Водопропускная труба в насыпи

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к строительству водопропускных труб на автомобильных дорогах с пучинистым основанием.
Известна водопропускная труба, включающая водопроводный тракт из сборных железобетонных секций, фундамент, заглубленный в грунтовое основание, входной и выходной оголовки водопроводного тракта, насыпь из местного грунта (см. кн. «Искусственные сооружения», Москва, «Транспорт», 1977 г., рис. 14.1, стр. 235).
Однако такая конструкция водопропускной трубы не обеспечивает устойчивость железобетонных секций водопроводного тракта в пучинистых условиях ее применения из-за воздействия сил выпучивания в зимний период времени. Это связано с тем, что на концевых участках тракта по откосам насыпи при промерзании грунта изнутри трубы возникает касательные силы пучения. Эти силы вызывают смещения концевых секций тракта от проектного положения. Кроме того, глубина заложения фундаментов особенно на концевых участках в рассматриваемых условиях может достигать 3-4 м (см. кн. «Водопропускные трубы под насыпями», М., «Транспорт», 1982 г., стр. 69), что материало- и трудозатратно.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, принятому за прототип, является водопропускная труба, содержащая свод, боковые стены и блок с теплоизоляционным материалом, выполненный с переменной в поперечном сечении высотой, увеличивающейся к стенам трубы (см. авторское свидетельство СССР №1523613, E01F 5/00, опубл. 23.11.89, бюл. №43).
Недостатком известной конструкции водопропускной трубы является небольшой срок эксплуатации из-за обводнения теплоизолятора при действующем водотоке и потерей им теплоизоляционных свойств. В связи с этим возникает пучение по боковой поверхности трубы из-за промерзания грунта насыпи, как изнутри трубы, так и снаружи. Кроме того, в рассматриваемых условиях за счет опережающего перемерзания распластанного водотока под дном трубы происходит наледеобразование.
Технической задачей полезной модели является предотвращение воздействия сил морозного пучения и наледеобразования.
Указанная техническая задача достигается тем, что в конструкции водопропускной трубы, содержащей свод, боковые стены и лоток с теплоизоляционным материалом с переменной в поперечном сечении высотой, увеличивающейся к стенам трубы, лоток с теплоизоляционным материалом покрыт защитным экраном, выполненным двухслойным, причем нижний слой выполнен из обладающего низкой гигроскопичностью материала, например, пенопласта, а верхний - из железобетона.
Устройство поясняется чертежом, где изображена водопропускная труба, поперечный разрез.
Предлагаемая конструкция водопропускной трубы, размещенная в насыпи 1, содержит свод 2, опирающийся на боковые стены 3, лоток 4 с теплоизоляционным материалом (например, грунтом), с переменной в поперечном сечении высотой, увеличивающейся к стенам 3 трубы, защитный экран, выполненный двухслойным, причем нижний слой 5 выполнен из слоя гигроскопического материала, а верхний 6 - из железобетона.
В качестве гигроскопического материала следует применять, например, пенопласт с закрытыми порами. Указанный материал 5, уложенный в лотке 4, сохраняет теплотехнические свойства на очень длительный период эксплуатации и предотвращает промораживание грунтов под подошвой трубы.
Водопропускную трубу возводят следующим образом. На участке расположение будущей трубы отводится водоток. В основании насыпи 1 на расчетную глубину устраивают траншею. Выравнивают ее дно, на которое устанавливают железобетонные прямоугольные звенья, объединяемые стыковочными швами в единое целое. В полости звеньев укладывают грунтовое заполнение 4 с переменной в поперечном сечении высотой, увеличивающейся к стенам 3 трубы. Далее монтируют защитный экран, состоящий из слоя гигроскопического материала 5, который затем покрывают укрепительным слоем из железобетона 6. Затем звенья закрывают поверху железобетонными плитами 7 и производят отсыпку насыпи.
Для сохранения расчетной водопропускной способности трубы грунтовое заполнение 4 в звеньях отсыпают до уровня расположения поверхности основания насыпи 1 и монтируют на нем защитный экран, обеспечивающий свободное движение меженных вод по водопроводной трубе.
Заглубление звеньев ниже дна водотока должно быть не меньше величины, при которой исключается сезонное промерзание грунтов основания 1 под их подошвой.
Такая конструкция трубы позволяет существенно снизить общую величину касательных сил пучения, действующих по боковой поверхности звеньев за счет уменьшения промерзающего объема грунта внутри трубы. Предлагаемая конструкция, заглубленная в несущие слои, не имеет специального фундамента и работает с заглубленной частью, как единое целое. При этом улучшаются условия ее работы при неравномерном действии касательных сил пучения по длине водопроводной трубы. Такой лоток позволяет обеспечить повышенную скорость движения сосредоточенного потока меженных вод. В таких условиях значительно снижается действие опережающего перемерзания водотока в трубе и, следовательно, повышается ее устойчивость и эксплуатационная надежность при наледеобразованиях.
Благодаря неглубокому залеганию секций (в пределах 1,0 метра), устанавливаемых в горизонтальную траншею, по сравнению с типовыми и другими известными конструкциями водопропускных труб, где требуется ступенчатая разработка траншей и на большую глубину, упрощается производство работ по устройству водопропускных труб в насыпях на пучинистых основаниях, что экономически более выгодно и целесообразно.
Применение предлагаемой конструкции водопропускной трубы по сравнение с прототипом повышает эксплуатационную надежность при строительстве в пучинистых грунтовых условиях и наледеобразованиях, а также расширяет область строительства из-за возможности ее использования в обводненных грунтах.