При строительстве водопропускных систем под автомобильными, железнодорожными магистралями применяют откосные крылья и портальные стенки, которые формируют оголовки для труб. По сути это сложная ЖБ конструкция, состоящая из нескольких основных частей. На конечных точках трубопроводных систем монтируют оголовки, выполняющие роль предохранительных и усиливающих элементов. Главный конструктивный элемент – это стена портала, обрамленная откосными крыльями.
Материалом при производстве оголовков для труб служит бетон, применяемый в монолитных сооружениях. Нормы и требования регламентируются ТПР 503-7-015.90 по раструбным изделиям и серией 3.501.1-144 по трубам круглого сечения. Конические оголовки представляют собой солидные сооружения из железобетона, включающие трубное звено и стену портала (ЗКП 11.170 – 1 м диаметр, ЗКП 12.170 – 1,25 м диаметр, ЗКП 13.170 – 1,5 м диаметр). Выпуском оголовков для труб может заниматься профильное предприятие, располагающее достаточными материально-техническими возможностями. В связи с тем, что таких заводов не много, иногда возникает нехватка продукции, в основном это наблюдается в весенне-летний период. Перевозку оголовков для труб осуществляют с применением грузовиков. В некоторых случаях требуется привлечение спецтранспорта, например, при отгрузке откосных стен к крупногабаритным трубным звеньям (1 200 мм диаметр).
Серийный выпуск оголовков
На предприятиях выпуск оголовков ведется согласно существующей стандартной документации о трубных элементах водопропускных систем. Производство стен портала и крыльев откоса осуществляется раздельно. Марки бетона выбираются в соответствии с конкретным назначением продукции.
В монолитной плите фундамента при эксплуатации наблюдаются сжимающие и растягивающие усилия. Если с первыми бетон легко справляется самостоятельно, то для компенсации растяжения необходимо использовать арматуру. Этот конструкционный материал повышает прочность растяжения плитного основания в 10 раз. Причем, стержни необходимо вязать правильно, в соответствии с нормативами , согласно схеме армирования, укладывать сетки в два слоя с минимальным расстоянием 10 см по вертикали, защитным слоем 3 см.
Основные требования для монолитной плиты приведены в . В них указано, как правильно располагать и вязать арматурные сетки, какие использовать подставки для обеспечения нижнего защитного слоя. Не допускается применение прутков с отслаивающейся ржавчиной.
Стержни периодического сечения обеспечивают высокую адгезию, вязальная проволока надежнее пластиковых хомутов. Однако начинать армирование следует поэтапно: выбор рациональной схемы, расчет сечения прутков, фиксация каркасов в пространстве с помощью специальных элементов.
Схемы армирования
Ввиду сложности расчетов и небольших габаритов зданий в малоэтажном строительстве рекомендуется упрощенная схема. Две сетки на расстоянии 10 см по вертикали минимум с одинаковыми ячейками. Если застройщик хочет сэкономить на заливке плиты, расчет следует заказать специалистам, которые сделают расчет минимально необходимого армирования, применят тонкую арматуру в центре фундамента, усилят периметр, места прохождения внутренних стен.
Если размеры фундамента больше 3 м по любой стороне плиты, рекомендуется использовать прутки минимум 12 мм. Для определения минимально возможного сечения применяется методика:
- расчет сечения плиты – длина, умноженная на толщину (например, 6 м х 0,3 м);
- вычисление минимально допустимой площади прутка в сечении – предыдущая цифра делится на процент армирования минимальный (0,3% для бетона В20, 0,15% для марки В22,5, 0.1% для марки В15), для этого примера 1,8 м²/0,15 = 27 см²;
- расчет площади арматуры в каждом ряду – полученный результат делится пополам (в примере 27/2 = 13,5 см²);
- определение минимально допустимого сечения прутка в зависимости от шага сетки (13,5 см²/ 31 стержень через 20 см для плиты длиной 6 м = 0,42 см²;
Совет! Если вам нужны подрядчики, есть очень удобный сервис по их подбору. Просто отправьте в форме ниже подробное описание работ которые нужно выполнить и к вам на почту придут предложения с ценами от строительных бригад и фирм. Вы сможете посмотреть отзывы о каждой из них и фотографии с примерами работ. Это БЕСПЛАТНО и ни к чему не обязывает.
Блоки лотков
Водопропускной лоток прямоугольный железобетонный лоток, представляющий собой бетонную армированную скобу. Ко всем элементам, участвующим в дорожном строительстве, предъявляются строгие требования качества. Для бетонных лотков их содержит Серия 3.503.1-66. Проектные чертежи данной серии определяют размеры бетонного лотка как длины, ширины и высоты сечения.
Блок лотка является частью тщательно продуманной водоотводной системы, которая при возведении любых дорог важную роль играет организация системы поверхностного водоотвода для предохранения земляного полотна от переувлажнения и размыва осадками. Водопропускной блок лотока предназначен для водоотвода в дорожно-мостовых строениях, а так же для отвода ливнёвых вод в дорожном и гражданском строительстве. Такие лотки значительно увеличивают срок службы дорожного полотна, лишая воду возможности подмывать и разрушать кромку асфальта и препятствуют осыпанию насыпи и расползанию.Такой лоток не требует чугунных решеток, ставится вдоль дорог по обеим сторонам, обеспечивая водоотвод.
Для достижения дополнительной прочности блоки лотков изготавливают из тяжелых марок бетона М200 и М300, а конкретный класс водонепроницаемости и морозостойкости диктуют условия конкретного проекта. Блоки лотка запроектированы стойкими к агрессивным к бетону средам и влаге, так как во время эксплуатации. Часто в облицовке лотковприменяют полимербетоны, которые благодаря высокой износостойкости и водостойкости не позволяют гидротехническим сооружениям изнашиваться под воздействием потоков воды с взвешенным в ней песком.
Водоотводный блок лотка изготавливается методом вибропрессования. Армирование блоков производится каркасами из стержней, сталь класса A-I, Ac-II, A-II, A-III. Все арматурные и закладные изделия предварительно обрабатываются от коррозии. За счет армирования масса изделия становится 950 кг. Если сравнивать бетонные водопропускные лотки с аналогичными изделиями, стоит отметить что у этих изделий намного более длительный срок службы. Как показала практика, железобетонные блоки лотков не теряют внешнего вида с течением времени.
Маркировка блоков лотков
Условно обозначаю блоки лотка с помощью буквы и цифры, тип изделия и типоразмер.
На боковой грани изделия указывается марка и масса изделия.
Контроль качества блока лотка
Изделия, прошедшие контроль качества, прослужат десятилетия без необходимости ремонта или замены, что сделает покупку гарантированно выгодной. Партия блоков лотков осматривается и отбраковываются изделия, содержащие следующие дефекты:
На приемо-сдаточных испытаниях контролируют следующие параметры блоков лотков:
Партию блоков лотков должен сопровождать технический паспорт, в котором указывают:
Транспортировка и хранение блоков лотков
Блоки лотков хранятся стопками не более 2,5 метров высотой, между ними в районах наличия монтажных петель укладываются прокладки.
Оголовки водопропускных труб. Оголовки выполняют двоякую роль: во-первых, они служат для обеспечения сопряжения тела трубы с насыпью, а во-вторых - для создания благоприятных условий протекания воды. Оголовки труб могут быть портальными, раструбными, воротниковыми и обтекаемыми (рис. 16).
Наиболее широкое распространение в настоящее время получили портальные и раструбные оголовки. Портальные оголовки (рис 16, а )
более просты в изготовлении, но не обеспечивают плавного протекания воды, вследствие чего их применяют при малых расходах и небольших скоростях течения для труб с отверстием 0,5 - 0,75 м.
Раструбные оголовки (рис. 16, б ), состоящие из портальной стенки и двух открылков, развернутых в плане относительно продольной оси трубы под углом 20-30°, обеспечивают более благоприятные условия протекания воды и широко применяются как в безнапорных, так и в напорных трубах. Для того чтобы более полно использовать поперечное сечение трубы при пропуске водного потока, у входного оголовка иногда устраивают конические (в круглых трубах) или повышенные (в прямоугольных трубах) звенья.
У воротникового оголовка (рис. 16, в ) крайнее звено трубы срезано по полости откоса и окаймлено поясом-воротником.
Обтекаемый оголовок (рис. 16, г ) имеет форму усеченного конуса или пирамиды. Этот оголовок обеспечивает наиболее благоприятные условия протекания воды, но сложен в изготовлении.
Рис. 16. Типы оголовков водопропускных труб:
а - портальный; б - раструбный; в - воротниковый; г - обтекаемый
В практике дорожного строительства находят применение трубы без оголовков. Принципиальная возможность такого конструктивного решения может быть аргументирована следующими соображениями. Расчеты показывают, что пропускная способность безоголовочных труб при безнапорном режиме по сравнению с трубами, имеющими раструбные оголовки без конического звена, меньше лишь на 6 - 9 %. Это подтверждается также гидравлическими данными типового проекта круглых гофрированных труб, которые, как известно, не имеют оголовков.
Еcли же принять во внимание точность определения расчетных расходов, которая, по данным профессоров А.В. Огниевского и Л.Л. Соколовского, составляет 30 - 50 %, то можно считать, что по пропускной способности трубы без оголовков мало отличаются от типовых труб, имеющих специальные оголовки. В случае применения безоголовочных труб из длинномерных звеньев, о чем речь будет идти дальше, их роль как подпорного элемента автоматически исключается, так как концевые звенья защемляются насыпью.
Русло водотока у входного и выходного оголовков, а также откосы насыпи около трубы укрепляют от возможного размыва каменной отмосткой, сборными слабо армированными железобетонными плитами, устраивают покрытие из цементобетона или асфальтобетона по слою щебеночной (гравийной) подготовки.
Фундаменты труб. Типовыми проектами рекомендуются два типа водопропускных труб: бесфундаментные и фундаментные. Выбор типа фундамента для труб зависит прежде всего от инженерно-геологических условий, а также от отверстия трубы. В бесфундаментных трубах звенья опираются на естественное грунтовое основание (рис. 17,а) либо на специальную грунтовую подушку из щебеночно-песчаной или гравийно-песчаной смеси (рис. 17,б). Трубы этого типа применяют при крупнообломочных и плотных песчаных грунтах (не пылеватых), а также при твердых и полутвердых глинистых грунтах.
При грунтах всех наименований, имеющих условное расчетное сопротивление не ниже давления под подошвой фундамента от действующих внешних нагрузок, звенья труб непосредственно опираются на специальные жесткие фундаменты из сборных железобетонных элементов или из монолитного бетона (рис. 17, в , г ). Эти фундаменты применяют также при скальном основании.
При проектировании водопропускных труб в сложных инженерно-геологических условиях заключение о необходимости устройства специальных фундаментов и выбор конструктивного решения
Рис. 17. Типы фундаментов труб:
а - естественное грунтовое основание; б - искусственная грунтовая подушка; в - фундамент из сборных железобетонных элементов; г - фундамент из монолитного бетона
должны быть сделаны для каждого конкретного случая отдельно. Так, при слабых или неустойчивых грунтах (биогенных, текуче - пластичных глинистых, многолетнемерзлых) часто прибегают к применению свайных фундаментов.
3. Прикладные вопросы механики грунтов
Сборные железобетонные трубы в зависимости от поперечного сечения подразделяют на круглые цилиндрические, круглые с плоской пятой основания, прямоугольные и овоидальные (рис. 7.4).
Водопропускные трубы круглого сечения применяют при высоте насыпи преимущественно не более 8 м. Круглые звенья труб под железнодорожными насыпями опираются на фундаменты мелкого или глубокого заложения, сборные, сборно-монолитные или монолитные. Конструкция фундамента трубы зависит от несущей способности грунта основания.г - овоидальноее;нования; сборных железобетонных труб: а - круглое ания, прямоугольные и овоидальные, рис. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
При опирании круглого цилиндрического звена на плоский фундамент находит применение лекальный блок (рис. 7.5).
Арматурный каркас круглых звеньев состоит из двух рядов (наружного и внутреннего) рабочей спиральной арматуры, поперечной арматуры – хомутов, а также распределительной продольной арматуры (рис. 7.6).
Рис. 7.6. Схема арматурного каркаса трубы круглого сечения для звена длиной 1 м: а – поперечный разрез; б – вид 1-1 и фасад; в – спираль; d k – диаметр каркаса; d H k , d B k – диаметр расположения наружной и внутренней спиралей
Арматурный каркас состоит из одинакового количества спиралей, располагаемых по наружному и внутреннему контурам звена, которое определяется расчетом. Проектным институтом Ленгипротрансмост разработаны следующие типовые проекты железобетонных труб круглого сечения:
№ГС 3.501.1-144 – круглые железобетонные водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог;
№ГС 3.501.1-144. Выпуск 0-1. Инв. № 1313/2 – круглые железобетонные водопропускные трубы с плоским опиранием для железных дорог в обычных климатических условиях.
З
Рис. 7.7. Схема
армирования круглого звена с плоским
основанием: а
– поперечный разрез;
б
– вид вдоль оси трубы; d
кв
,
d
кн
– диаметры внутреннего и наружного
каркасов
Звенья круглых труб с плоским основанием имеют более экономичное армирование, схема которого, согласно разработкам Ленгипротрансмост, представлена на рис. 7.7.
Конструкцию входного и выходного оголовков железобетонной трубы круглого сечения из условия унификации принимают одинаковой. Оголовки состоят из откосных стенок (крыльев), располагаемых под углом к оси трубы, и портальных стенок (рис. 7.8).
Арматурный каркас откосных крыльев выполняют из сеток (рис. 7.9).
Рис. 7.8. Конструкция оголовка круглой трубы: а – фасад; б – разрез по оси трубы; в – план (насыпь не показана); 1 – коническое звено; 2 – портальная стенка, 3 – откосная стенка; 4 – лекальный блок; 5 – фундамент
Рис. 7.9. Конструкция арматурного каркаса откосных крыльев оголовка круглой трубы: а – фасад; б – план
Откосные стенки оголовков устанавливаются на железобетонные плиты, уложенные на щебеночную или гравийно-песчаную подготовку. Между откосными крыльями располагают бетонный лоток на гравийно-песчаной подготовке (см. рис. 7.8).
С
Рис. 7.10. Схема
секции железобетонной трубы прямоугольного
сечения: а
– поперечный
разрез; б
–
разрез вдоль оси трубы
В типовом проектировании предусмотрено увеличение повышенных звеньев на 0,5 м по сравнению с нормальными. Разработаны следующие типовые проекты сборных железобетонных труб прямоугольного сечения:
№ГС 3.501-177.93 – железобетонные прямоугольные водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог (АО Трансмост, 1994);
№ГС 3.501-177.93. Выпуск 0-2 – прямоугольные трубы для железных дорог в умеренных и суровых климатических условиях (АО Трансмост, 1994);
№ГС 3.501-107. Инв. №1130/1,2 – прямоугольные бетонные водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог.
Арматурный каркас звена прямоугольной трубы включает в себя сетки, состоящие из рабочей и распределительной арматуры, располагаемые по наружному и внутреннему контурам с учетом обеспечения защитного слоя бетона, которые объединяют с помощью хомутов (рис. 7.11).
Рис. 7.11. Схема арматурного каркаса прямоугольного звена: а – поперечный разрез; б – вид вдоль оси трубы
В средней части типовых конструкций труб длина секций составляет 2,01 и 3,02 м. Звенья опираются на фундамент по слою цементного раствора. Фундаменты секций могут быть монолитными, сборными железобетонными или из бетонных блоков, мелкого или глубокого заложения. Между секциями устраивают деформационный шов толщиной 3 см.
В железобетонных трубах прямоугольного сечения применяют раструбные оголовки с откосными крыльями, расположенными под углом не менее 20 о (рис. 7.12).
На железных дорогах, строящихся в районах с суровыми климатическими условиями, наибольшее распространение получили прямоугольные железобетонные и бетонные водопропускные трубы. В настоящее время разработаны типовые проекты прямоугольных труб для суровых климатических условий:
№ГС 3.501.1-177.93. Выпуск 0–3. Трубы для железных и автомобильных дорог в особо суровых климатических условиях. (АО Трансмост, 1994 г.);
№ГС 3.501-65. Инв.№ 1016 . Водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог при расчетной температуре минус 40 о С и ниже, глубоком сезонном промерзании и наледях. Прямоугольные бетонные трубы. (Ленгипротрансмост, 1976 г.).
Рис. 7.12. Конструкция выходного оголовка прямоугольной трубы: а – фасад; б – разрез по оси трубы; в – план (насыпь не показана)
Звенья железобетонных труб прямоугольного сечения применяют отверстием от 1,5 до 6,0 м. Они опираются на сборно-монолитные фундаменты, состоящие из сборных железобетонных блоков Г- или Т-образной формы (рис. 7.13, 7.14) и монолитного бетона, а также фудаменты глубокого заложения на сваях и столбах (рис. 7.15, 7.16).
Рис. 7.13. Прямоугольная железобетонная труба с фундаментами Г-образной и Т-образной форм: а – поперечное сечение секции; б – фасад оголовка
Рис. 7.15. Прямоугольная железобетонная труба с фундаментами на сваях и столбах: а – оголовок; б, в – поперечное сечение секций
Рис. 7.16. Общий вид прямоугольной железобетонной трубы с фундаментами на сваях
Конструкции бетонных прямоугольных труб применяют отверстием от 1,5 до 6,0 м, которые обеспечивают водопропускную способность до 150 м 3 /с. Средние секции труб имеют длину 3–4 м. Конструкции таких труб состоят из железобетонных плит перекрытия, бетонных блоков стен, насадок, лотка и фундамента (рис. 7.16, 7.17). Трубы отверстием 1,5–3,0 м имеют сплошные фундаменты, а остальные – раздельные на естественном основании, монолитные, сборные, а также глубокого заложения на сваях или столбах. Лотки бетонируют на песчаной подготовке. Трубы имеют раструбные оголовки с повышенным входным и нормальным выходным звеньями.
Типовые бетонные водопропускные трубы имеют аналогичные фундаменты, что и железобетонные (рис. 7.17, 7.18).
Рис. 7.17. Прямоугольные бетонные трубы: а, б – поперечное сечение секции и оголовка; в – с фундаментами Г-образной и Т-образной форм
При типовом проектировании водопропускных труб прямоугольного сечения фундаменты из железобетонных блоков Г-образного и Т-образного сечений предусмотрены для глубины промерзания грунта основания, равной 2,3 и 4 м.
В суровых климатических условиях при наличии в основании талых и слабых грунтов крайние секции и открылки оголовков предпочитают устанавливать на свайных фундаментах (см. рис. 7.16). Применение свайных фундаментов повышает жесткость основания и предохраняет трубы от растяжек. При слабых грунтах основания целесообразно применять в крайних секциях и открылках оголовков фундаменты с наклонными сваями.
При сооружении водопропускных труб на вечномерзлых грунтах обеспечивают сохранение естественного режима основания, не нарушая природные условия. В этом случае предпочтение отдают трубам с фундаментами на буроопускных столбах диаметром 0,6–0,8 м (см. рис. 7.15,в ).
Рис. 7.19. Конструкция оголовка бетонной трубы овоидального сечения: а – поперечное сечение; б – фасад; 1 – разрез открылка; 2 – общий вид
Конструкции бетонных и железобетонных труб овоидального сечения применяются отверстием от 1,0 до 3,0 м (рис. 7.19, 7.20). Железобетонные звенья овоидальных труб имеют арматуру в виде замкнутых спиралей (рис. 7.21).Данный вид арматурного каркаса обеспечивает надежную работу конструкции с учетом полного спектра нагрузок. Все сечения звеньев овоидальных труб работают как внецентренно сжатые элементы.
Применение бетонных овоидальных труб позволяет сократить трудоемкость заводского изготовления и расход арматурной стали. Их применяют при высоте насыпи до 20 м.
Железобетонные трубы овоидального сечения являются более эффективными сооружениями при сравнении с круглыми конструкциями по расходу арматуры в среднем до 40–45 %.
