28. Классификация водопропускных сооружений.

При строительстве железных дорог неизбежно приходится пересекать насыпями земляного полотна различные пониженные места земной поверхности: лога, ущелья, русла ручьев и рек, каналы и т.д., по которым постоянно или периодически (во время дождя, снеготаяния) протекает вода. Насыпь преграждает путь воде, превращаясь в плотину, на что, естественно, она не рассчитана. Следовательно, при проектировании железных дорог необходимо предусмотреть сооружения, которые обеспечивали бы пропуск воды через насыпь или под нею.

Использование того или иного типа сооружения определяется количеством воды в единицу времени, которое необходимо через него пропустить, а также экономическими и другими соображениями. Так, например, выбор вида водопропускного сооружения в пределах населенного пункта определяется условием не затопления территории перед сооружением.

Для защиты железнодорожного полотна от воздействия поверхностных и грунтовых вод проектируются водоотводы:

• продольные (для постоянного водоотвода как поверхностных, так и грунтовых вод);

• поперечные (как правило, для отвода поверхностных вод).

Для продольного водоотвода используются нагорные канавы, лотки и кюветы.

К основным видам поперечных водопропускных сооружений относятся лотки, трубы, мосты, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи.

Дюкеры и акведуки предназначаются для пропуска воды в местах выемок, насыпей малой высоты и на нулевых местах.

Дюкеры применяют при необходимости пропуска через путь потока воды, представляют собой два колодца, расположенных с обеих сторон пути, соединенные трубой.

Акведуки – конструкция в виде моста, устраиваемая для пропуска воды над путями в глубокой выемке.

К водопропускным сооружениям относятся также фильтрующая насыпь – это прослойка в теле земляного полотна из крупных камней, которая обеспечивает пропуск воды непосредственно через тело насыпи.

1 – земляная часть;

2 – изоляция толщиной 5-10 см; 3 – фильтрующая часть;

4 – укрепление основания; 5 – поверхность стока воды.

Лотки открытые или закрытые прямоугольного сечения отверстием 0,5–0,75 м, устраиваются между шпалами при высоте насыпи менее 1 м, недостаточной для укладки труб, а также между путями на станциях.

Трубы устраивают взамен мостов, при пересечении железной дорогой водных преград.

Наиболее часто встречающиеся на дорогах искусственные сооружения – это мосты (малые, средние и большие) и водопропускные трубы (92 % всех искусственных сооружений).

Трубы различают:

a) по форме сечения: круглые и прямоугольные;

b) по материалу: железобетонные, бетонные и металлические.

О сновной параметр труб – величина отверстия в свету. Трубы имеют три гидравлических режима работы, которые определяют их основной параметр:

• безнапорный, когда входное отверстие трубы не затоплено и поток в трубе на всем ее протяжении имеет свободную поверхность;

• полунапорный, когда входное отверстие затоплено, а в трубе поток имеет свободную поверхность;

• напорный, когда входное отверстие затоплено и труба работает полным сечением.

Наиболее благоприятным является безнапорный режим с обеспечением требуемого возвышения высшей точки внутренней поверхности трубы над поверхностью воды, что делает возможным проплывание через трубу некрупных предметов. При полунапорном и, особенно, напорном режимах трубы пропускают больший расход, но сами они и насыпи на подходах к ним работают в более напряженных условиях, а значит, возникают дополнительные трудности в эксплуатации сооружений.

Наиболее опасными являются переход от полунапорного к напорному режиму и неустойчивый напорный режим, когда в трубе возникает переменное давление, приводящее к выносу грунта из тела земляного полотна через швы и трещины в трубе, что вызывает потерю насыпью ее несущей способности.

Поэтому полунапорный режим допустим только для пропуска наибольшего расхода, при этом трубы должны иметь фундаменты под оголовками и звеньями, устойчивое основание, противофильтрационные экраны и достаточную высоту насыпи. Необходимо также обеспечить водонепроницаемость швов между торцами звеньев и секциями фундаментов.

Мосты в зависимости от их длины делятся на малые (до 25 м), средние (25—100 м) и большие (более 100 м). В зависимости от материалов, используемых для изготовления пролетных строений, мосты могут быть бетонными, железобетонными, металлическими и, как временные, деревянными. Кроме того, мосты различаются конструктивными решениями опор: арочные, балочные, а по числу пролетов: однопролетные и многопролетные.

Наиболее распространенным видом пересечения больших и средних рек является мостовой переход, сооружаемый в границах разлива высоких вод.

В общем случае в состав мостового перехода входят мост, подходные (пойменные) насыпи и регуляционные сооружения (струенаправляющие дамбы, траверсы и др.).

Мостовой переход является одновременно транспортным и гидротехническим сооружением, т.е. он должен обеспечивать не только движение по мосту сухопутного транспорта, но и пропуск под мостом речного потока. Кроме того, под мостами через судоходные и сплавные реки надо обеспечить соответствующие условия, прежде всего габаритные, для пропуска судов и плотов.

Все сооружения мостового перехода должны в период эксплуатации противостоять паводкам.

Отверстие мостового перехода должно обеспечивать свободный пропуск максимального расхода воды, а положение проектной линии дороги в пределах мостового перехода – гарантировать не затопление пойменной насыпи с обеспечением требуемого запаса и необходимое возвышение низа пролетных строений в пределах моста над максимальным и расчетным уровнями воды, уровнем высокого ледохода, а в судоходных пролетах – необходимый под мостовой габарит над расчетным судоходным уровнем.

Проектирование мостового перехода предусматривает, как правило, разработку нескольких вариантов, отличающихся местом пересечения реки, отверстием моста, схемой расположения и размерами регуляционных и укрепительных сооружений.

Намеченные варианты перехода подвергают технико-экономическому сравнению с целью выбора лучшего.