2.3. Бетонные трубы
На дорогах низших технических категорий находят применение круглые бетонные трубы из звеньев с плоской подошвой (рис.12). Звенья запроектированы для отверстий диаметром 1 и 1,25 м при толщине стенок 14 — 18 см. Длина звеньев принята равной 1 м. В
19
Рис. 12. Конструкция круглого бетонного звена с плоской подошвой: D - внутренний диаметр; L - длина звена; h - толщина звена |
подошвенной части звена используется сварная сетка из арматуры (сталь Ст.5) периодического профиля класса А- II диаметром 10 мм. Разработано два варианта звеньев из бетона класса В30 и В40. Предельная высота насыпи 7 м. Такая конструкция требует значительного расхода бетона сравнительно высоких классов. |
Существенно сократить расход и снизить класс бетона можно, применяя круглые четырехшарнирные водопропускные трубы, предложенные А.К. Годыной (рис. 13,а). Такие трубы способны включаться в совместную работу с окружающей грунтовой засыпкой. Однако наличие пазух в нижней их половине и как следствие невозможность обеспечения хорошего уплотнения грунта в этих местах явились причиной их повышенного деформирования в процессе эксплуатации. Кроме того, кольцевая форма трубы постоянной толщины не обеспечивает равнопрочности конструкции.
Повысить эксплуатационную надежность таких труб можно, придав внешнему контуру нижней половины трубы форму прямоугольника и сместив боковые шарниры вверх относительно горизонтали на некоторый угол а (рис. 13,6). Этот угол зависит от отношения толщины верхних элементов h к внутреннему диаметру
Рис. 13. Бетонные четырехшарнирные трубы системы инж. А.К. Годыны (а) и предложенные автором (б): 1-4 - шарниры |
трубы D, которое практически равно 1/9 - 1/11, что соответствует а = 20-25°. При изготовлении четырехшарнирных труб на первом этапе может быть использована опалубка для метровых звеньев круглых железобетонных труб с заменой нижней половины внешнего цилиндра на аналогичную часть прямоугольной |
20
формы. При этом следует ориентироваться на так называемые «несовершенные» шарниры, армированные «лесенкой» из арматуры класса A-I или спиралью из проволоки В1 в 4-5 витков на 1 пог. м длины звена. Применяется бетон класса В20. Во избежание ошибок прежде всего следует рекомендовать к внедрению одноочковые трубы с отверстиями диаметром 1,0 — 1,5 м при насыпях высотой до 5 м на автомобильных дорогах категорий IV-V
Заметим, что придание внешнему контуру нижней половины трубы формы прямоугольника не только обеспечивает надежный контакт с основанием, но и способствует хорошему качеству уплотнения грунта засыпки с помощью машин и механизмов, применяемых при возведении земляного полотна.
2.4. Металлические гофрированные трубы
Трубы из гофрированного металла применялись в практике дорожного строительства еще во второй половине XIX века. В России их прекратили строить в 1914 г. На основе фундаментальных исследований, выполненных в ЦНИИС, проектным институтом Ленгипротрансмост разработан типовой проект таких труб с диаметром отверстия 1,5 — 3 м и ведется их массовое строительство, прежде всего в труднодоступных северных и восточных районах страны.
Гофрированные трубы относятся к типу гибких, что позволяет им под нагрузкой лучшим образом приспосабливаться к условиям совместной работы с окружающей их грунтовой засыпкой.
Металлические трубы из гофрированной стали запроектированы из стандартных волнистых листов, скрепляемых болтами диаметром 15 — 20 мм; они могут применяться при насыпях высотой до 13 м (рис. 14). Материалом труб, предназначенных для обычных природно-климатических условий, может быть конструкционная медистая сталь марки 15СП; а для труб в северном исполнении — низколегированная сталь марки 09Г2Д. Размер гофра составляет 50 мм по высоте и 150 мм по длине при толщине стенки 1,5 — 2,5 мм.
Для защиты металла от коррозии все элементы труб оцинковывают, а на наружную поверхность трубы после ее сборки наносят два слоя горячего битума. В лотке трубы по периметру дуги окружности с центральным углом 120° укладывают слой асфальтобетона так, чтобы он располагался на 1 см выше вершины гофра, предназначаемого для защиты цинкового покрытия от механических повреждений
Металлические гофрированные трубы устраивают безфундаментными. При глинистых грунтах концевые участки труб укладывают
21
Рис. 14. Конструкция трубы из гофрированной стали:
Lс - длина секции трубы; Lз - длина звена трубы; 1 - поперечный (кольцевой) стык; 2 - продольный стык; 3 - болты
на специальную грунтовую подушку, обработанную цементом, а при песчаных грунтах концевые участки трубы опираются на лекальный блок и, кроме того, устраивают противофильтрационный экран.
В конструкции трубы отсутствуют специальные оголовки. Подводящие и отводящие русла должны быть надежно укреплены с целью защиты от размыва, особенно их выходной участок. Условием надежности таких труб в эксплуатации является хорошее уплотнение грунта засыпки (предпочтительно песчаным грунтом).