Проектирование и строительство нормативно-методические документы arrow Искусственные сооружения на дорогах arrow Рекомендации Рекомендации по изысканиям, проектированию и строительству малых искусственных сооруже  
25.04.2018
    
Рекомендации Рекомендации по изысканиям, проектированию и строительству малых искусственных сооруже

СССР

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

(ЦНИИС)

РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ИЗЫСКАНИЯМ, ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ВОДОТОКАХ С
ПРОЦЕССАМИ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИ
Я

МОСКВА 1968

ПРЕДИСЛОВИЕ

При проектировании и строительстве малых искусственных сооружений на пересечениях дорог с водотоками, на которых в бытовых условиях или после сооружения дороги образуются наледи, необходимо учитывать специфические особенности местных условий и предусматривать мероприятия для обеспечения нормальной работы водопропускных отверстий, а также достаточной прочности, устойчивости и долговечности конструкций.

С целью создания соответствующего пособия для изыскателей, проектировщиков и строителей, позволяющего осуществить учет специфических особенностей водотоков с процессами наледеобразования, планами научно-исследовательских работ Минтрансстроя, начиная с 1963 г., предусматривалось проведение необходимых исследований и разработка «Рекомендаций по изысканиям, проектированию и строительству малых искусственных сооружений на водотоках с процессами наледеобразования (с примерами проектирования)».

В разработанных Рекомендациях дано краткое описание причин возникновения наледей у искусственных сооружений (раздел II), основных видов деформаций сооружений и причин, вызывающих эти деформации (раздел III), а также приведены: дополнительные требования к изысканиям сооружений на водотоках с наледями (раздел IV), указания по проектированию (раздел V) и строительству (раздел VI) малых искусственных сооружений в комплексе с противоналедными устройствами. В приложении I рассмотрены (с примерами проектирования) три способа предотвращения вредного влияния наледей на конструкцию и на условия эксплуатации малых мостов и труб: 1) безналедный пропуск водотока, 2) задержание наледи, 3) свободный пропуск наледи. Для этих трех способов указаны местные условия, при которых целесообразно их применение. В приложении 2 указаны примерные области применения малых мостов, труб и противоналедных средств в зависимости от местных наледных условий.

Рекомендации разработаны лабораторией мостовых конструкций при кафедре «Мосты и тоннели» Новосибирского института инженеров железнодорожного транспорта на основе изучения и обобщения опыта строительства и эксплуатации малых искусственных сооружений (обследовано 205 сооружений с наледеобразованием на участках железных дорог общей протяженностью 1200 км), а также на основе данных, полученных в результате проведенных на железнодорожной линии Тайшет - Лена специальных наблюдений за промерзаниям грунтов у искусственных сооружений и за температурным режимом водотоков в зимнее время.

В обследовании малых искусственных сооружений и в проведении экспериментальных работ, выполненных лабораторией НИИЖТа, принимали участие: канд. техн. наук МЕРКУЛОВ Д.М. (руководитель исследования), инженеры - НИЖЕВЯСОВ В.В. (в соответствии промежуточных отчетов об исследовании), КОРОТИН В.Н., КОРКАВИН Г.С., КУЗЬМИНЫХ А.И. и техник КУПРИН В.З.

Настоящий текст Рекомендаций подготовлен канд. техн. наук Д.М. МЕРКУЛОВЫМ (НИИЖТ) с учетом замечаний и при непосредственном участии руководителя лаборатории (ЦНИИС) канд. техн. наук М.Е. ПИСИЦЫНА. В подготовке Рекомендаций к изданию участвовала ст. техник Н.И. СИМАКОВА.

В связи с тем, что Рекомендации базируются на данных, относящихся к объектам, построенным в районах глубокого сезонного промерзания грунтов и островной вечной мерзлоты, использование их без дополнительных исследований и соответствующих коррективов в районах сплошной вечной мерзлоты, как правило, недопустимо.

Работа рассмотрена и одобрена Техническим управлениям (письмо № 37617 - ИС от 2 августа 1967 г.) для издания в виде Рекомендаций института с целью обеспечения ими заинтересованных организаций.

Замечания по настоящим Рекомендациям просьба направлять по адресу: Москва, И-329, Игарский проезд 2, Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (ЦНИИС).

ЗАМЕСТИТЕЛЬ ДИРЕКТОРА ИНСТИТУТА

канд. техн. наук А.СМОЛЬЯНИНОВ

РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛЕНИЯ

ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

доктор техн. наук К.СИЛИН

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Настоящие Рекомендации дополняют «Технические указания по изысканиям, проектированию и постройка железных дорог в районах вечной мерзлоты» СН-61-61) в части изысканий, проектирования и строительства малых искусственных сооружений на постоянно действующих водотоках с процессами наледеобразования для районов глубокого сезонного промерзания грунтов и островной вечной мерзлоты.

2. Малые мосты и трубы на постоянно действующих водотоках, а также в обводненных логах должны быть запроектированы с учетом наледных условий, т.е. в едином комплексе с противоналедными сооружениями. В проектах необходимо предусматривать выполнение основных работ индустриальными методами.

3. При изысканиях, проектировании и строительстве дорог учет специфических особенностей суровых климатических условийаличие многолетнемерзлых грунтов, сложные гидрогеологические условия, режим водотоков с процессами наледеобразования и др.) следует осуществлять как при создании специальных конструкций и разработке для них новых способов производства работ, так и особенно при привязке типовых решений к конкретным местным условиям.

Использование для водотоков с процессами наледеобразования типовых конструкций малых мостов и труб, предназначенных для обычных условий, допускается только при наличии подробных данных о мерзлотно-грунтовых условиях и возможных изменениях этих условий в связи со строительством дороги, а также при надлежащем обосновании допустимости применения в этих условиях обычных конструкций (с дополнительными мероприятиями или без них).

II. НАЛЕДИ У ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ И ПРИЧИНЫ ИХ ПОЯВЛЕНИЯ

4. Строительство железных и автомобильных дорог может сопровождаться появлением наледей там, где до постройки их не было, а также более интенсивным развитием процессов наледеобразования у сооружений на водотоках с наледями. При прогнозировании наледей на переходах (пересечениях дороги с водотоками) необходимо рассматривать влияние возводимых сооружений и учитывать это влияние при проектировании.

При недостаточно надежных данных для прогнозирования наледей следует учитывать заведомо преувеличенное влияние возводимых сооружений на процессы наледеобразования (с целью обеспечения нормальных условий эксплуатации проектируемых сооружений) или следует принимать проектное решение в виде свайно-эстакадного моста увеличенного отверстия, достаточного для свободного пропуска наледей.

5. Переходы по гидрогеологическим условиям могут быть разбиты на следующие основные группы:

1) переходы с наличием постоянных поверхностных малых водотоков. Грунтовые и под русловые потоки отсутствует или незначительны;

2) переходы с наличием поверхностных водотоков, а также грунтовых и под русловых потоков;

3) переходы с наличием только подземных вод.

6. Одной из основных причин образования наледей у малых мостов и труб за счет поверхностных расходов водотоков (переходы первой и второй групп) является нарушение бытовых условий и водно-теплового режима водотоков при протекании их у сооружений в осенне-зимний период.

Эти нарушения проявляются в следующем:

а) в резком уширении русел водотоков при протекании их по каменному мощению у мостов и труб;

б) в увеличении тепловых потерь водотоками снизу из-за большой теплопроводности каменного мощения у мостов и бетонного лотка у труб;

в) в возможном отсутствии снежного покрова под пролетными строениями мостов;

г) в удалении торфяно-мохового и растительного покрова при производстве планировочных и строительных работ, осуществляемых в полосе отвода;

д) в оставлении шпунтовых стенок, завалов строительного мусора в руслах;

е) в укреплении русел малых водотоков каменной мостовой.

7. Нарушение бытовых условий и водно-теплового режима малых водотоков вызывает увеличение тепловых потерь последних по сравнение с бытовыми условиями. Это ведет к частичному или полному промерзанию водотока непосредственно у искусственного сооружения, в результате чего возникают вновь или более интенсивно развиваются имеющиеся на водотоке процессы наледеобразования.

8. Одной из основных причин появления и роста наледей у малых мостов и труб на переходах, имеющих в зимний период только под русловой поток (переходы 3 группы), является нарушение бытовых условий протекания подземных ход, вызываемое следующими факторами:

а) экранирующим действием массивных фундаментов мостов и труб, а также увеличенным промерзанием грунтов вблизи бетонных фундаментов;

б) увеличенным промерзанием грунтов вследствие наличия каменного мощения и уменьшенной (по отношению к бытовым условиям) величины снежного покрова под пролетными строениями мостов и у входных и выходных оголовков труб;

в) уплотнением грунтов основания под действием собственного веса насыпи.

9. Нарушение бытовых условий протекания подземных вод вследствие экранирующего воздействия массивных фундаментов мостов и труб в наибольшей степени проявляется в узких долинах1), имеющих значительные уклоны (iл ≥ 0,03).

1) К узким долинам следует относить долины, у которых , где Bгл - ширина грунтового потока.

При прогнозировании объема наледи на переходах площадь стеснения (Fc) подрусловых и грунтовых потоков фундаментом может быть определена (в м2) по следующим приближенным зависимостям2):

Fc = bфhc - для первой половины зимы (ноябрь, декабрь),                        (1)

Fc = 1,1 + bф (hc + 0,5) - для второй половины зимы (январь, март),              (2)

где bф - ширина фундамента в м;

hc - высота экрана, создаваемая фундаментом, в м.

При заложении фундамента полностью в обводненные грунты hc = hф, в остальных случаях hc принимается в зависимости от гидрогеологических данных на переходах.

2) Получены при полностью обводненных грунтах при bф ≥ 2,0 м для климатических условий Тайшет - Лена (метеостанция Усть-Кут).

10. Площадь стеснения подрусловых и грунтовых потоков из-за увеличенного промерзания грунтов на переходе по сравнению с бытовыми условиями может быть получена для расчетного периода как разность средних площадей подземного потока в бытовых условиях и при наличии искусственного сооружения.

Глубину промерзания грунта в бытовых условиях и на переходах можно определять по приближенной формуле (3), в которой приток тепла из нижних слоев грунта принят равным нулю1),

                                                 (3)

где h - глубина промерзания в метрах;

λ - коэффициент теплопроводности грунта в ;

tср - средняя температура наружного воздуха за рассматриваемый период времени, в °С;

Tв - продолжительность рассматриваемого периода времени в часах;

Qс - количество скрытой теплоты плавления льда в единице объема грунта в ;

S - толщина слоя грунта в метрах, термическое сопротивление которого равно термическому сопротивлению слоя теплоизоляции поверхности грунта и сопротивлению теплоотдаче с поверхности:

S = λ (Ru + Rα);

Ru - термическое сопротивление теплоизоляции грунта в ;

 - сопротивление теплоотдаче с поверхности ( - коэффициент теплоотдачи);

C - объемная теплоемкость мерзлого грунта в .

1) См. В.С.ЛУКЬЯНОВ, М.Д.ГОЛОВКО. Расчет глубины промерзания грунтов. Труды Всесоюзного научно-исследовательского института транспортного строительства. Выпуск 23. Трансжелдориздат, 1957.

11. При прогнозировании наледей на переходах нарушение бытовых условий протекания подземных вод вследствие уплотнения грунтов основания под действием, собственного веса насыпи следует учитывать при рыхлых, сильно сжимаемых грунтах основания при высотах насыпей 6 м и более. При этом из-за уплотнения грунтов основания происходит уменьшение коэффициента фильтрации. Это приводит к подъему уровня грунтовых вод или выходу их на поверхность.

Для песчаных грунтов основания коэффициент фильтрации грунта после отсыпки насыпи может быть определен по приближенной зависимости

                                                    (4)

где Кн., Kо - соответственно коэффициенты фильтрации грунтов после отсыпки и до отсыпки насыпи;

εн, εо - соответственно коэффициенты пористости грунта после отсыпки и до отсыпки насыпи.

12. Насыпь на переходе у искусственного сооружения, по существу, является дополнительным удерживающим противоналедным валом, ввиду того, что величина отверстия искусственного сооружения значительно меньше ширины лога. При применении способа борьбы с наледями у малых мостов и труб путем задержания наледи выше сооружения указания роль насыпи, как дополнительного удерживающего вала, может (в запас надежности проектных противоналедных мероприятий) не учитываться.

13. Наледи у малых мостов и труб широко распространены в местах приема грунтовых и поверхностных (ключевых) потоков из нагорных и водоотводных канав. При малых расходах воды и незначительных уклонах водоотводных канав и больших расстояниях до искусственных сооружений наледи образуются у земляного полотна, спускаясь к искусственным сооружениям.

14. Наибольшую опасность для нормальной эксплуатации малых мостов и труб представляют речные и ключевые наледи, питаемые постоянными и периодически действующими водотоками.

III. ДЕФОРМАЦИИ СООРУЖЕНИЙ И ИХ ПРИЧИНЫ

15. Из деформаций у малых мостов и труб, вызванных непосредственным воздействием наледей, можно отметить прежде всего следующие: трещины в элементах входных и выходных оголовков труб; нарушение защитного слоя арматуры из-за многократного замораживания и оттаивания и возможных механических повреждений при небрежной околке льда; размывы конусов и насыпей при недостаточной очистке отверстий искусственных сооружений от наледного льда.

16. Наличие наледей у искусственных сооружений и земляного полотна, как правило, сопровождается скоплением воды в осенне-зимний период, вызывая тем самым обводнение и переувлажнение грунтов и их пучение при промерзании.

17. В результате обводнения грунтов возможны следующие их состояния, определяющие возникновение и развитие деформаций сооружений:

а) промерзание обводненного грунта зимой и оттаивание мерзлого грунта летом сопровождаются обычно выпучиванием и неравномерными осадками конструкции (особенно при легких сооружениях и низких насыпях).

В трубах деформациям пучения подвержены главным образом оголовки и прилегающие к ним секции. В оголовках, кроме поднятия и просадок конструкции, наблюдается смещение их вдоль трубы и разрушение кладки (трещины, разрывы элементов);

б) переувлажнение глинистых грунтов, протаивание многолетнемерзлых грунтов под фундаментами или общее понижение верхней границы вечной мерзлоты на переходе связаны, как правило, с нарушением естественного покрова местности и режима водотока, а также с попаданием воды к фундаментам черев деформационные швы между фундаментными секциями, а также через заполненные дренирующим грунтом пазухи котлованов.

Это приводит к значительным неравномерным просадкам сооружений, а также способствует появлению растяжек труб и скольжению фундаментов опор по мерзлой поверхности;

в) значительное увлажнение глинистых грунтов насыпи сопровождается повышенным давлением их на элементы конструкции и может служить в ряде случаев причиной чрезмерных деформаций сооружений. Следует иметь в виду, что во многих случаях причины растяжек труб и смешений опор мостов могут быть установлены лишь с учетом реологических свойств мерзлых и оттаивающих переувлажненных льдонасыщенных грунтов оснований насыпей и сооружений.

IV. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ИЗЫСКАНИЯМ МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ВОДОТОКАХ С НАЛЕДЯМИ

18. В задачу изысканий, наряду с получением данных, определяемых требованиями проектирования малых мостов и труб в обычных условиях, входит также получение дополнительных данных по постоянным и периодически действующим водотокам и обводненным логам, на которых имеются в бытовых условиях или возможны после постройки дороги наледные явления.

19. К числу необходимых дополнительных данных относятся:

а) данные о постоянных и периодически действующих водотоках: расходы водотоков для осенне-зимнего периода и их изменчивость; источники питания и их удаление от места перехода; температура воды дли осенне-зимних условий; уклоны русла и другие условия протекания водотока (ширина и конфигурация русла, наличие растительности и условия снегозаносимости);

б) установление возможности изменения расхода и условий протекания водотока в процессе строительства и эксплуатации железной дороги;

в) для обводненных логов - данные о подрусловых и грунтовых потоках: площади поперечных сечений подземных потоков, коэффициенты фильтрации грунтов, источники питания, уклоны логов и склонов.

При определении гидрогеологических данных по переходам следует шире использовать геофизические методы исследования;

г) климатические данные района за многолетний период, необходимые для прогнозирования наледных явлений на постоянных водотоках и ключах:

- среднемесячная температура наружного воздуха;

- средний из абсолютных минимумов температуры воздуха по месяцам;

- средняя толщина снежного покрова по декадам;

- минимальная толщина снега по декадам.

Эти данные принимаются по климатологическому справочнику для метеостанций, расположенных в рассматриваемом районе. При отсутствии метеостанций климатические данные могут быть приняты на основании кратковременных наблюдений в процессе изысканий.

20. Дополнительные данные по постоянным и периодически действующим водотокам и обводненным логам необходимы:

а) для прогнозирования наледей после постройки сооружений и оценки их опасности при эксплуатации малых мостов и труб;

б) для выбора наиболее благоприятных условий перехода через водотоки и обводненные лога с учетом наледных процессов;

в) для выбора наиболее рациональных типов искусственных сооружений и противоналедных устройств и их расчета.

21. Гидрогеологические обследования с целью получения данных об осенне-зимних расходах для водотоков, а также для подрусловых и грунтовых потоков следует производить осенью или в начале зимы. Работы по выявлению и обследованию наледей должны приурачиваться к концу зимы (март, апрель).

22. По всем постоянно действующим водотокам и сильно обводненным логам (особенно узким и крутым логам), кроме гидрогеологического разреза по оси трассы, при наличии подрусловых и грунтовых вод необходимо иметь дополнительно следующие гидрогеологические материалы:

- поперечный гидрогеологический разрез лога в полосе отвода с верховой стороны (40 - 50 м от оси перехода);

- поперечный гидрогеологический разрез в месте образования наледей в естественно-бытовых условиях;

- продольный гидрогеологический разрез по дну лога.

23. При выборе варианта трассы дороги следует иметь в виду, что наледные процессы и воздействие наледей на сооружение во многом зависят от положения трассы.

Наледи на постоянных водотоках и ключах имеют наибольшее распространение при прохождении трассы по коренным склонам долин, уступам террас и особенно когда трасса проходит у подошвы косогоров.

24. Пересечение водотоков следует осуществлять в местах более концентрированного их протекания, избегая мест перекатов и нижней части конуса выноса.

Трассу дороги рекомендуется назначать по возможности в удалении от коренных склонов. Если же этого не позволяют сделать местные условия, то расположение трассы следует осуществить на второй и третьей надпойменным террасам. В этом случае должны быть выполнены гидрогеологические обследования террас.

25. Съемка планов обводненных логов с постоянно действующими водотоками выполняется в масштабе 1:2000 - 1:5000 на длине не менее 200 м выше и 100 м ниже места перехода.

При наличии наледей на водотоках в бытовых условиях съемка плана лога должна охватывать и наледи. Продольный профиль лога при этом снимается на 300 м выше места образования наледи.

Для проектирования противоналедных сооружений план лога снимается в масштабе 1:500.

26. На всех постоянно действующих водотоках и обводненных логах, которые в проектном задании признаны опасными в наледном отношении, организуются дополнительные наблюдения (продолжительностью не менее 1 года) с целью получения данных, необходимых для проектирования искусственных сооружений и противоналедных мероприятий. В программу работ должны быть включены исследования по гидрогеологии на переходах и динамике наледных процессов. В тех случаях, когда по условиям сроков строительства дороги данные дополнительных наблюдений не могут быть своевременно получены, следует при проектировании рассмотреть вопрос о целесообразности использования противоналедных устройств временного типа, подлежащих замене капитальными сооружениями, запроектированными с учетом данных дополнительных наблюдений.

27. Временную или постоянную автомобильную дорогу следует проектировать, по возможности, с нагорной стороны от железной дороги, при этом независимо от взаимного положения трасс через все постоянные водотоки и ключи должны быть построены искусственные сооружения, отвечающие следующим трем основным способам предотвращения вредного влияния наледей на сооружение:

1) задержанию наледи выше искусственных сооружений,

2) безналедному пропуску водотока,

3) свободному пропуску наледи.

V. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ МАЛЫХ МОСТОВ И ТРУБ И ПРОТИВОНАЛЕДНЫХ СООРУЖЕНИЙ

28. Малые мосты и трубы на постоянно-действующих водотоках с процессами наледеобразования необходимо проектировать в комплексе с противоналедными сооружениями. При этом необходимо обеспечивать не только пропуск расчетных и наибольших расходов воды, но и нормальные условия эксплуатации сооружений в зимний период.

29. При проектировании малых мостов и труб в комплексе с противоналедными сооружениями следует иметь в виду три основных способа предотвращения вредного влияния наледей на сооружение, указанные в п. 27, обеспечивающие нормальные условия эксплуатации в наледных условиях:

- задержание наледи выше искусственных сооружений;

- безналедный пропуск водотоков;

- свободный пропуск наледи.

Задержание наледи

30. Задержание наледи выше искусственного сооружения целесообразно осуществлять на водотоках с малыми расходами (образующими наледи в бытовых условиях) и при наличии пологих и широких логов (iл < 0,01 + 0,02), позволяющих осуществлять накопление льда одним - двумя земляными валами до 8000 - 10000 м3 на 1 л/сек зимнего расхода водотока.

Особенно эффективен этот способ в районах с малым снежным покровом, где большинство малых водотоков полностью промерзают в бытовых условиях в первую половину зимы.

31. Для удержания наледей выше искусственных сооружений применяются постоянные противоналедные средства: земляные валы с заборами в проеме, железобетонные заборы, мерзлотные пояса и водонепроницаемые экраны в сочетании с удерживающими земляными валами.

32. Земляные удерживающие валы с заборами удовлетворительно работают на периодически действующих водотоках небольшого дебита, т.е. на водотоках, на которых наледи образуются в бытовых условиях. При применении их на постоянно действующих водотоках необходимо предусмотреть уширение русел (распластование водотока) на подходах к земляному валу, а также непосредственно у вала.

В этих случаях начальный очаг образования наледи переместится от искусственного сооружения к земляному валу.

33. При решении вопроса о применении способа задержания наледи на постоянном водотоке необходимо исходить из величины расхода водотока, уклона и других условий его протекания, а так же климатических данных района - температуры наружного воздуха, величины снежного покрова, аккумулирующей способности лога.

34. Высота и количество удерживающих противоналедных сооружений определяются из условия полного задержания наледи.

35. При применении постоянных удерживающих средств тип искусственных сооружений, их отверстия определяются согласно СН 200-62 (от применения КЖБТ следует воздержаться).

36. На переходах с наледями, питаемыми подземными водами (пластовые, трещинные, карстовые), а также грунтовыми водами в пологих (iл < 0,01 + 0,02) и узких логах бетонные и железобетонные прямоугольные трубы проектируются в сочетании с удерживающими противоналедными средствами (мерзлотные пояса, водонепроницаемые экраны с земляными валами).

Безналедный пропуск водотока

37. Безналедный пропуск водотока, а также подземных потоков рекомендуется применять:

- на постоянных водотоках и ключах, на которых в бытовых условиях наледи вообще не образуются или наблюдаются на отдельных участках незначительные наледи;

- на водотоках, на которых наледи образуются в бытовых условиях, но при близком относительно сооружения выходе источников в крутом уклоне логов;

- на постоянных водотоках и ключах, на которых в бытовых условиях наледи образуются, но водоток не промерзает полностью, и если удержание наледей представляет большие трудности (требуется три и более земляных удерживающих вала), безналедный пропуск применяется в комбинации с другими противоналедными средствами;

- в узких крутых (iл > 0,03) обводненных логах.

38. Безналедный пропуск малых водотоков и ключей обеспечивается путем концентрации водотока при протекании его в полосе отвода дороги и непосредственно у сооружений, с устройством, при необходимости, утепленного лотка или дренажа.

39. Необходимая степень концентрации водотока, при которой не будет происходить образование наледи у сооружения, зависит как от климатических условий района - температуры наружного воздуха, величины снежного покрова, так и от характеристики самого водотока - расхода воды, уклона водотока, температуры воды.

40. Максимальная ширина концентрированного водотока (в м), при которой не будет происходить образование наледи у сооружения, определяется по формуле

                                 (5)

где: 2,02 × 105 - размерный коэффициент в ;

Rα - термическое сопротивление теплоотдаче с поверхности ( где α = 480 ккал/м2 · сутки · град.);

Ru - термическое сопротивление теплоизоляции (лед, снег, утеплитель) в м2 · сутки · град/ккал;

Q - расход водотока, определенный для осенне-зимнего периода в м3/сек;

i - уклон русла;

γ - объемный вес воды в ;

427 - механический эквивалент теплоты в ;

С - удельная теплоемкость воды в ккал/кг · град;

tн - температура воды у начала расчетного участка (полоса отвода ж.д.) в °С;

tк - конечная температура, после протекания воды у искусственного сооружения, которая принимается не ниже +0,2 ÷ 0,3 °С;

L - длина рассматриваемого участка в м;

Qn - величина притока тепла из дна водотока в ;

T - разность (в °С) между температурой воды у нижней поверхности льда и температурой наружного воздуха; последняя принимается равной среднему значению из абсолютных минимумов за расчетный период.

41. В тех случаях, когда водоток у начала расчетного участка на подходах к искусственному сооружению имеет температуру воды +0,2 ÷ 0,3 °С, т.е. равную наименьшему значению для величины tк (см. обозначения), тогда формула (5) примет следующий вид (при tн = tк):

                                            (6)

42. Величины расходов водотоков, при которых целесообразно применить базналедный пропуск водотока или способ задержания выше сооружения, могут быть определены для каждого водотока в зависимости от климатических условий района, а также от характеристик и условий протекания водотоков.

43. В качестве основных противоналедных мероприятий при безналедном пропуске водотоков можно применить: сосредоточенный пропуск; в узких и сильно обводненных логах - дренаж; дренаж - каптаж может быть использован для безналедного пропуска ключей, а также подземных вод.

44. Сосредоточенный пропуск постоянных водотоков требует устройства углубленных канав с укрепленными стенками, бетонных и железобетонных лотков. При необходимости, должно предусматриваться утепление.

45. Углубление и спрямление русел, а также применяемое утепление должны отвечать следующим требованиям:

а) минимально нарушать бытовые условия протекания водотока;

б) допускать многократное использование утепляющих конструкций (легкие инвентарные щиты);

в) обеспечивать нетрудоемкую подготовку русла к зиме и набольшие затраты на текущее содержание.

46. При обеспечении безналедного пропуска водотоков, а также подрусловых и грунтовых потоков типы искусственных сооружений и их отверстия назначаются с соблюдением требований СН 200-62.

47. В узких и других обводненных логах, а также на периодически действующих водотоках со значительным подрусловым потоком, для уменьшения экранирующего действия массивных фундаментов могут быть рекомендованы железобетонные прямоугольные трубы с пустотелыми железобетонными или с раздельного типа бетонными фундаментами.

48. Фундаменты из пустотелых железобетонных блоков или раздельного типа из продольных бетонных блоков должны допускать укладку в пределах их высоты утепленных лотков или малотеплопроводных материалов с необходимыми дренирующими свойствами. Пропускная способность лотков или заполнения определяется из условий обеспечения безналедного пропуска подземных потоков с учетом нарушения их на переходе.

Свободный пропуск наледи

49. Свободный пропуск наледи наиболее целесообразно применять на водотоках, образующих постоянно изливающиеся наледи в бытовых условиях в течение всей зимы. В большинстве случаев это водотоки с широкими, плохо организованными галечниковыми руслами.

50. Назначаемое искусственное сооружение при свободном пропуске наледи должно отвечать одному из следующих условий:

1) не усиливать наледный процесс у сооружения, а наледи, образующиеся в бытовых условиях, свободно пропускать в низовую сторону;

2) в случае частичного удержания наледи у сооружения, должны быть обеспечены нормальные условия пропуска весенних расчетных расходов.

51. При свободном пропуске наледи предпочтительным типом искусственных сооружений являются свайно-эстакадные мосты увеличенных отверстий.

52. В тех случаях, когда пропуск постоянных водотоков осуществляется без существенных нарушений бытовых условий (отсутствует мощение, а при наличии мощения приняты меры по сосредоточенному пропуску водотоков), отверстия искусственных сооружений определяются с учетом частичного заполнения их наледным льдом. При этом заполнение отверстий наледным льдом принимается равным наледи в бытовых условиях. При крутых логах (i > 0,03) величина отверстия искусственного сооружения должна быть не менее ширины наледи в логу.

53. Конструкция малых мостов, труб и противоналедных сооружений определяется главным образом местными климатическими, геологическими, гидрогеологическими и мерзлотными условиями.

Рекомендуется максимально использовать сборные конструкции, возводимые индустриально-скоростными методами, позволяющими осуществить строительство с наименьшими нарушениями температурного режима грунтов основания и водно-теплового режима малых водотоков.

54. Материал конструкций должен быть плотным морозостойким. Марка бетона по морозостойкости - не ниже «300». Защитный слой арматуры - не менее 3 - 4 см.

55. Гидроизоляция элементов труб и конструкция строительных и деформационных швов между сборными элементами, а также заполнение пазух котлованов должны исключать возможность попадания воды к грунтам основания, особенно когда последние находятся в мерзлом состоянии и после оттаивания приобретают свойства слабых, малоустойчивых грунтов.

56. Для предотвращения попадания воды к грунтам основания через засыпку пазух котлованов необходимо устраивать глиняный водонепроницаемый экран.

57. Во избежание расстройства кладки оголовков и концевых звеньев труб, вследствие пучения грунта, необходимо предусмотреть устройство дренажей для отвода воды.

58. Привязку сооружений к местным условиям необходимо производить не нарушая, как правило, бытового режима протекания водотоков, для чего рекомендуется:

а) отметки лотка труб назначать с учетом углубления русла;

б) при применении сосредоточенного пропуска осенне-зимних расходов водотока уклон русла непосредственно у искусственного сооружения принимать не менее бытового;

в) во всех случаях на постоянных водотоках в пределах мощения моста, а также входного и выходного оголовков трубы проектировать русла малых водотоков с учетом концентрированного пропуска осенне-зимних расходов.

59. Не рекомендуется осуществлять пропуск двух и более разрозненных водотоков через одно искусственное сооружение. Это приводит к уположению русел водотоков или устройству длинных водоотводов с малыми уклонами.

60. Не рекомендуется также устройство длинных водоотводов, предназначенных для отвода ключевых и грунтовых вод к искусственным сооружениям. Их пропуск должен осуществляться в низовую сторону дренажом или через искусственное сооружение, проектируемое специально для наикратчайшего сброса вод.

VI. ОСНОВНЫЕ УКАЗАНИЯ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

61. Строительство малых искусственных сооружений на водотоках с процессами наледеобразования производится с максимально возможным сохранением бытовых условий и водно-теплового режима протекания водотоков подрусловых и грунтовых потоков.

62. Временные дороги для нужд строительства, эксплуатируемые только в зимнее время, должны иметь временные искусственные сооружения в местах пересечения постоянных водотоков.

63. При производстве работ в зимнее время на постоянных и периодически действующих водотоках и ключах, а также в обводненных логах должны быть приняты меры против попадания в котлованы наледных вод, так как дополнительное обводнение грунтов основания, как правило, приводит к значительным осадкам сооружений.

64. В период строительства для борьбы с наледями на переходах можно использовать временные противоналедные устройства - снежные валы, переносные деревянные заборы из инвентарных щитов, временные мерзлотные пояса - и постоянные мерзлотные пояса.

65. Организацию, время и способы выполнения работ по устройству фундаментов следует назначать с учетом климатических, геологических и мерзлотных условий, а в районах с наличием многолетнемерзлых грунтов - с учетом принятого метода строительства в соответствии с требованиями ВСН-61-61 и СНиП II-Б.6-66.

66. Постоянные противоналедные устройства сооружаются, как правило, летом. Работы по изготовлению элементов конструкции и сооружению над фундаментной части малых мостов и труб производятся в соответствии с требованиями СНиП III-Д.2-62 и ВСН 81-62.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИМЕРЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

А. Безналедный пропуск водотоков

Пропуск постоянных и периодически действующих водотоков и ключей в низовую сторону без образования наледи у сооружения осуществим только при применении эффективных противоналедных мероприятий. Анализ процессов наледеобразования у малых мостов и труб, а также теплотехнические расчеты показывают, что осуществить безналедный пропуск осенне-зимних расходов воды и предотвратить тем самым появление и рост наледей у искусственных сооружений можно путем концентрации водотока в пределах полосы отвода дороги и непосредственно у сооружения, с устройством, при необходимости, утепленного лотка или дренажа.

Необходимая степень концентрации малого водотока зависит как от климатических условий района - температуры наружного воздуха, величины снежного покрова, так и от характеристики самого водотока - величины расхода воды, уклона водотока и температуры воды. При определении расчетом необходимой степени концентрации водотока принимаются:

а) температура наружного воздуха - равной среднему значению из абсолютных минимумов за расчетный период;

б) толщина снежного покрова - равной средней толщине снега по месяцам за многолетний период наблюдений;

в) величина расхода водотока и температура воды принимаются для осенне-зимних условий.

Необходимая степень концентрации водотока может быть получена из рассмотрения общего уравнения теплового баланса при наличии тепловой изоляции на поверхности водотока. В этом случае составляющие теплового баланса, такие как потери тепла за счет поглощения прямой и рассеянной радиации будут иметь очень малое численное значение. Учитывая приближенность расчета, этими составляющими можно пренебречь.

Уравнение теплового баланса водотока с учетом принятых допущений может быть записано в следующем виде:

Qобщ = Qн - Qм - Qп - Qт = 0                                                (1)

где: Qн - потери тепла за счет непосредственного теплообмена водотока через лед, снег или другую тепловую изоляцию :

                                                          (2)

T - разность между температурой воды, омывающей нижнюю поверхность льда, и расчетной температурой наружного воздуха, которая принимается равной среднему из абсолютных минимумов за рассматриваемый период;

Rα - термическое сопротивление теплоотдачи с поверхности ( где α = 480 ккал / м2 · сутки · °С);

'>

Документ сокращен, так как он очень большой. Для просмотра полной версии этого документа пройдите по ссылке Бесплатный заказ нужного документа

 
< Пред.   След. >
Полезное: