки використовується: для дрен піщано-гравійні суміші, гравій; для осушувача гравій з діаметром фракцій 20-40 мм, щебінь.
У закромочних дренах фільтруюча засипка вкладається на всю висоту від труби до дренувального шару основи, у глибинних дренах на висоту, зазначену на рис. 4.13. (при використанні цих дрен як закромочних дренувальний шар основи доводиться до дрен).
Рис. 4.14. Варіант конструкції осушувача:
а - осушувач з фільтруючою стовпчиком; б - осушувач із суцільним фільтруючим засипанням:
1- дерн - 5-10 см; 2- дерен- 5-10 см або фільтруючий матеріал 2-3 см (у щільному тілі), оброблений бітумом; 3- гравій (щебінь) h=1-2 см; 4- зворотне засипання ґрунтом; 5- гравій (щебінь) h =5—6 см; 6- труба осушувача; 7- утрамбований щебінь шаром 5-7 см;
В осушувачах засипання вкладається за принципом зворотнього фільтра у вигляді стовпчика шириною 15-20 см або суцільного заповнення траншеї (рис.4.14).
Фільтруючі обсипання труб глибинного дренажу відповідно до складу дренувальних ґрунтів можуть бути одношаровими або двошаровими. При розташуванні дренажу в пісках гравелистих, великих і середньої крупності із середнім діаметром часток 0,3-0,4 мм і крупніше влаштовуються одношарові обсипання з гравію або щебеню, а при частках менше 0,3-0,4 мм, а також у дрібних і пилуватих пісках, супісках і при шаруватій конструкції водоносного шару - двошарові обсипання.
Для внутрішнього шару дренувальних обсипок застосовується гравій, а при відсутності його - щебінь вивержених гірських порід Для зовнішнього шару обсипок застосовуються піски вивержених гірських порід.
Відстані між поверхневими осушувачами приймаються в залежності від типу ґрунту й ухилів осушуваних поверхонь льотного поля.
Глибина закладення дрен для зниження рівня ґрунтових вод залежить від місцевих гідрогеологічних умов і встановлюється розрахунком.
Для влаштування глибинного і поверхневого дренажу допускається застосування трубофільтрів, виготовлених з пористих водопроникних матеріалів (бетону, керамзитобетону, керамзитоскла й ін.), ланки яких з'єднуються між собою за допомогою еластичних елементів.
8). Перепуски від дощеприймальних і тальвежних колодязів до колектора влаштовують з азбестоцементних труб діаметром 141—368 мм з ухилами 0,02—0,03 від дощеприймальних колодязів і 0,005—0,030 від тальвежних.
9). Колектори влаштовуються з круглих труб заводського виготовлення (рис.4.15). Колектори розташовуються вздовж крайок штучних покрить на відстані 5—10 м від краю покриття. Мінімальний діаметр колекторів— 189 мм, мінімальний ухил—0,002. При діаметрах труб 500 мм і більш відповідно до гідравлічного розрахунку можливі менші ухили.
Мінімальна глибина закладення труб колекторів визначається їхньою міцністю і повинна бути не менше глибини промерзання.
Рис. 4.15. Поперечні розрізи колекторів:
а- при укладанні труби на ґрунтову основу; б- при укладанні труби на штучну основу;
1- стінка траншеї; 2- засипання грунтом; 3- труба колектора; 4- ґрунтова основа; 5- штучна основа;
Для влаштування колекторів застосовуються труби: азбестоцементні з внутрішнім діаметром 189—473 мм; високоміцні бетонні з внутрішнім діаметром 300—500 мм; залізобетонні з внутрішнім діаметром 500 мм і більш.
Найбільш економічними і надійними в роботі є асбоцементные безнапірні труби діаметром до 368 мм і напірні труби діаметром 473 мм марки ВТ6.
Безнапірні труби з'єднуються за допомогою азбестоцементних циліндричних муфт, а напірні труби за допомогою азбестоцементних або чавунних муфт з гумовими кільцями, що ущільнюють.
Високоміцні бетонні труби діаметром 300, 400 і 500 мм, застосовуються для встановлення колекторів на льотному полі при висоті засипання ґрунту над трубою не менш 0,75м. Їхнє використання замість азбестоцементних труб повинне бути обґрунтовано.
Для встановлення дренажно-водостічної мережі за межами льотного поля можуть застосовуватися керамічні труби У керамічних каналізаційних дренажних трубах як водоприймальний отвір використовується верхня незабита частина розтруба. Труби укладаються з зазором 10—20 мм. Нижня частина розтруба зашпаровується на висоту 1/3 діаметра труби.
10). Основи під трубами незалежно від їхньої конструкції повинні забезпечувати обпирання труб по всій їхній довжині з охопленням труби не менше 90° по окружності (рис. 4.16, 4.17).
Рис. 4.16. Варіанти укладання труб колекторів:
а - на спланований і ущільнений ґрунт; б - на збірну основу з залізобетонних блоків; в - на гравійну або щебеневу основу; г — на монолітну бетонну або залізобетонну основу;
1- труба колектора; 2- цементний розчин 1:3-1:4; 3- збірна основа з залізобетонних блоків; 4-цементний розчин 1:6-1:8; 5- цементний розчин; 6- монолітна бетонна або залізобетонна основа; 7- щебенева або гравійна основа.
Рис. 4.17 Конструкція монолітної основи:
а- залізобетонне; б- бетонне;
1- труба залізобетонна або бетонна; 2- монолітний бетон; 3- вирівнюючий шар h=3см з цементного розчину складу1:3; 4- шпунт глибиною 4см; 5- основа; 6- арматура
Азбестоцементні труби діаметром 141—473 мм укладаються на сплановану ущільнену ґрунтову основу (коефіцієнт ущільнення для піщаних і суглинних ґрунтів—0,95—0,98, для глинистих— 1,0—1,02); у слабких ґрунтах основу під труби влаштовують із шару утрамбованого щебеню товщиною 10 см.
Бетонні і залізобетонні труби діаметром 300—600 мм укладаються на збірні залізобетонні елементи, а труби діаметром більш 600 мм на основу з монолітного або бетону залізобетону.
Монолітна бетонна основа влаштовується при висоті засипання ґрунту над верхом труби не менше 1,0 м і наявності міцних ґрунтових основ (щільні глини, суглинки, супіски і піски при відсутності ґрунтових вод). При інших умовах застосовується залізобетонна основа, збірне або монолітне з бетону марок не нижче 200 і 250 .
Труби на збірну або монолітну основу укладаються по цементному розчину складу 1:3-1:4 товщиною до 3 см. Через 30-50 м по довжині монолітної основи влаштовуються поперечні температурно-усадочні шви. Блоки збірної підстави укладають у траншеї з привібрацією на шар цементного розчину складу 1:6-1:8 товщиною 1-2 см. Блоки з'єднуються між собою зварюванням монтажних скоб у торцях сусідніх блоків з наступним замонолічуванням вузла з'єднання бетоном.
Бетонні або залізобетонні основи під труби розраховуються на міцність на навантаження від коліс літака як балки, що лежать на лінійно- деформуючому пружному півпросторі.
11). Оглядові колодязі на колекторах встановлюють на початку колекторів, на кутах поворотів, в місцях зміни ухилів, в місцях підключення до колекторів перепусків або інших водовідвідних ліній і на прямих ділянках на відстанях: 50 м при діаметрі труб до 250 мм, 75 м - при Ø 250-400 мм, 100 м при Ø 400-600 мм, 125 м – при Ø більше 600 мм
Оглядові колодязі бувають круглі або прямокутні в плані. Вибір виду і розмірів колодязя в плані залежить від кількості, діаметрів і кутів поворотів підключених труб.
Оглядові колодязі влаштовуються з залізобетонних ланок (кришок, горловин, , для круглих труб, середніх ланок і днищ). Нижню частину колодязів через її нестандартність по висоті влаштовують на місці з бетону монолітно з днищем.
При проектуванні оглядових колодязів керуються такими положеннями: розміри прямокутних колодязів в плані повинні бути по довжині 1000 мм, а по ширині на 400 мм більше діаметра найбільшої труби; на колекторах із забрудненими водами колодязі передбачаються з відстійниками глибиною 0,3-0,5 м; на прямих ділянках колекторів більшого діаметра (600 мм і більше) повинні влаштовуватись через 300-500 м оглядові колодязі з розмірами. Достатніми для опускання в них приладів. Призначених для прочищення колекторів.
Рис. 4.18. Конструкція оглядових колодязів:
а- круглий оглядовий із заглибленою кришкою (збірний із з/б ланок); б- прямокутний оглядовий колодязь, що виходить назовню (збірний із з/б ланок);
1- кришка; 2- забивка мятою глиною товщиною 10 см; 3- отвори; 4- щебеневе вимощення з просоченням бітумом на 6-8 см; 5- скоби Ø 16 см; 6- перепуск; 7- бітум; 8- просмолена пакля; 9- бетонний лоток (набивається на місці); 10- з/б днище; 11- щебенева підготовка; 12- цементний розчин 1:6-1:8; 13- нижнє бетонне кільце ( бетонується на місці); 14- труба колектора; 15- горловина; 16- збірна основа під труби; 17- температурний шов
При розташуванні колекторів у межах робочої частини і кінцевих смуг безпеки ґрунтових літних смуг оглядові колодязі влаштовують із кришками, заглибленими в ґрунт не менше ніж на 40 см. В інших випадках, а також на усіх узбіччях аеродромних покрить кришки колодязів виводяться на денну поверхню. При заглибленому варіанті кришка оглядового колодязя ізолюється м'ятою глибиною шаром 10 див.
Прямокутні оглядові колодязі з ґратчастою кришкою і відстійником глибиною 0,3-0,5 м влаштовуються в понижених місцях рельєфу для відводу поверхневих вод; у цьому випадку вони виконують роль тальвежних колодязів.
Збірні дощепримальні колодязі встановлюються на вирівнюючий шар цементного розчину складу 1:6-1:8 товщиною в середньому 1,5 см по щебеневій підготовці товщиною 15 см. З метою забезпечення еластичності примикання зазори між трубами перепусків і стінками колодязів шириною 1-1,5 см забиваються просмоленим клоччям з наступною ретельною ізоляцією місць примикання труб бітумом. Лотки оглядових колодязів у всіх випадках набиваються на місці і штукатуряться цементним розчином складу 1:3 із залізненням.
Оголовки встановлюються в місцях примикання колекторів до відкритих канав (вихідні оголовки) і в місцях скидання води відкритих канав у колектори вхідні оголовки Оголовки, як правило, влаштовують бетонними або залізобетонними. З'єднання труб з оголовками виконуються еластичними. У місцях пристрою оголовків водовідвідні канави зміцнюються мощенням на довжину 3—5 м.
Перевищення лотка труби над дном водовідвідної канави у вихідних оголовках повинне бути достатнім (не менше 30 см), щоб виключити можливість підпору води в колекторі.
Водовідвідні канави проектуються за межами льотної зони аеродромів по найкоротших відстанях від оголовків до водоприймачів. Ухили менше 0,002 допускаються тільки при дотриманні мінімальних швидкостей протікання з умови недопущення замивання. Ширина канав по дну повинна бути не менше 0,4 м. Крутість укосів канав приймається в залежності від типу ґрунту.
Глибина канави визначається гідравлічним розрахунком. Брівка канави повинна розташовуватися вище розрахункового рівня води не менше ніж на 0,25 м. У місцях примикання до водоприймачів дно канави повинне бути вище рівня паводкових вод у водоприймачі не менше ніж на 30 см при ймовірності паводка 1 раз у п'ять років.
На ділянках з великими ухилами і зламами рельєфу (при швидкостях, що перевищують припустимі на розмив) канави або зміцнюються при відповідному обґрунтуванні споруджуються швидкотоки і перепади.
Швидкотоки і перепади влаштовуються на канавах з ухилами більш 0,05— 0,10. По своїй конструкції швидкотоки – це лотки з великими ухилами з матеріалу, що забезпечує пропуск води з великими швидкостями (звичайно бетон і залізобетон), а перепади - лотки з уступами вертикальними або близькими до вертикального. Наприкінці швидкотока, а також на кожній східці перепаду споруджуються водобійні колодязі.
/. Основні положення по проектуванню та експлуатації аеродромів