Конструктивные части труб

Конструкция трубы определяется ее назначением для безопасного и наилучшего пропуска воды через насыпь. Вместе с тем, располагаясь в насыпи под путем, труба должна быть надежным сооружением — прочным, устойчивым и долговечным.

Работа трубыкак 'водопропускного сооружения неоднозначна. Допустим, что во время ливня или снеготаяния относительно малое отверстие трубы не пропускает всю воду и она скапливается у насыпи (рис. 180, а). Подпертая насыпью как плотиной вода будет прорываться через трубу с напором.

Такой напорный режим характерен полным заполнением всего отверстия трубы и поэтому обеспечивает наибольшую водопропускную способность. Но для таких труб необходимы особые меры по защите насыпи от размыва. Подпертая и долгостоящая вода насыщает грунт насыпи и, фильтруясь через нее, выносит частицы грунта, угрожая размывом насыпи.

Поэтому трубы проектируют и строят обычно безнапорными, т. е. так, чтобы они не скапливали до опасного уровня воду перед насыпью.

Для безнапорного режима характерно протекание воды без заполнения всего отверстия трубы даже в том случае, когда перед насыпью горизонт воды расположен в уровне верха трубы или немного выше (рис.

180, б). Объясняется это тем, что при

входе в трубу ширина потока резко сужается, поток встречает сопротивление и, как следствие этого, в начале трубы образуется перепад уровня воды. Превышение уровня воды перед трубой над уровнем воды в трубе является подпором. Пройдя трубу, поток, наоборот, распластывается по ширине, скорость течения воды резко снижается и в конце трубы получается второй перепад уровня потока. Бывают, однако, случаи, когда поток за трубой имеет более значительную глубину, и второй перепад затапливается.

Чтобы снизить сопротивление потоку и тем увеличить водопропускную способность трубы, на входе и выходе устраивают оголовки, расширенные в направлении от трубы. Благодаря таким оголовкам поток суживается постепенно и входит в трубу более плавно с меньшим сопротивлением, а по выходе, наоборот, постепенно и более спокойно растекается в стороны с меньшей опасностью для размыва русла за трубой.

Известно несколько форм оголовков (рис. 181). В оголовке коридорного типа боковые стены постоянной высоты параллельны и плавно закруглены на концах. В пределах такого оголовка размещается первый перепад воды. В раструбном оголовке боковые стены в плане поставлены под углом к трубе л скошены по высоте, а на конце нередко имеют отогнутые крылья. Раструбный оголовок более обтекаем, чем коридорный, но он не вмещает всей длины перепада. Частично перепад попадает в трубу. Поэтому при раструбном оголовке трубу у входа устраивают несколько большей высоты, чем на остальном ее протяжении.

Более поздний по конструкции конический оголовок благодаря воронкообразной форме в еще большей мере обтекаем по сравнению с первыми двумя типами.

Улучшая условия протекания воды, оголовки вместе с тем предохраняют от подмыва и оползания откосы насыпи у трубы. Только вторую, защитную роль выполняют оголовки портальный и в меньшей степени воротниковый. Они применяются в трубах с малым расходом воды.

Во избежание опасной фильтрации, разжижения и выноса грунта нельзя допускать просачивания воды из трубы в насыпь. Лучше всего этому отвечала бы непрерывная конструкция трубы.

1 — входной оголовок; 2 — звенья; 3 — выходной оголовок; 4 — фундамент; 5 — деформационный шов; 6 — гидроизоляция; 7 — мощение; 8 — рисберма

Однако такая труба со временем изогнулась бы по длине и поломалась при неравномерной осадке основания. В средней, высокой части насыпи давление, а значит, и осадка — наибольшие; а к краям, под откосами — наименьшие. Поэтому для сохранности трубу заранее расчленяют поперечными швами на секции и звенья длиной по 1—5 м, которые могут проседать самостоятельно, не раскрывая швов между звеньями. На осадку трубе придают строительный подъем. Чтобы в насыпь не проникала вода, особенно при напорном режиме протекания, швы плотно забивают паклей, смоченной в битуме или иным упругим гидроизоляционным материалом.

Для кладки трубы, наоборот, опаснее проникание воды со стороны насыпи. Выщелачивая раствор, эта вода разрушает кладку извне, что в дальнейшем невозможно предотвратить без сложного переустройства. Поэтому звенья покрывают снаружи (со стороны насыпи) гидроизолирующим материалом.

Соответственно давлению грунта звенья по концам трубы, а также для невысоких насыпей изготовляют облегченными (рис. 182).

Для равномерной передачи давления на основание, а также во избежание пучения при замерзании грунта трубу укладывают па фундаментах. Под оголовками они необходимы и для предотвращения подмыва. Фундаменты оголовков закладывают на 25 см ниже глубины промерзания грунта, т. е. обычно на глубине 1,5—2 м. Под звеньями труб, где промерзание грунта, прикрытого насыпью, меньше, толщину фундамента снижают, если это возможно по давлению на грунт. При прочных грунтах в основании возможна укладка труб без фундаментов, но с устройством противофильтрационных стен-экранов в грунте у оголовков.

Важной частью труб является неразмываемый лоток с уклоном по течению внутри трубы, а также укрепление русла и нижней части откосов насыпи на подходе и выходе из трубы. Укрепление выполняют чаще всего мощением. В подверженном размыву русле за выходным оголовком устраивают рисберму в виде специальной прорези глубиной до 1,5 м, заполненной крупным камнем.

Рис. 183. Поперечные сечения каменных труб со сплошными и раздельными фундаментами: а — одноочковых; б — двухочковых

Для ограждения труб,особенно малых отверстий, от засорения плывущими карчами перед входными оголовками забивают столбы из дерева или железобетона.

Из смотровых приспособленийу труб устраивают лестницы по откосам насыпей для спуска к трубе. Для удобства содержания отверстие трубы под железную дорогу должно быть не менее 1 м, а при длине трубы свыше 20 м—,не менее 1,25 м.

В отдельных случаях некоторые конструкции труб,как увидим, допустимы без оголовков, массивных фундаментов, гидроизоляции и деформационных швов.