Конструктивные особенности труб

До широкого применения железобетона трубы строились либо дере­вянными, либо каменными.

Деревянные трубы по форме поперечного сечения бывают прямоу­гольные, трапецеидальные, треугольные, иногда круглые. Они состоят из лежней, рам и обшивки. Лежни из бревен укладываются на спланиро­ванный грунт или глинистую подуш­ку толщиной 0,5—0,75 м. Рамы изго­тавливаются из бревен или брусьев и устанавливаются на расстоянии 1— 1,5 м друг от друга. Обшивка уст­раивается из пластин или толстых до­сок. Все элементы соединяются про­стейшими врубками с минималь­ным использованием металлических скреплений. Поверху обшивки укла­дывается слой мятой глины толщиной 0,2—0,3 м (рис. 4.10). Круглые трубы состоят из кольцевых кружал, обши­тых горбылем или досками. Оголовки труб представляют собой портальные или раструбные стенки из свай и об­шивки. Деревянные трубы имеют не­значительный срок службы, низкие гидравлические качества, а ремонт их и замена сопряжены со значительны­ми трудностями, поэтому они в на­стоящее время практически не приме­няются.

Каменные трубы имеют овоидаль-ную форму поперечного сечения или с вертикальными стенками и сводами (рис. 4.11). Отверстия шириной от 1 до 6 м. Бывают одно- и двухочковы-ми с водопропускной способностью до 130 м³/с. Своды труб принимают­ся параболического, эллиптического, коробового очертания. В зависимос-

ти от геологических и климатических условий своды опираются на сплошные или раздельные фундаменты или на вертикальные стены. Трубы состоят из секции длиной от 3 до 6 м, покрытых гидроизоляцией. Каменные трубы имеют портальные, раструбные, коридорные и ворот­никовые оголовки с нормальными или повышенными входными секци­ями. Видимые поверхности оголовков облицовываются тесаным кам­нем. Овоидальные трубы имеют суживающиеся кверху отверстия, что снижает их водопропускную способность. Кладка сводов требует труда высококвалифицированных каменщиков, поэтому работа по постройке овоидальных труб очень трудоемка и продолжительна. Трубы с верти­кальными стенками имеют более пологие своды кругового очертания и неглубокий лоток, отделенный от стен деформационными швами. Эти трубы имеют большую водопропускную способность, простую кладку стен, меньший объем кладки сводов, что снижает трудоемкость и про­должительность строительства.

Каменные трубы являются надежными и долговечными сооружения­ми с малыми эксплуатационными расходами, но не удовлетворяющими современным требованиям индустриализации строительства. Они целе­сообразны в труднодоступных районах при наличии местного природ­ного камня.

Сборные железобетонные и бетонные трубы. Сборные трубы со­стоят из звеньев, блоков фундаментов и элементов оголовков, которые изготавливаются на заводах или полигонах, доставляются на строитель­ные площадки обычным транспортом и монтируются легкими мобиль­ными кранами. Эти трубы соответствуют требованиям индустриального строительства, имеют сравнительно невысокую стоимость, незначи­тельную трудоемкость и продолжительность строительства, обладают хорошими эксплуатационными качествами и большими сроками служ­бы. Железобетонные звенья сборных труб по форме поперечного сече­ния бывают: круглые, цилиндрические, круглые звенья с плоским осно­ванием, овоидальные звенья, прямоугольные звенья. Толщина стенок звеньев должна быть не менее 10 см, длина звена, как правило, равна 1 м. Круглые цилиндрические звенья имеют отверстия до 2 м (рис. 4.12).

Толщина и армирование звеньев принимается в зависимости от вы­соты насыпи, временной подвижной нагрузки и положения звена в тру­бе. Арматурный каркас круглых звеньев состоит из наружной и внут­ренней спиралей из арматурной стали диаметром 8—10 мм и про­волочных стержней диаметром 6 мм, соединенных сваркой или вя-

Рис. 4.12. Армирование круглого звена трубы диаметром 1,25 м для высоты

насыпи железной дороги до 7 м

зальной проволокой. Наружная и внутренняя сетки соединяются между собой, и получается жесткий пространственный каркас. Круглые звенья с плоским основанием (рис. 4.13) занимают в трубе строго оп­ределенное положение и поэтому имеют более экономичное одиночное армирование — переменная толщина стенок сокращает расход армату­ры почти в 2 раза. Кроме того, они не нуждаются в лекальных блоках, за счет чего снижается стоимость, трудоемкость и продолжительность строительства. Овоидальные звенья состоят из свода и плиты лотка, со­единенных в замкнутую конструкцию с плоским основанием. Совре­менные овоидальные звенья имеют одиночные арматурные каркасы, что сокращает расход стали на 50 % и бетона на 20 %.

Прямоугольные железобетонные звенья представляют собой замк­нутые рамы с отверстиями 2 и 2,5 м и высотой 2 м, а также отверстиями 3 и 4 м высотой 2,5 м (рис. 4.14). Толщина стенок звеньев составляет 13—30 см, верхней двускатной плиты — 17—40 см (в зависимости от от­верстия трубы и высоты насыпи). Арматурный пространственный кар-99

Рис. 4.13. Армирование звена с плоским основанием: 1 — спираль наружная; 2 — спираль внутренняя; 3 — сетка армирования плос­кого основания; 4 — хомут

кас прямоугольных звеньев состоит из наружной и внутренней арматур­ных сеток, соединенных между собой, а в углах дополнительно устанав­ливаются наклонные стержни.

Из круглых и овоидальных звеньев собираются одно-, двух- и трех-очковые секции длиной 2—3 м (рис. 4.15). Пространство между секция­ми в трубах с фундаментами заполняется то­щим бетоном, а в бесфундаментных — дре­нирующим грунтом. Верхней поверхности заполнения придается двускатная форма с уклоном не менее 0,03. Между секциями ус­траиваются деформационные швы шириной не менее 3 см. В обычных климатических условиях при пластичных глинистых и мел­ких песчаных средней плотности грунтах основания применяют сплошные фундамен­ты из монолитного бетона или бетонных блоков. При твердых и полутвердых глини­стых и песчаных средней плотности грунтах основания звенья диаметром 1,5 м ук­ладывают на железобетонные лекальные блоки или плиты, на гравийно-песчаные или

Рис. 4.15. Типы фундаментов под круглые трубы: а — фундамент из бетонных блоков; б — бесфундаментные трубы на песчано-гравийной подушке; в — бесфундаментные трубы с плоской пятой; 1 — моно­литный бетон; 2 — оклеечная гидроизоляция; 3 — лекальный блок; 4 — ниж­ние блоки фундамента; 5 — обмазочная изоляция; 6 — гравийно-песчаная по­душка

глинощебеночные подушки толщиной не менее 0,4 м. При плотных пес­чаных, крупнообломочных и скальных грунтах возможно сооружение труб на профилированном уплотненном грунтовом ложе. Трубы без фундаментов не применяют на железных дорогах. Фундаменты средних секций закладывают на глубину 0,5—1,5 м независимо от глубины про­мерзания грунтов основания; глубина заложения фундаментов крайних секций и оголовков при скальных, крупнообломочных, гравийных и крупнопесчаных грунтах принимается независимо от глубины промер­зания, а при всех других грунтах — на 0,25 м ниже глубины промерза­ния. Типовые сборные железобетонные унифицированные трубы при­меняют при высоте насыпи до 20 м для пропуска периодических и по­стоянных водотоков, но при отсутствии наледей, так как при очистке отверстий железобетонных труб от льда возможно повреждение (скол) защитного слоя бетона, быстрая коррозия арматуры и разрушение тру­бы.

Конструкция бетонных труб (рис. 4.16). Бетонные трубы имеют прямоугольные отверстия шириной 1,5; 2 и 3 м при высоте 2 м и шири­ной 2—6 м (через 1 м) при высоте 3 м. Они могут быть одно-, двух и трехочковыми, водопропускная способность их достигает 150 м³/с. Средняя часть бетонной трубы состоит из секций длиной 3—4 м, кото­рые могут быть монолитными или сборными. Сборные секции состоят из железобетонных плит перекрытия отверстия, бетонных блоков стен, насадок, лотка и фундамента. Железобетонные плиты шириной 1 м не только перекрывают отверстие трубы, но и служат распорками для стенок. Бетонные блоки стен имеют массивную фигурную конструкцию длиной 1 м и высотой 1,8 и 2,6 м. Поверху стеновые блоки объединяются железобе­тонными насадками (ригелями) длиной 3—4 м, на которые укладывают плиты покрытия. Трубы отверстием 1,5; 2 и 3 м имеют сплошные фун­даменты, а остальные — раздельные на естественном основании, моно­литные или сборные, либо свайные фундаменты. Трубы имеют раструб­ные оголовки. Лотки бетонируются на песчаной подготовке. Входные звенья могут быть нормальные или повышенные. Бетонные трубы име­ют большое количество блоков разной формы и размеров, что усложня­ет их изготовление, увеличивает объем установки блоков на цементном

Рис. 4.16. Конструкция бетонной трубы: 1 — фундамент; 2 — бетонные стеновые блоки; 3 — насадка; 4 — железобетон­ная плита; 5 — гидроизоляция; 6 — лоток; 7 — песчано-гравийная подготовка

растворе, гидроизоляционных и других работ, требует значительных трудовых затрат и времени на строительство. Однако эти трубы имеют большой срок службы и малые эксплуатационные расходы. Бетонные трубы применяют при высоте насыпи до 20 м для пропусков постоян­ных и периодических водотоков на всей территории страны.

Гидроизоляция труб. Для защиты бетона и арматуры от коррозии на­ружные поверхности и стыки труб покрываются гидроизоляцией. Гид­роизоляция может быть двух видов: оклеечная и обмазочная (рис. 4.17).

Вид гидроизоляции выбирается в зависимости от характера защища­емой поверхности. Вертикальные поверхности, соприкасающиеся с грун­том, покрываются обмазочной битумной изоляцией в два слоя по битум­ной грунтовке. Наружная поверхность труб покрывается двух- или трех­слойной оклеечной изоляцией на битумных мастиках. Материалами для устройства гидроизоляции искусственных сооружений служат битум­ный лак, мастики, бетантит, гидроизол и др. Обмазочная гидроизоляция (неармированная) состоит из двух слоев, толщиной каждый 1,5—3 мм,

Рис. 4.17. Гидроизоляция поверхностей и стыков труб: а — битумная мастичная — оклеечная; б — изольная рулонная — оклеечная; в — битумная мастичная — обмазочная; г — гидроизоляция стыков звеньев; д — гидроизоляция стыков звеньев; 1 — звено трубы; 2 — грунтовка; 3 — мас­тика битумная; 4 — армирующий материал; 5 — защитный слой; 6 — мастика

изольная; 7 — изол рулонный; 8 — цементно-песчаный раствор; 9 — пакля, пропитанная битумом; 10 — обмазочная изоляция; 11 — полоса оклеечной изо­ляции; 12 — элемент гидроизоляции деформационного шва

горячей или холодной битумной мастики по слою битумной грунтовки. Оклеечная гидроизоляция (армированная) состоит из двух слоев: арми­рующего материала (гидроизола, бетонтита и др.) между двумя слоями битумной мастики по слою грунтовки. Битумная грунтовка — битум­ный лак, который получен растворением расплавленного битума в бен­зине, нигроле, керосине и других растворителях в пропорции 1:3—1:2 (по массе). Битумные мастики включают в себя, кроме битума, машин­ное масло и асбест. Обмазочной гидроизоляцией покрывают оголовки, элементы сборных и сборно-монолитных фундаментов, боковые повер­хности прямоугольных труб. Оклеечной гидроизоляцией защищают звенья круглых и ригели прямоугольных труб.

Деформационные швы между секциями труб перекрывают полосой оклеечной гидроизоляции с компенсатором, расположенным внутри шва.

При сооружении прямоугольных труб возможно применение звеньев с заводской битумно-стеклопластиковой изоляцией. В этом случае на строительной площадке гидроизоляция наносится только на стыке зве­ньев. Поверх изоляции укладывается цементно-песчаный раствор M150, а боковые поверхности прямоугольных труб закрывают асбоцементными плитами защиты.

Материал для оклеечной гидроизоляции (бетонтит, гидроизол) постав­ляется в рулонах, завернутых в упаковочную бумагу, и представляет со­бой битуминированную антисептированную ткань. Кроме этих матери­алов, для гидроизоляции применяется полихлорвиниловый пластикат и другие полимерные материалы.