7.Учебное пособие_Александров_Семенова_Тех_я стр_ва ВТ_2015. Технология строительства водопропускных труб автомобильных дорог
 Скачать 5.74 Mb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)» Кафедра «Строительство и эксплуатация дорог» А.С. Александров, Т.В. Семенова ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Учебное пособие Омск • 2015 УДК 625.74 УДК 625.74 ББК 39.31 А46 Рецензенты: канд. техн. наук, доц. М.Г. Горячев (ФГБОУ ВПО «МАДИ»); и.о. директора Омского филиала ФКУ «Сибуправтодор» Е.В. Стипурин Работа утверждена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия. Александров, А.С. А46 Технология строительства водопропускных труб автомобильных дорог [Электронный ресурс] : учебное пособие / А.С. Александров, Т.В. Семенова. – Омск : СибАДИ, 2015. – Режим доступа:……………………………………………………………….., свободный после авторизации. − Загл. с экрана. ISBN 978-5-93204-800-9 Освещаются вопросы, связанные с технологией строительства водопропускных труб автомобильных дорог. Представлен об- зор конструкций водопропускных труб, материалы и изделия для их устройства, современных технологических процессов, обеспечи- вающих качество строительства. Рассмотрена технология производства работ по строительству водопропускных труб, а также кон- троль качества работ. Содержит интерактивное оглавление в виде закладок, что обеспечивает навигацию по главам; интерактивные переходы от ссылок в тексте к библиографическому списку. Предназначено для студентов всех форм обучения высших технических учебных заведений по направлению «Строительство» для профилей и специализаций дорожной отрасли, также будет полезно инженерно-техническим работникам дорожной сферы дея- тельности. Текстовое (символьное) издание (6,0 МБ) Системные требования : Intel, 3,4 GHz ; 150 МБ ; Windows XP/Vista/7 ; DVD-ROM ; 1 ГБ свободного места на жестком диске ; программа для чтения pdf-файлов Adobe Acrobat Reader ; Internet Explorer Редактор И.Г. Кузнецова Техническая подготовка − Т.И. Кукина Издание первое. Дата подписания к использованию 18.06.2015 Издательско-полиграфический центр СибАДИ. 644080, г. Омск, пр. Мира, 5 РИО ИПЦ СибАДИ. 644080, г. Омск, ул. 2-я Поселковая, 1 © ФГБОУ ВПО «СибАДИ», 2015 3 ВВЕДЕНИЕ Водопропускные трубы являются самыми распространенными искусственными сооружениям на автомобильных дорогах [1, 2]. Труба − это инженерное сооружение, укладываемое в тело насы- пи автомобильной (железной) дороги для пропуска водного потока, дороги или скотопрогона [2, 3]. Перед малыми мостами водопропуск- ные трубы имеют существенные преимущества. Во-первых, при при- менении труб земляное полотно получается непрерывным, что повы- шает комфортабельность проезда [2]. Во-вторых, стоимость и трудо- емкость сооружения трубы гораздо ниже, чем малого моста [2]. До 2000 г. наибольшее распространение имели круглые железо- бетонные трубы диаметром до 1,5 м. Таких труб насчитывалось до 78 −80 % от общего количества [2]. Прямоугольные железобетонные трубы применялись гораздо реже. Для примера построенные круглая и прямоугольная железобетонные трубы приведены на рис. 1 и 2. Рис. 1. Общий вид эксплуатируемой круглой железобетонной трубы Рис. 2. Общий вид эксплуатируемой прямоугольной железобетонной трубы В настоящее время в ХМАО, ЯНАО и других северных районах РФ широко используются металлические гофрированные трубы, по- этому применение железобетонных водопропускных труб несколько уменьшилось. До 1970 г. для строительства труб в основном применяли корот- кие железобетонные звенья длиной 1 м [2]. С оснащением дорожно- строительных организаций более мощным крановым оборудованием стали широко применяться более технологичные длинномерные (длиной до 5 м) звенья круглых труб ливневой канализации для про- мышленных предприятий. 4 Трубы из гофрированного металла были впервые применены при строительстве БАМа [4]. С целью экономии материала и увеличения долговечности труб происходит постоянное совершенствование их конструктивных эле- ментов, направленное на повышение пропускной способности водно- го потока в обычных дорожно-климатических условиях, в условиях вечной мерзлоты, а также на косогорных участках дорог [2]. 1 . КОНСТРУКЦИИ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ. МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ ДЛЯ ИХ УСТРОЙСТВА Водопропускные трубы − это искусственные сооружения, пред- назначенные для пропуска под насыпями дорог небольших постоян- ных или периодически действующих водотоков. Водопропускные трубы различают: 1. По материалу тела трубы – бетонные, железобетонные, метал- лические, полимерные. 2. По форме поперечного сечения – круглые, прямоугольные, эл- липтические. 3. По числу очков в сечении – одно-, двух-, многоочковые. 4. По работе поперечного сечения – безнапорные, напорные, по- лунапорные. 5. Оголовочные и безоголовочные. 6. Фундаментные и бесфундаментные. В соответствии с ГОСТ 24547-81[5] звенья по форме поперечного сечения подразделяют на три типа: ЗКЦ − круглые цилиндрические, ЗКК − круглые конические (для оголовков), ЗП − прямоугольные. Внутренний диаметр цилиндрических и меньший диаметр конических звеньев (в свету) − 500, 750, 1 000, 1 250, 1 500, 2 000 мм. Ширина от- верстия прямоугольных звеньев (в свету) − 1 000, 1 250, 1 500, 2 000, 2 500, 3 000, 4 000 мм. Длина звеньев круглых труб составляет 1 000, 1 500, 2 000 мм. Длина звеньев прямоугольных труб − 750, 1 000 мм. По соглашению предприятия-изготовителя с потребителем и согласо- ванию с проектной организацией допускается изготовление звеньев длиной 3 000 мм. На рис. 3 и 4 приведены круглые цилиндрические и прямоуголь- ные звенья водопропускных железобетонных труб. 5 Рис. 3. Звенья круглые цилиндрические Рис. 4. Звено прямоугольное Такие звенья обозначают марками в соответствии с ГОСТ 23009-78 [6] . Марка звеньев состоит из одной или двух буквенно-цифровых групп, разделенных дефисом. Первая группа содержит обозначение типа звена и номинальные габаритные размеры: внутренний диаметр (или ширина и высота в свету) звена трубы и толщина стенки в сан- тиметрах. Например, условное обозначение (марка) круглого цилинд- рического звена внутренним диаметром 1 250 мм, длиной 1 500 мм и с толщиной стенки 140 мм, предназначенного для эксплуатации в обычных условиях, дается в виде ЗКЦ 125.150.14. Для звеньев труб, предназначенных к применению в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже −40 °С и наличием агрессии, во вторую группу марки включают соответствующие обо- значения характеристик, обеспечивающих долговечность звеньев в условиях эксплуатации. Например: М − для звеньев, применяемых в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже −40 °С; для звеньев, применяемых в условиях воздействия агрессивных сред, − характеристики проницаемости бетона (Н − нормальная, П − повышенная, О – особо низкая) и вид агрессии (Щ − щелочная, К − кислотная и др.). Например, условное обозначение (марка) круглого конического (для оголовка) звена меньшим внутренним диаметром 1 250 мм, дли- ной 1 320 мм и толщиной стенки 120 мм, предназначенного для экс- плуатации в районах с расчетной температурой наружного воздуха ниже −40 °С, дается в виде ЗКК 125.132.12-М. Условное обозначение прямоугольного звена отверстием шириной 1 000 мм, высотой 1 500 мм, длиной 1 000 мм и толщиной боковой стенки 110 мм, предназначен- 6 ного для эксплуатации в условиях воздействия среднеагрессивной щелочной среды, дается в виде ЗП 100 / 150.100.11-ПЩ. В настоящее время выпускаются звенья с плоским основанием, а труба может быть построена из полуколец или арочного типа. На рис. 5 и 6 приведены круглое звено с плоским основанием и труба из по- луколец. Рис. 5. Звено круглое с плоским основанием Рис. 6. Труба из полуколец По сравнению с круглыми звеньями трубы с плоским основанием имеют преимущества [2]. Во-первых, фиксированное положение зве- на с плоским основанием приводит к более экономичному армирова- нию. Во-вторых, достигается высокое качество уплотнения грунта около трубы. В-третьих, более удобно производить гидроизоляцион- ные работы. И наконец, при плоском фундаменте монтаж круглых звеньев требует выполнения мероприятий по обеспечению их устой- чивости. Поэтому зачастую круглые звенья укладывают в лекальные блоки. При устройстве трубы из круглых звеньев с плоским основа- нием лекальных блоков не требуется. На рис. 7 представлен общий вид лекального блока, а на рис. 8 приведены круглые цилиндрические звенья, уложенные в такие бло- ки. 7 Рис. 7. Общий вид лекального блока Рис. 8. Звенья, уложенные на лекальные блоки На рис. 9 представлен фрагмент монтажа звеньев с плоским осно- ванием на плоский фундамент. Рис. 9. Монтаж звеньев с плоским основанием на плоский фундамент Устройство труб из звеньев с плоским основанием весьма эффек- тивно. Так, строительство труб с плоским основанием диаметром 1,5 м и длиной звеньев 3 м [7] и диаметром 1 м и длиной звеньев 2 м 8 [8] приводит к увеличению производительности на 20 %, уменьше- нию расхода материалов на 50 %, а арматуры – на 10 %. Трубы из железобетонных полуколец также имеют ряд преиму- ществ перед трубами из круглых цилиндрических звеньев. Облегчает- ся монтаж и последующие гидроизоляционные работы, повышается устойчивость. Металлические гофрированные трубы (МГТ) – сооружение из гофрированных металлических структурных элементов, имеющее замкнутый или открытый снизу контур, размещаемое под грунтовой насыпью и предназначенное для пропуска постоянного или временно- го водотока либо для пропуска пешеходов или наземного транспорта. МГТ могут служить также основным элементом противообвальных и лавинозащитных галерей [9]. Такие трубы устраивают из металлических гофрированных структур. Металлические гофрированные структуры (МГС) − метал- лические (стальные) гофрированные листы расчетной толщины, под- готовленные к сборке: изогнутые по форме соответствующей части контура будущего сооружения (металлической гофрированной тру- бы), покрытые слоем расчетной толщины коррозионной изоляции, имеющие заранее просверленные отверстия для сборки требуемого контура сооружения крепежными элементами [9]. На рис. 10 приведены металлические гофрированные структуры (листы), а на рис. 11 представлена секция трубы. Рис. 10. Металлические гофрированные структуры (листы) Рис. 11. Секция металлической гофрированной трубы Сборку звеньев и секций труб производят при помощи болтовых соединений, которые устраивают в отверстиях, имеющихся в метал- лических листах. 9 Заводами выпускаются МГТ с различной геометрией поперечных сечений замкнутого и разомкнутого контуров: круглые, полицентри- ческие, арочные, коробчатые [9]. По условиям применения в качестве водопропускных сооруже- ний наибольшее распространение получили круглые замкнутые кон- туры. Преимущество труб такого контура состоит в том, что расчет- ные схемы узлов всего контура при различных видах нагрузок и воз- действий поддаются наиболее точному определению, а технология монтажа, сборки и сооружение грунтовой обоймы достаточно просты и обеспечивают равномерное распределение нагрузок на металл тру- бы [9]. В качестве основного типа сооружений следует применять МГТ с вертикальным или скошенным параллельно откосу насыпи торцом концевого звена с устройством оголовков или без них [9]. Такие тру- бы приведены на рис. 12 и 13. Рис. 12. Труба со скошенным торцом концевого звена Рис. 13. Труба без скошенного торца концевого звена Круглые МГТ наиболее экономичны по площади поперечного сечения. Они имеют наибольшую конструктивную прочность по от- ношению к нагрузкам и поэтому в наибольшей степени подходят для высоких насыпей. МГТ с эллиптическим сечением устраивают в виде горизонталь- ного или вертикального эллипса. 10 На рис. 14 приведена МГТ с сечением в виде горизонтального эллипса. МГТ с сечением в виде горизонтального эл- липса целесообразно уст- раивать при ограничен- ной высоте насыпи [9], а в виде вертикального эл- липса – в горных и пред- горных районах при ин- тенсивных повышениях горизонта ливневых па- водков и для высоких на- сыпей [9]. Другим вариантом поперечного сечения МГТ является контур замкнутого арочного типа. МГТ с такой формой поперечного сечения приведена на рис. 15. Такие трубы устраи- вают при ограниченной высоте насыпи и для пропуска значительного объема воды при малой высоте сооружения. В соответствии с ре- комендациями [9] соот- ношение радиусов боко- вых сторон эллипсовид- ных контуров должны обеспечивать плавное со- пряжение точек касания и контролироваться при сборке на заводе-поставщике с отражением в документации поставки. При монтаже на стройплощадке контроль сборки должен включать промеры пролета и высоты контура МГТ и контроль соответствия ра- диусов заводскому паспорту [9]. Рис. 14. Металлическая гофрированная труба с сечением в виде горизонтального эллипса Рис. 15. Металлическая гофрированная труба с сечением в виде арочного замкнутого контура 11 Наряду с представленными конструкциями МГТ выполняют строительство металлических гофрированных труб с разомкнутым контуром арочного и коробчатого типов. Такие конструкции приве- дены на рис. 16 и 17. Рис. 16. МГТ с разомкнутым контуром коробчатого типа Рис. 17. МГТ с разомкнутым контуром арочного типа Для регулирования водного потока и обеспечения плавности его протекания, а также для предотвращения продольных смещений (рас- тяжений) элементов трубы при оползаниях откосов насыпи входные и выходные участки трубы оборудуются оголовками [10, 11]. По конст- рукции оголовки бывают раструбные, коридорные, воротниковые, об- текаемые и портальные [2, 10, 11]. Портальные оголовки являются наиболее простой конструкцией, состоящей из подпорной стенки. Та- кие оголовки не обеспечивают плавного протекания воды и поэтому их применяют при малых расходах воды [10]. Раструбные оголовки состоят из портальной стенки и откосных крыльев переменной высо- ты, которые расположенные под углом 17−20° к оси трубы [10]. Ко- ридорные оголовки состоят из портальной стенки и откосных крыльев постоянной высоты, установленных параллельно друг другу [10]. На рис. 18 и 19 приведены портальный и раструбный оголовки. 12 Рис. 18. Портальный оголовок: 1 – звено трубы; 2 – портальная (подпорная) стенка Рис. 19. Раструбный оголовок: 1 – звено трубы; 2 – портальная стенка; 3 – откосные крылья Водопропускные трубы могут работать в одном из трех режимов: 1 – безнапорные трубы, работающие неполным сечением на всём протяжении. 2 – напорные трубы, работающие полным сечением на всём про- тяжении. 3 – полунапорные трубы, работающие у входного оголовка пол- ным сечением, а на остальной длине – неполным. На рис. 20 представлен продольный разрез металлической гофри- рованной трубы (МГТ). Рис. 20. Продольный разрез металлической гофрированной трубы Из рис. 20 следует, что строительство трубы сопряжено с устрой- ством ряда конструктивных элементов (котлован под материалы по- душки, подушка из инертных материалов, цементогрунтовый экран, МГТ с устройством лотка, грунтовая призма и т.д.). Поэтому техноло- гия строительства трубы обуславливается ее конструкцией и включа- ет в себя множество технологических операций. 13 В любом случае строительство трубы начинают с подготовитель- ных работ. Контрольные вопросы 1. Что такое водопропускные трубы? 2. По каким параметрам различают водопропускные трубы? 3. Какие звенья подразделяют по форме поперечного сечения? 4. Из каких материалов изготовляют водопропускные трубы? 5. Как обозначают марку звеньев водопропускных труб? 2 . ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ Подготовительные работы при строительстве водопропускных труб включают: 1. Восстановление оси трубы. 2. Устройство подъездных дорог. 3. Доставка машин, оборудования и бытовых помещений. 4. Монтаж бытовых помещений. 5. Расчистка зоны строительной площадки от растительного грунта. 6. Планировка строительной площадки. 7. Разбивка контуров траншеи и котлованов. 8. Устройство сооружений для защиты будущего котлована от увлажнения поверхностными водами. 9. Завоз и складирование материалов и изделий. 2.1. Восстановление и закрепление осей водопропускных труб. Разбивка контуров траншей и котлованов Восстановление и закрепление осей искусственных сооружений на местности производят одновременно с восстановлением и закреп- лением оси и всех элементов трассы на местности [12]. Работы по пе- реносу и закреплению элементов трассы и осей искусственных со- оружений на местность впервые выполняются в период изыскатель- ских работ. С момента завершения изыскательских работ до начала строительства проходит определенный промежуток времени, за кото- 14 рый часть геодезических знаков в силу определенных обстоятельств может быть потеряна [13]. Кроме того, в этот промежуток времени разрабатываются проект строительства дороги, проект организации строительства и проект производства работ, в которых производят технико-экономическое сравнение и обоснование различных реше- ний. В ходе работ над проектами в существующую геодезическую ос- нову могут быть внесены изменения, что обуславливает необходи- мость производить геодезические работы на некоторых участках трассы заново. Поэтому комплекс подготовительных работ всегда на- чинают с восстановления и закрепления на местности всех элементов трассы и осей искусственных сооружений [12, 13]. Для восстановления осей искусственных сооружений необходимо иметь на местности закрепленные пикеты и плюсовые точки трассы. Для правильного закрепления оси водопропускной трубы необходимо выполнить ряд работ в определенной последовательности [12]. Во-первых, необходимо установить ближайший к оси трубы пи- кет. Например, труба должна быть устроена на ПК 15+68, тогда рас- стояние от оси трубы до 15-го пикета трассы составит 68 м, а до 16- го пикета трассы − 32 м. Следовательно, ближайшим пикетом до оси трубы является 16-й пикет. Во-вторых, необходимо промерить расстояние от геодезического знака, обозначающего местоположение оси дороги на ближайшем пи- кете до оси трубы [12]. Измерения выполняются дважды при помощи рулетки. При выполнении измерения необходимо следить, чтобы из- мерительная лента рулетки располагалась строго по оси дороги. В рассматриваемом нами примере на местности от ПК 16 откладывается расстояние 32 м в сторону ПК 15. В результате измерений на местно- сти получают точку, которая является точкой пересечения продоль- ных осей дороги и трубы. В этой точке устанавливают деревянный столб, в который на уровне земли вбивается гвоздь. Таким образом, интересующая нас точка пересечения осей трубы и дороги зафикси- рована на местности. Схема закрепления точки пересечения приведе- на на рис. 21. В-третьих, следует перенести на местность местоположение оси трубы и закрепить эту ось геодезическими знаками. Для этого при помощи теодолита переносится угол между осью дороги и осью тру- бы. Отложив угол между осью дороги и осью трубы сначала с одной стороны, а затем с другой, мы восстановим продольную ось трубы. В ходе выполнения измерения угла между осями трубы и трассой полу- |