Раздел 1

__________________________________________________________________

Трубы в обычных условиях

1. Общие положения и современное состояние

проблемы водопропускных труб на

автомобильных дорогах

1.1. Основные сведения о трубах, применяемых

в дорожном строительстве

Наиболее распространенным видом искусственных сооружений на автомобильных дорогах являются водопропускные трубы, которые предназначаются для пропуска под земляным полотном дороги постоянных или периодически действующих водотоков с относительно небольшими расходами (до 100 м³/с). Дорожные трубы могут выполнять и иную роль — например, скотопрогонов или пешеходных тоннелей.

При устройстве таких труб по сравнению с малыми мостами сохраняются непрерывность и однообразие проезжей части дороги. Это обстоятельство выгодно характеризует трубы с точки зрения безопасности движения автомобильного транспорта без снижения расчетных скоростей. Кроме того, простота конструкций и способов сооружения делает водопропускные трубы незаменимыми при строительстве автомобильных дорог.

Основными конструктивными элементами трубы являются ее тело, фундамент, входной и выходной оголовки.

Тело трубы предназначается для восприятия внешних нагрузок, а также для образования необходимого отверстия. Оголовки осуществляют сопряжение обделки с откосами земляного полотна и вместе с тем служат для улучшения условий протекания воды. Оголовки, расположенные с верховой стороны трубы, называются входными, а расположенные с низовой стороны трубы — выходными Фундаменты обделки и оголовка воспринимают передаваемое на них давление и обеспечивают необходимую надежность грунтового основания под трубой.

5

Подводящие и отводящие укрепленные русла служат для обеспечения соответствующих условий протекания водного потока на входе в трубу и на выходе из нее в зависимости от его климатических особенностей.

В зависимости от условий строительства трубы подразделяют на два типа: сооружаемые в обычных условиях (равнинной местности) и сооружаемые в сложных условиях (на косогорах, на многолетнемерзлых грунтах и т.п.).

По применяемым для изготовления материалам трубы бывают железобетонными, бетонными, каменными, металлическими, полимерными и деревянными. Преимущественное распространение получили железобетонные трубы. Имеются типовые разработки бетонных труб, которые разрешается строить на дорогах низших технических категорий. Каменные трубы находят применение в основном на горных дорогах. В последние годы возрождены и внедряются в практику дорожного строительства трубы из гофрированного металла. Ведутся исследования и осуществляется опытное строительство труб из волнистого стеклопластика. Деревянные трубы применяют лишь как временные сооружения в районах, богатых лесом.

По форме поперечного сечения трубы постоянного типа могут быть круглыми, прямоугольными, овоидальными, сводчатыми.

Преимущественное распространение получили круглые и прямоугольные трубы. При значительных расходах воды круглые и прямоугольные трубы устраивают многоочковыми: два, три и очень редко - четыре очка. Массовое применение круглых труб предопределяется прежде всего высокими статическими показателями такой формы поперечного сечения сооружения и, кроме того, возможностью широкой индустриализации технологии их изготовления. Прямоугольные трубы по сравнению с круглыми обладают более высокими гидравлическими показателями, но уступают им в статическом и технологическом отношениях. Применение прямоугольных труб эффективно при строительстве косогорных сооружений. Овоидальным трубам может быть придано очертание, соответствующее безмоментному сооружению, однако такая конструкция значительно сложнее в изготовлении, чем круглая. Сводчатая форма поперечного сечения характерна для каменных труб.

В зависимости от количества протекающей воды и предполагаемого режима гидравлической работы водопропускные трубы могут быть безнапорными, полунапорными и напорными. Наиболее распространены безнапорные трубы, работающие неполным сечением. Отметка верха трубы в этом случае превышает, как правило, отметку воды в тальвеге. Особенностью напорных труб является то, что они работают полным сечением. При этом поток в них развивает значительные скорости, что вызывает необходимость надежного

6

укрепления откосов насыпи и отводящего русла. Кроме того, при напорном режиме образуется подпор воды перед трубой, а это требует соответствующего увеличения высоты насыпи. В силу отмеченных недостатков такие трубы применяют сравнительно редко. Полунапорные трубы являются промежуточными между безнапорными и напорными.

По характеру статической работы с окружающей грунтовой засыпкой различают трубы жесткие, упругие и гибкие. В первом случае грунтовая засыпка действует на трубу только как активная нагрузка. Во втором и третьем случаях засыпка участвует в совместной работе с трубой, в процессе деформирования которой возникает упругий отпор грунта, что оказывает благоприятное влияние на величину и распределение расчетных усилий.

Водопропускные трубы в продольном профиле дороги, как правило, располагают в местах с наименьшей черной отметкой. Однако это не предопределяет обязательного строительства трубы в каждом пониженном месте. В случае, когда тальвеги расположены на небольшом расстоянии друг от друга, возможно запроектировать одну трубу, но с большей пропускной способностью, подводя к ней воду из другого тальвега по специальной канаве. Следует иметь в виду, что такое решение может быть рекомендовано лишь при незначительных кратковременных расходах. В случае же постоянного дебета воды лучше прокладывать трубу по естественному логу, чтобы не создавать фильтрации воды из водоотводящих канав в сторону насыпи. Красная линия продольного профиля дороги в месте укладки трубы должна проходить выше контрольной рабочей отметки, определяемой из условия, согласно которому бровка земляного полотна должна быть выше горизонта подпертой воды на 0,5 м.

Расположение водопропускных труб в плане определяется двумя характерными случаями: продольная ось трубы образует с осью дороги прямой угол или пересекается под углом, меньшим 90°. С точки зрения расхода материалов и стоимости сооружения наивыгоднейшим является расположение трубы нормально по отношению к оси дороги. В то же время условия пропуска паводковых вод требуют, чтобы ось трубы совпадала с направлением течения воды, что приводит к косому расположению трубы.

Длина трубы, расположенной косо, всегда больше длины трубы, расположенной нормально по отношению к оси дороги; при малых углах эта разница весьма значительная. В связи с этим в некоторых случаях может оказаться целесообразным исправление русла на косом пересечении узкого тальвега или спрямление русла при широком тальвеге с устройством прямой трубы.

7

Трубы представляют собой сооружения, расположенные в теле земляного полотна, поэтому принципиально их возможно устраивать на любом участке дороги в случае любого сочетания элементов плана и профиля.

При проектировании необходимо стремиться к созданию однотипных конструкций труб на всем протяжении строящейся дороги, широко используя типовые решения. К составлению индивидуальных проектов труб следует прибегать в исключительных случаях, с соответствующим технико-экономическим обоснованием, при отсутствии возможности применения других вариантов.