2.5. Размещение, определение типов и отверстий малых водопропускных сооружений.

2.5.1. Типы малых водопропускных сооружений

Для обеспечения безопасности движения поездов и сохранения устойчивости земляного полотна вода, притекающая к земляному полотну по постоянно или периодически действующим водотокам, должна быть пропущена через полотно железной дороги либо отведена от него.

Рисунок 2.19. Типы железобетонных и бетонных труб (фасад и план):

а – круглая с коническим входным звеном и раструбным оголовком;

б – прямоугольная с раструбным оголовком с обратными стенками.

Для пропуска притекающей воды через железнодорожное полотно устраиваются водопропускные искусственные сооружения: мосты, трубы и лотки, а в некоторых случаях эстакады, акведуки, дюкеры и фильтрующие насыпи. Для отвода воды от земляного полотна применяются водоотводные устройства: нагорные и путевые канавы, отводящие воду к ближайшему искусственному сооружению, и специальные водоотводные канавы, отводящие воду в сторону от полотна.

Мосты и трубы являются наиболее распространенными типами водопропускных сооружений, так как в большинстве случаев они являются и экономически целесообразными.

Водопропускные трубы по форме сечения подразделяются на круглые (рисунок 2.19, а) и прямоугольные (рисунок 2.19, б). На существующих дорогах имеется некоторое количество овоидальных труб. По роду материала применяются следующие типы труб: круглые железобетонные диаметром от 1 до 2 м, круглые из гофрированного металла диаметром 1,5; 2,0; и 3,0 м, прямоугольные железобетонные отверстием от 1 до 4 м и бетонные от 1,5 до 6 м. По числу отверстий трубы разделяются на одноочковые и многоочковые (для круглых труб максимальное количество – не более трех, а для прямоугольных – не более двух).

Малые мосты (длиной до 25 м) в зависимости от формы подмостового сечения подразделяются на два типа: с прямоугольным сечением (рисунок 2.20, а и б) и с трапецеидальным (рисунок 2.20, в). При строительстве новой железной дороги наиболее

часто применяют сборные свайно - и стоечно-эстакадные железобетонные мосты (рисунок 2.20, в). По материалу, из которого они сооружены, мосты подразделяются: металлические, железобетонные и бетонные.

Рисунок 2.20. Типы малых мостов:

а – с массивными устоями; б – с откосными крыльями; в – эстакадный с конусами.

2.5.2. Размещение искусственных сооружений и определение их бассейнов.

Искусственные сооружения размещаются на пересечениях железной дорогой рек, ручьев, логов, лощин, оврагов, заболоченных низин и вообще всех понижений местности (если эти понижения не являются седлами водораздела), в которых протекает вода постоянно или периодически (рисунок 2.21). При камеральном трассировании места размещения водопропускных сооружений устанавливается при сопоставлении продольного профиля с подробным планом трассы. На продольном профиле места размещения ИССО определяются понижениями местности, где имеются водотоки (точки 1 – 5 на рисунке 2.22).

Рисунок 2.21. Примеры размещения водопропускных сооружений:

а – мост через ручей; б – труба в сухом логу; в – труба в пазухе; г – труба и водораздельная дамба на склоне.

Пропуск вод близко расположенных один от другого водотоков через одно сооружение (например, водотоков 4 и 5 на рисунке 2.22) должен быть обоснован соответствующими расчетами, учитывающими затраты на сооружение и содержание водоотводной канавы. При наличии вечномерзлых грунтов, селевого стока, лессовидных грунтов и возможного образования наледей такие решения не допускаются.

Рисунок 2.22. Положение водопропускных сооружений на продольном профиле трассы.

При размещении ИССО необходимо установить, в каком количестве будут притекать поверхностные воды к отдельным пониженным точкам местности, пересекаемые плотном дороги. Решение этой задачи должно производиться на основании обследования бассейнов водотоков.

Бассейном или водосбором искусственного сооружения называется территория, с которой вода может стекать к данному сооружению.

Каждый бассейн представляет собой понижающуюся к водопропускному сооружению часть местности, расположенную с верховой стороны от трассы и ограниченную по периметру линиями водоразделов и полотном дороги (рисунок 2.23). Линия, соединяющая наиболее пониженные точки бассейна, называется логом (тальвегом или руслом) бассейна. Боковые поверхности, ограниченные водоразделом и тальвегом, называется склонами бассейна.

Рисунок 2.23. Нанесение бассейнов на карте.

Искусственное сооружение размещается обычно в месте пересечения главного лога с полотном дороги. В отдельных случаях (при извилине лога, заболоченности и т.д.) может оказаться технически и экономически более целесообразным расположение сооружения на искусственном русле, отведенном несколько в сторону от естественного.

В ходе проектирования студент должен на планшете наметить положение границ площадей водосбора по каждому варианту и определить предварительное положение ИССО. Для решения этой задачи используется планшет (карта) и продольный профиль варианта трассы с нанесенной проектной линией.

Площадь каждого бассейна F (км²) определяется планиметром или при помощи палетки по каждому варианту трассы. Длина главного лога L (км) определяется, как длина тальвега Вв (рисунок 2.24).

Рисунок 2.24. План водосбора.

Уклон главного лога J_л (‰) равен отношению превышения между точками В и в к длине главного лога:

(2.28)

В тех случаях, когда трасса пересекает продольный водораздел и нагорная сторона меняет свое положение по отношению к трассе, естественно, и бассейны размещаются по обе стороны трассы. На рисунке 2.25 нанесены бассейны № 17 – 23 искусственных сооружений на участке трассы, пересекающей продольный водораздел; бассейны № 17 – 20 расположены слева от трассы (по ходу километража), а бассейны № 21 – 23 – соответственно справа.

Рисунок 2.25. Расположение бассейнов при пересечении трассой продольного водораздела.

Иногда встречаются случаи, когда какой-либо бассейн представляет собой в то же время часть другого бассейна, расположенного по другую сторону трассы и являющегося таким образом составным из двух или нескольких бассейнов. Например, на рисунке 2.26 представлен случай составного бассейна для сооружения № 1, в который входят бассейны № 1, 2, 3, 4. Это необходимо учитывать при подборе типа и отверстия водопропускного сооружения, т.к. сооружение №1 должно обеспечить пропуск расчетного расхода воды не только с бассейна № 1 но и с бассейнов № 2 – 4.

Рисунок 2.26. Пример составного (сложного) бассейна.

После установления границ бассейнов для каждого возможного искусственного сооружения на линии в зависимости от размеров бассейнов и от количества воды, которое может притекать с каждого бассейна к полотну дороги, должны решаться при проектировании вопросы о размещении искусственных сооружений.

Если лога явно выражены и находятся на значительном расстоянии друг от друга вдоль линии железной дороги, необходимость устройства искусственного сооружения на каждом из них очевидна. Если же лога расположены на небольшом расстоянии друг от друга, то путем устройства водоотводных канав можно обеспечить пропуск воды через одно сооружение.

При отсутствии значительного поперечного уклона местности длина канавы L может быть определена по продольному профилю (рисунок 2.27). При значительных размерах канавы, помимо строительных затрат, необходимо учитывать и ежегодные расходы на содержание канавы.

Рисунок 2.27. Определение длины водоотводной канавы по профилю

Кроме того, незначительная разница отметок пониженных мест часто не дает возможности устройства водоотводных канав с необходимым продольным уклоном (не менее 2‰).