Искусственные сооружения на автомобильных дорогах

По строительным и  эксплуатационным качествам трубы  предпочтительнее малых мостов, но в суровых климатических условиях, в частности на Байкало-Амурской магистрали, применение труб часто ограничивалось в связи с наличием наледей или пучинистых грунтов в основании труб. В этих районах целесообразно применение труб только на сухих логах и постоянных водотоках, на которых исключена возможность появления наледей, а также под высокими насыпями, когда постройка моста нецелесообразна.

В настоящее время  наибольшее распространение получили сборные железобетонные и бетонные типовые унифицированные трубы. Железобетонные круглые трубы имеют  отверстие от 0,5 до 2,0 м и прямоугольные  — от 1,5 до 6,0 м.

Отверстие и высоту в  свету труб назначают, как правило, при длине их до 20 м не менее 1,0 м, а при длине трубы больше 20 м — 1,25 м.

Трубы на автомобильных  дорогах II категории допускается устраивать отверстием не менее 0,75 м при длине трубы до 15 м, а при длине до 30 м — не менее 1,0 м.

Отверстия труб на железных и автомобильных дорогах в  районах со средней температурой наружного воздуха наиболее холодной пятидневки ниже минус 40 °С назначают не менее 1,5 м независимо от длины трубы с работой их по безнапорному режиму.

В местах образования  наледей применяют прямоугольные  трубы отверстием не менее 3,0 м и  высотой не менее 2,0 м с сооружением противоналедных устройств. При наличии ледохода или карчехода трубы не применяют.

В северной строительно-климатической зоне нецелесообразно строить напорные и полунапорные трубы, потому что при значительных расходах воды возникает опасность проникания ее через стыки звеньев, что в большие морозы может вызвать разрушения.

Одноочковые и многоочковые металлические гофрированные трубы применяют отверстием 1; 1,5; 2 и 3 м, наибольшее распространение получают безоголовочные трубы диаметром 1,5 м. Особенностью металлических гофрированных труб является малая поперечная жесткость. Однако деформации от внешних нагрузок ограничены воздействием на трубу отпора грунта, который обеспечивают правильной засыпкой ее грунтом с трамбованием.

Высокая гибкость сплошной по длине гофрированной конструкции позволяет ей воспринимать деформации грунтового основания и укладывать ее на грунтовую подушку без фундамента (рис. 16.4). Это создает уменьшение стоимости строительства на 30—40 % по сравнению с железобетонными трубами и повышает производительность труда в 2—2,5 раза.

Минимальную высоту насыпи в месте расположения трубы определяют исходя из следующих условий: отметка бровки насыпи в месте расположения трубы должна обеспечивать минимальную толщину засыпки над трубой, которая на железных дорогах составляет не менее 1 м, считая от подошвы рельса до верха конструкции звена, а на автомобильных дорогах — 0,5 м от верха проезжей части по оси дороги до верха конструкции звена.

Бровка земляного полотна  у трубы должна возвышаться над  уровнем подпертых вод с учетом аккумуляции, соответствующей наибольшему  расходу для железных дорог и расчетному расходу для автомобильных дорог не менее чем на 0,5 м, а для труб отверстием 2 м и более при напорном и полунапорном режимах — не менее чем на 1 м.

 

 

Рис. 16.4. Основание под  металлической гофрированной трубой:

а — при грунтовой подушке;  б — при устройстве подбивки; 1 — грунт основания; 2 — подушка; 3 — подбивка

Возвышение высшей точки  внутренней поверхности круглых  труб в любом сечении над уровнем  воды при максимальном расходе и безнапорном режиме должно быть не менее '/4 высоты трубы, не превышающей 3,0 м, и не менее 0,75 м при высоте трубы более 3,0 м. В прямоугольных трубах высотой до 3,0 м указанное выше расстояние должно быть не менее ¹/е высоты трубы, а при высоте трубы более 3,0 м — не менее 0,5 м.

Обязательным и важнейшим  конструктивным элементом при сооружении трубы является укрепление подводящего и отводящего русел. Вместе с проводимой унификацией конструкций водопропускных труб, кроме старых видов укреплений (каменные отсыпки и мощение), были рекомендованы следующие виды укреплений, кроме районов вечной мерзлоты:

1 — бетонными квадратными  плитами размером 49х49Х10см со срезанными  углами, укладываемыми на щебеночное  основание толщиной 10 см;

2 — бетонными призматическими  плитами (блоками П-2);

3 — монолитным бетоном  классом по прочности на сжатие не ниже В20 толщиной не менее 8 см;

4 — одиночным мощением  и каменной наброской. Тип крепления выбирают с учетом скорости протекания воды, а также в результате технико-экономического обоснования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лотки и трубы на косогорах

На небольших водотоках  с расходом воды до 4 м³/с при высоте насыпи до 1—1,5 м, если невозможно построить трубу или отвести воду в соседнее сооружение, устраивают лотки, отличающиеся от труб отсутствием засыпки сверху. Железобетонные лотки (рис. 16.17) прямоугольного замкнутого или открытого сверху поперечного сечения обычно имеют отверстие 0,75—1,25 м. Звенья их укладывают на бетонный фундамент, а при благоприятных геологических условиях — на грунтовое основание. Открытые железобетонные или деревянные лотки глубиной 1,5—1,8 м пригодны для отвода верховой и грунтовой вод из выемок и оснований насыпей, а также вместо кюветов в выемках, когда необходимо осушить земляное полотно на глубину большую, чем это возможно с помощью кюветов. В таких случаях железобетонные сборные лотки делают в виде рам с заборными стенками из железобетонных досок с отверстиями диаметром 3 см или прорезями для собирания воды.

 

 

 

 

Рис. 16.17. Лотки

 

К косогорным сооружениям относятся сооружения, расположенные на участках автомобильных дорог и железных дорог при поперечных к оси дороги уклонах местности 0,02 и круче, а также подводящие и отводящие русла и обустройства ко всем этим сооружениям.

В косогорных сооружениях  формируется бурный поток. Их строят обычно по типовому проекту (рис. 16.18). Косогорными бывают трубы, мосты, быстротоки, гасители энергии водного потока, водобойные колодцы и стенки, перепады. Основной тип косогорных сооружений — это прямоугольные и трапецеидальные быстротоки, которые можно сооружать с очень крутыми уклонами. Укрепления подводящих и отводящих русел, где развиваются наибольшие скорости воды, должны обеспечивать сохранность сооружений и, следовательно, безопасность движения по дороге.

 

Рис.  16.18. Конструкция  трубы на косогоре:

/ -водобойный колодец; 2 — наклонная часть трубы; 3 — бетонный упор; 4 — нормальный участок трубы; 5 — выходной оголовок

Русло потока у входа  и выхода из трубы, конусы и прилегающие к трубе откосы насыпи защищают от размыва различными типами укреплений. Наиболее распространенные из них — одиночное и двойное мощение, монолитные или сборные бетонные плиты.

Косогорные трубы сооружают  из тех же типовых элементов, что  и равнинные. Звенья или секции трубы  располагают ступенями или наклонно в соответствии с уклоном местности. Расположение труб на косогорах строго по уклону местности вызывает увеличение длины трубы, большой объем земляных работ, наличие больших скоростей течения воды и необходимость устройства сложных и дорогостоящих гасителей энергии потока.

      

 

Особенности  эксплуатации  искусственных сооружений

Эксплуатация деревянных мостов предусматривает выявление таких дефектов, как неплотности во врубках соединений, трещины, гниение древесины и своевременное их устранение. Наличие сколов, щелей, значительных смятий не допускается. Неплотности врубок устраняют путем установки металлических и деревянных прокладок, а также подтяжкой болтов. Болты и хомуты подтягивают ежегодно, а в мостах, построенных из сырого лесоматериала, в течение первых двух лет эксплуатации не реже 2 раз в год.

После подтяжки резьбу болтов смазывают автолом или солидолом.

В автодорожных мостах изнашиваются доски верхнего настила, образуются щели между ними и выдергиваются  гвозди, скрепляющие доски с нижележащим  элементом. Кроме того, может ослабляться крепление перильных стоек с наклоном в сторону реки. Изношенные доски заменяют полностью.При загнивании конструкцию проезжей части вскрывают, а пораженные элементы в зависимости от степени ослабления заменяют или антисептируют. Продольные трещины в древесине от попадания в них влаги и развития гниения зашпаклевывают антисептической пастой. Элементы, имеющие глубокие трещины, стягивают хомутами на болтах, а при обнаружении крупных трещин или сколов заменяют новыми. Большое значение в борьбе с загниванием имеет своевременная очистка сооружения от мусора и грязи, удерживающих влагу.

Деревянные элементы антисептируют масляными и водорастворимыми антисептиками, подогретыми до температуры 60—80 °С, путем нанесения их кистями или опрыскиванием из гидропульта 2 раза с перерывом в 2—4 ч. Деревянные сваи опор и ледорезов в уровне грунта защищают от загнивания антисептическими бандажами. Для этого освобожденную от грунта сваю стесывают на глубину 1—2 см от загнивающей древесины и покрывают антисептической пастой, затем весь участок сваи обертывают мешковиной или брезентом, прошивают толевыми гвоздями, края обматывают проволокой и снаружи обмазывают горячим битумом.

Наблюдая за опорами, следят за их наклоном и осадками. Наиболее подвержены деформациям рамно-лежневые и ряжевые опоры. Если наклон превышает 1/100 высоты опоры, то при закрытом движении по мосту ее выправляют с помощью полиспастов, домкратов или переустраивают.

Вследствие размыва  основания возможны осадки и наклон опор. Обычно размыв у опор предотвращают каменной наброской или фашинами. При текущем ремонте деревянных мостов заменяют отдельные элементы — сваи, насадки, прогоны, схватки и др. В зависимости от длины пораженного участка сваю заменяют целиком от насадки до нижней точки загнивания или только частично. Длина новой вставки должна быть не меньше 2,5 м при стыковании вполдерева и 1,5 м при стыковании в торец.

Насадки заменяют одновременно с заменой свай или отдельно. В  последнем случае все скрепления снимают и прогоны поддомкрачивают, затем снимают насадку и заводят новую, а прогоны опускают на место и крепят болтами. Прогоны заменяют по всей длине между стыками. Возможна замена прогонов вместе с мостовым полотном путем поперечной сдвижки предварительно собранных конструкций или их установки при помощи кранов. При эксплуатации   железобетонных пролетных 
строений могут возникать неисправности в виде трещин, отколов защитного слоя,    раковин и каверн в бетоне,    обнажения    и 
ржавления арматуры, выщелачивания раствора, плохого состояния 

 

 

 

 

Рис. 18.1. Характерные силовые  трещины в железобетонных пролетных  строениях

гидроизоляции и водоотводных приспособлений, неплотного опира-ния  балок на опоры и т. п. Трещины  в пролетных строениях могут  быть технологическими, возникшими при изготовлении конструкций, температурно-усадочными и силовыми от внешних нагрузок. Подавляющее большинство технологических и температурно-уса-дочных трещин имеют небольшую глубину (1—3 см). Они возникают и обнаруживаются часто не сразу после изготовления конструкций, а через 1—3 года. Спустя 3—5 лет развитие большей части таких трещин, как правило, прекращается; подвижная нагрузка не влияет на раскрытие этих трещин. После покраски поверхности бетона цементным раствором они обычно не возобновляются.

Другая группа трещин, наблюдаемая реже, силового происхождения и возникает, например, при изготовлении предварительно напряженных конструкций из-за чрезмерного обжатия молодого бетона напрягаемой арматурой или появляется в процессе эксплуатации от тяжелых подвижных нагрузок.Под влиянием проходящей нагрузки трещины могут раскрываться; за ними устанавливают тщательное наблюдение. Для этого трещины обозначают чертой темной краски, проводимой параллельно, ставят гипсовые маяки, а также делают эскизы с обозначением длины, раскрытия и даты обнаружения. В зависимости от этих данных и результатов наблюдения в течение 1—2 лет принимают меры по заделке трещин или проводят более серьезные мероприятия.

В пролетных строениях  из железобетона обычного (рис. 18.1, а) и преднапряженного (рис. 18.1, б) вертикальные и наклонные силовые трещины / часто обнаруживают в зоне опорных частей; их раскрытие — примерно 0,05—0,20 мм, длина 20—50 см. Они возникают от вертикальных и горизонтальных сил и подаются ремонту путем инъектирования полимерным клеем.

  В нижних поясах  часто наблюдаются вертикальные  сквозные трещины 2 в средней части пролетных строений из обычного железобетона. Толщина трещин колеблется от 0,05 до 0,30 мм, а иногда и больше. Они возникают вследствие неучета при проектировании конструкций пониженного сопротивления бетона растяжению. Чем больше обращающаяся нагрузка приближается к расчетной, тем чаще могут обнаруживаться подобные трещины. Трещины толщиной меньше 0,15—0,20 мм не вызывают опасности развития коррозии арматуры. При большом раскрытии должны быть приняты меры предохранения от попадания влаги в трещины. Для этого можно применят  полимерные клеи.

Наклонные трещины 3 в  стенках балок (см. рис. 18.1) возникают чаще всего в результате совместного воздействия на бетон главных растягивающих и температурно-усадочных напряжений. Раскрытие трещин наблюдается от 0,02 до 0,20 мм. Трещины могут быть неглубокие, а иногда и сквозные через всю толщину стенки. В этих случаях полезны их герметизация.

Горизонтальные продольные трещины 4 в нижней части стенки и нижних поясах балок, наблюдаемые в преднапряженных пролетных строениях, возникают из-за чрезмерного обжатия и усадки бетона. Подобные трещины появляются не сразу, а спустя несколько лет после начала эксплуатации. Если такие трещины имеют раскрытие не больше 0,15—0,2 мм, то влага сквозь них не проникает. При большом размере раскрытия их нужно заделывать.Места с обнаруженными отколами защитного слоя, раковинами и кавернами в бетоне, с обнажением и ржавлением арматуры, выявленные при эксплуатации, исправляют путем заделки цементными составами.