Общие сведения о трубах
Трубы представляют собой малые водопропускные сооружения, располагаемые в насыпях дорог. Трубы, как правило, состоят из следующих основных частей: входного и выходного оголовка (для обеспечения плавного ввода потока в трубу и вывода водного потока из трубы), тела трубы и фундамента трубы. Водопропускная способность труб зависит от формы и размеров отверстия, типа оголовков, глубины воды перед трубой, скорости течения воды на выходе из трубы и других условий.
Величина отверстия трубы определяется гидравлическим расчетом в зависимости от расчетного расхода водного потока и допускаемой скорости течения воды. Длина средней части трубы определяется геометрическим расчетом в зависимости от ширины насыпи по подошве и длины входного и выходного оголовка (рис. 4.1).
Рис. 4.1. Конструкция водопропускной трубы: 1 — входной оголовок; 2 — выходной оголовок; 3 — фундамент оголовка; 4 — фундамент трубы; 5 — звено; 6 — деформационный шов; 7 — гидроизоляция; 8 — одиночное мощение у входного оголовка; 9 — двойное мощение у выходного оголовка; 10 — укрепление откоса выше оголовка;
11 — укрепление откоса ниже оголовка
Для предотвращения изгиба тело трубы делят на секции длиной не более 5 м. Швы между секциями заполняют упругим гидроизоляционным материалом, чтобы вода из труб не просачивалась в насыпь и не разжижала грунт. Соприкасающиеся с грунтом поверхности трубы покрывают гидроизоляцией, чтобы вода из насыпи не разрушала кладку труб.
Во избежание застоя воды лоток трубы устраивают таким образом, чтобы отметка дна посередине трубы была меньше отметки дна у входного оголовка и больше, чем отметка дна лотка у выходного оголовка. Высота насыпи при устройстве труб принимается не менее высоты трубы плюс толщина засыпки, которая должна быть не менее 1 м, считая от верха звена трубы до подошвы рельса. Кроме того, высота насыпи должна быть не менее глубины воды перед трубой (подпора) с учетом высоты волны плюс возвышение бровки земляного полотна, которое принимается по СНиП (не менее 0,5 м при безнапорном режиме работы трубы, а при полунапорном и напорном режимах — не менее 1 м).
В зависимости от скорости течения воды на выходе из трубы русло и откосы насыпи должны укрепляться одерновкой, каменным мощением или бетонными плитами. Для уменьшения объемов работ по укреплению у выходного оголовка устраивается ковш (углубление), заполненный камнем (рис. 4.2). Глубина ковша принимается равной глубине местного размыва грунта у конца укрепления. У каждого конца трубы при высоте насыпи более 2 м устраивается один лестничный сход шириной 0,75 м.
Рис. 4.2. Укрепление русла водотока на выходе из трубы: 1 — выходной оголовок; 2 — мощение русла; 3 — предохранительный ковш; 4 — каменное заполнение ковша; 5 — песчано-гравийная подготовка под мощением русла; 6 — крепление откосов ниже оголовка; 7 — крепление откосов
выше оголовка
Трубы применяются в любых климатических, топографических и геологических условиях, на любых участках плана и профиля дорог при значительных высотах насыпи, для пропуска временных (периодически действующих) и постоянных водотоков, но при отсутствии ледохода. Трубы применяются также для пешеходных переходов и прогона скота, для проезда автотранспортных средств и сельскохозяйственных машин, для прокладки трубопроводов и других коммуникаций.
Водопропускные трубы имеют несложную, надежную и долговечную конструкцию. Их можно возводить индустриальным, комплексно-механизированным, поточно-скоростным методом, существенно снижающим трудоемкость и продолжительность строительства. Выбор между трубой и малым мостом производится на основании сравнения их технико-экономических показателей. На малых водотоках трубы, как правило, имеют значительно меньшую стоимость, чем мосты с увеличением насыпи, выгодность применения труб возрастает.
Эксплуатация труб проще и дешевле эксплуатации мостов. Путь над трубами имеет такую же конструкцию, как на прилегающей насыпи, что упрощает его содержание. Трубы менее, чем мосты, чувствительны к динамическому воздействию и увеличению временной подвижной (от подвижного состава) нагрузки. Благодаря хорошим строительным и эксплуатационным качествам трубы являются наиболее распространенными водопропускными сооружениями. В зависимости от рельефа местности на 1 км дороги приходится от 0,4 до 1,2 трубы. Количество труб на дорогах нашей страны составляет 70 % всех водопропускных сооружений. В общем комплексе строительства железных дорог стоимость строительства водопропускных сооружений доходит до 22 %.
До первой четверти 20 века были распространены каменные трубы, позже стали применятся железобетонные трубы. В 1936 году были разработаны первые типовые проекты круглых железобетонных труб диаметром 1—2 м, звеньями длиной 1 м для железных дорог. С 1962 года получили распространение типовые унифицированные сборные железобетонные и бетонные трубы круглого и прямоугольного сечения, разработанные институтом Ленгипротрансмост.
Первые металлические трубы были чугунными, в дальнейшем их вытеснили стальные гофрированные (гибкие) трубы. В России первые гофрированные трубы появились в 1875 г. диаметром 0,53 и 1,07 м. Металлические трубы подвержены вредным воздействиям агрессивных вод, блуждающих токов, атмосферной и грунтовой коррозии. Однако специ-91
альными мероприятиями по защите металла от коррозии удается увеличить срок их службы до 40—50 лет. Железобетонные трубы долговечнее металлических. На заводах освоена технология изготовления круглых железобетонных звеньев труб диаметром до 1,5 м на вибростанках.
Виды труб
Водопропускные трубы классифицируют по следующим признакам:
• по характеру протекания водотока в трубе;
• по форме отверстия трубы (рис. 4.3);
• по числу водопропускных отверстий;
• по конструктивному оформлению входа водотока в трубу и выхода из нее (рис. 4.4, 4.5, 4.6);
• по характеру инженерно-геологических условий;
• по материалу;
• по способу сооружения.
По характеру протекания водотока в трубе (режиму) трубы делятся
на безнапорные, полунапорные, напорные. Безнапорные трубы работают неполным сечением, полунапорные работают полным сечением на входе в трубу и неполным на остальном протяжении трубы. Напорные трубы работают полным сечением на всем протяжении трубы.
о |
По форме поперечного сечения существующие, ранее построенные трубы подразделяются на круглые, прямоугольные, трапецеидальные, треугольные, овоидальные, с вертикальными стенками и сводами, эллиптические и др. В современных условиях строятся круглые и прямоугольные трубы.
По числу водопропускных отверстий трубы бывают одно-, двух-, трехочковыми.
ГЛ |
о |
КУ |
По конструктивному оформлению входа потока в трубу и выхода из нее трубы бывают с оголовками и без оголовков.
Рис. 4.3. Формы водопропускного отверстия труб: а — круглая; б — прямоугольная; в — трапециевидная; г — треугольная; д — эллиптическая; е — овоидальная; ж — с вертикальными стенками и сводом; з — арочная |
Виды оголовков. В зависимости от положения откосных стенок (крыльев) оголовки делятся на портальные — со стенкой,
Рис. 4.4. Виды оголовков водопропускных труб: а — коридорный; б — раструбный; в — конический; г — портальный;
д — воротниковый
перпендикулярной оси водотока, раструбные — со стенками, расположенными под углом к продольной оси трубы, и коридорные — со стенками, параллельными оси трубы. Раструбные оголовки обеспечивают плавный вход водного потока в трубу, оказывают меньшее сопротивление потоку, что повышает водопропускную способность трубы.
По виду входного звена оголовки бывают с нормальным звеном, высота которого равна высоте звеньев средней части трубы; повышенным звеном и коническим звеном. Трубы с повышенным и коническим входным звеном имеют большую водопропускную способность, чем трубы с нормальным звеном.
На водотоках с незначительными расходами воды трубы могут быть без оголовков с вертикальным срезом, выступающим из насыпи, или иметь воротниковые оголовки с наклонным срезом в плоскости откоса насыпи, а также с повышенным или коническим звеном без откосных стенок.
Рис. 4.5. Трубы с различной конструкцией входного звена:
а — труба с повышенным входным звеном; б — труба с коническим входным
звеном; в — труба с нормальным входным звеном; 1 — откосная стенка; 2 —
секция трубы; 3 — нормальное звено; 4 — фундамент; 5 — повышенное звено;
6 — коническое звено
Рис. 4.6. Виды труб без оголовков: а — труба без оголовка с наклонным торцом; б — труба без оголовка с вертикальным торцом; в — труба с повышенным или коническим входным звеном без откосных стенок; 1 — секция трубы; 2 — нормальное звено; 3 — коническое звено; 4 — фундамент
В зависимости от инженерно-геологических условий трубы могут быть с фундаментами на естественном основании или со свайными фундаментами, а также без фундаментов с укладкой звеньев на железобетонные плиты или лекальные блоки, либо на грунтовые подушки (ложе), спланированные по очертанию трубы. По материалу различают трубы деревянные, каменные, железобетонные, бетонные и металлические. По способу постройки трубы делятся на сооружаемые из материалов на месте и сборные из блоков, изготовляемых на заводе. Для пропуска небольших водотоков через неглубокие выемки устраиваются дюкеры, состоящие из двух колодцев, соединенных трубой, проходящей под полотном дороги.
Косые трубы. Эти трубы могут иметь индивидуальные оголовки или клиновидные звенья. Косые трубы устраиваются под углом к оси дороги, отличным от 90° (рис. 4.7). Применение индивидуальных оголовков улучшает гидравлические характеристики, но усложняет конструкцию и удлиняет трубу. Трубы с клиновидными звеньями имеют простые оголовки, но меньшую водопропускную способность.
Рис. 4.7. Схема косой трубы: 1 — ось дороги; 2 — ось трубы; 3 — откосная стенка; 4 — индивидуальные оголовки |
Косогорные трубы устраивают на пересечении дороги с малыми бурными водными потоками с продольным уклоном русла более 20 ‰. Эти тру-94
Рис. 4.8. Конструкция трубы на косогоре: 1 — водобойный колодец; 2 — наклонная часть трубы; 3 — бетонный упор;
4 — нормальный участок трубы; 5 — выходной оголовок
бы имеют следующие конструктивные части: быстроток с входным участком, переходное устройство от быстротока к трубе, среднюю часть трубы, гаситель энергии водотока на выходе из трубы и отводное русло с укреплением. При больших уклонах русла трубы имеют на входе и выходе водобойные колодцы или шахты (рис. 4.8).
Быстротоки представляют собой сборные железобетонные или монолитные бетонные лотки с вертикальными или наклонными стенками и с шероховатым дном для уменьшения скорости течения воды. Переход от быстротоков к трубе осуществляется плавным уменьшением поперечного сечения потока с помощью прямолинейных или криволинейных вертикальных или наклонных стенок. Повышенная шероховатость труб создается за счет ступенек, порогов и ребер. Гасители энергии потока устраивают для уменьшения скорости течения воды на выходе из трубы и сокращения размеров укрепления отводящего русла. Гасители представляют собой раструб с вертикальными стенками из сборного железобетона или монолитного бетона.
Для железных и автомобильных дорог разработан типовой проект косогорных унифицированных сборных железобетонных, круглых и прямоугольных труб, быстротоков, водобойных колодцев и гасителей энергии потока для различных климатических, топографических и геологических условий.
Лотки применяют для пропуска небольших водотоков при малой высоте насыпи, когда невозможно устроить трубу. Массивные лотки (каменные или железобетонные) возводятся при высоте насыпи до 2 м и наибольшем расходе воды до 4,5 м3/с. С входной и выходной стороны лотка устраивают крылья в виде оголовка портального типа (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Лоток в насыпи |
Фильтрующие насыпи устраивают в виде каменной наброски для пропуска через нее небольших водотоков. При пропуске воды через фильтрующие насыпи с верховой стороны образуется пруд, высота горизонта которого определяется расчетом. Уровень воды, просачивающейся с верховой стороны, в теле каменной наброски постепенно снижается к низовой стороне. Конструкцию фильтрующей насыпи см. рис. 1.6.
Дата добавления: 2021-09-07; просмотров: 809;