Способ строительства водопропускного сооружения (варианты)
METHOD OF CULVERT CONSTRUCTION (VERSIONS)

Изобретение относится к области обустройства дорог и, в частности, к строительству быстровозводимых водопропускных сооружений.
Известен способ строительства сооружения для пропуска воды путем подготовки основания и укладки труб с отверстиями круглого, прямоугольного или овалоидального сечения и с размерами до 4-5 метров (Е.Е. Гибшман. Мосты и сооружения на автомобильных дорогах. М.: Транспорт, 1973, стр. 224, 225, фиг. 114, 115).
Недостатком такого способа является использование готовых железобетонных труб с ограниченным размером их поперечного сечения, что обусловлено применением сборных железобетонных элементов, сложными условиями транспортировки и монтажа особенно в труднодоступных районах. Кроме того, при больших расходах водного потока необходимо устанавливать параллельно две и более трубы, что снижает технологичность выполнения работ за счет увеличения количества технологических операций, связанных с транспортировкой труб и выполнением крановых операций, что влечет за собой увеличение расхода бетона, повышение трудоемкости и стоимости работ, а, в целом, снижает эффективность использования способа.
Известен также способ изготовления железобетонной трубы с включением спиральной арматуры и продольных стержней с заключением их в бетонную матрицу [RU, №2205752, B28B 21/58, 10.06.2003].
Недостатком такого способа строительства сооружения для пропуска воды является то, что спиральная арматура работает в одном слое сечения трубы - спираль закручена в одном слое по длине трубы, что снижает ее прочность, а также сложность изготовления трубы и доставки ее к месту строительства, повышенная трудоемкость ее укладки, что также снижает, в целом, эффективность использования способа.
Известен также способ бетонирования рельефных поверхностей путем использования бетонного полотнища Concrete Canvas, представляющее собой гибкую двухслойную водопроницаемую ткань, внутри которой уложена сухая бетонная смесь, затвердевающая при смачивании и формирующая тонкий слой бетона [CONCRETE CANVAS™, www.c-can.ru].
Недостатком такого решения является сложность формирования трубчатых конструкций, что снижает эффективность его использования.
Наиболее близким техническим решением является способ строительства засыпного водопропускного сооружения, выполняемого из монолитного железобетона путем установки плиты перекрытия, подпорных стенок, снабженных опорными консолями, установленными на фундамент [RU №2255168, E01F 5/00, 27.06.2005].
Недостатком способа является сложность реализации за счет выполнения трудоемких операций по установке арматуры, сложной опалубки и уплотнению, что удлиняет сроки строительства, а также повышает стоимость строительства за счет использования бетона повышенной марки по прочности и водонепроницаемости, что снижает эффективность способа.
Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа строительства водопропускного сооружения при строительстве внутрипромысловых и притрассовых дорог, а также для обустройства нефтегазовых месторождений в сложных природно-климатических условиях.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности строительства за счет упрощения технологии строительства, снижение сроков строительства и трудоемкости выполнения работ.
Поставленная задача достигается тем, что в способе строительства водопропускного сооружения, заключающемся в том, что при выполнении операций по подготовке основания, установке опалубки и укладке в него арматурного элемента, бетонированию и твердению, после подготовки основания формируют по сечению водопропускного сооружения спиральный арматурный каркас с каналами, а затем устанавливают опалубку, укладывают смесь и бетонируют, кроме этого, возможно формирование двух спиральных арматурных каркасов с каналами, для чего производят их скручивание навстречу друг другу относительно середины размеченной ширины основания водопропускного сооружения до их контактирования с последующим бетонированием. При этом возможно формировать два спиральных арматурных каркаса с каналами, для чего производят их скручивание навстречу друг другу относительно середины размеченной ширины основания водопропускного сооружения до их контактирования с последующим бетонированием.
Другим вариантом выполнения способа является выполнение безопалубочного формования, для чего спиральный арматурный каркас с каналами формируют с одновременным его бетонированием путем укладки между слоями каркаса водопроницаемых полотнищ с сухой бетонной смесью Concrete Canvas и поливом ее водой.
Формирование спирального арматурного каркаса с каналами непосредственно после подготовки основания позволяет, во-первых, в процессе работ, не устанавливая вначале опалубку, изгибать спиральный каркас вместе с каналами-трубами  за счет его податливости, согласно, например, сложному профилю поверхности основания и более протяженных участках, во-вторых, отказаться от изготовления более сложной опалубки, в-третьих, упростить процесс изготовления за счет того, что сам спиральный каркас с каналами формируют непосредственно на выбранной площадке возведения водопропускного сооружения, в-четвертых, можно использовать бетон более низкой марки по прочности, так как спиральный арматурный каркас работает по всему сечению и может воспринимать более высокие нагрузки, чем спиральная арматура, которая работает только в одном слое, при этом тело водопропускного сооружения получается монолитным, что, в целом, повышает эффективность использования способа.
Формирование одновременно двух спиральных арматурных каркасов с каналами, для чего производят скручивание двух арматурных каркасов навстречу друг другу относительно середины размеченной ширины основания водопропускного сооружения до их контактирования и последующего бетонирования, позволяет отказаться от изготовления двух опалубок или одной более сложной, что упрощает процесс строительства, а, в целом, повышает эффективность использования способа.
Формирование двух спиральных арматурных каркасов с каналами из одного арматурного каркаса, для чего производят одновременно его скручивание навстречу друг другу с двух сторон, уложенного относительно середины размеченной ширины основания водопропускного сооружения на две стороны, позволяет повысить несущую способность водопропускного сооружения за счет образования в основании по его длине целой (одной) ленты арматурного каркаса, упростить способ за счет отказа от анкеровки арматурного каркаса, а также ускорить процесс строительства за счет расстилки и анкеровки только одного арматурного каркаса, что повышает эффективность использования способа.
Применение безопалубочного формования с одновременным его бетонированием путем укладки между слоями каркаса водопроницаемых полотнищ с сухой бетонной смесью Concret Canvas и поливом ее водой позволяет, во-первых, отказаться от изготовления и установки опалубки, что повышает технологичность изготовления и снижает сроки строительства, во-вторых, позволяет отказаться от изготовления и доставки труб, а также их монтажа с использованием кранового оборудования, что дополнительно упрощает технологию строительства водопропускного сооружения, в-третьих, позволяет на месте строительства задавать расход воды, подбирая необходимый диаметр и количество каналов - труб, устанавливаемых в спиральном арматурном каркасе, что, в целом, позволяет перейти к технологии быстровозводимых сооружений.
Изобретение поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена схема укладки арматурного каркаса с каналами-трубами  на основании дороги; на фиг. 2 - схема формирования спирального арматурного каркаса с каналами-трубами; на фиг. 3 – схема бетонирования спирального арматурного каркаса с каналами в опалубке; на фиг. 4 - схема строительства водопропускного сооружения из двух спиральных арматурных каркасов; на фиг. 5 - схема укладки арматурного каркаса с каналами-трубами  и полотнищами с сухой смесью Concrete Canvas на основание дороги; на фиг. 6 - схема формирования спирального арматурного каркаса с каналами-трубами и полотнищами Concrete Canvas с его бетонированием.
На фиг. 1 - 6 позициями обозначено:
1 - основание дороги; 2 - арматурный каркас; 3 - каналы; 4 - анкер-костыль; 5 - опалубка; 6 - бетонная смесь; 7 - нижнее полотнище Concrete Canvas с сухой смесью; 8 - верхнее полотнище Concrete Canvas с сухой смесью; 9 - дождеватель.
Способ реализуется следующим образом.
АБ
Расчищают участок трассы запроектированной дороги, где будет возведено водопропускное сооружение. Размечают ширину А-Б основания 1 водопропускного сооружения. Расстилают на основании 1 арматурный каркас 2, начиная с середины обозначенной ширины А-Б (l/2) основания 1 водопропускного сооружения, по направлению будущей дороги. Формируют каналы для пропуска воды, для чего закрепляют на арматурном каркасе 2 поперек трубы 3, например, с помощью вязальной проволоки, и фиксируют край каркаса 1 анкерами-костылями 4 забивкой их в грунт основания 1. После этого, начиная со свободного конца арматурного каркаса 2, скручивают каркас с каналами-трубами 3 в спираль до обозначенной ширины А-Б основания 1 водопропускного сооружения. Устанавливают опалубку 5 и заполняют ее бетонной смесью 6. После твердения бетона образуют по всему сечению водопропускного сооружения монолитную бетонную матрицу со спиральным несущим арматурным каркасом 2 и отверстиями в виде каналов, образованных трубами 3.
Эффективность водопропускного сооружения может быть повышена путем одновременного формирования двух спиральных каркасов с каналами, для чего производят скручивание двух арматурных каркасов 2 навстречу друг другу относительно середины размеченной ширины основания 1 водопропускного сооружения до их контактирования и последующего бетонирования в опалубке 5 (фиг. 4). При этом двойной спиральный каркас с каналами может быть сформирован из одного общего арматурного каркаса, уложенного относительно середины водопропускного сооружения на две стороны. В этом случае, получают монолитную конструкцию водопропускного сооружения, состоящую из двух спиральных арматурных каркасов с каналами, повышенной прочности в отличие от использования двух отдельных железобетонных труб.
Процесс строительства водопропускного сооружения может быть ускорен путем использования технологии безопалубочного формования. Для этого на основании 1 сначала расстилают водопроницаемое полотнище 7 Concret Canvas с сухой бетонной смесью внутри, затем укладывают сверху арматурный каркас 2 с каналами 3 и закрывают слоем второго водопроницаемого полотнища 8 Concrete Canvas с сухой бетонной смесью внутри, после чего фиксируют край каркаса с полотнищами 7 и 8 анкерами-костылями 4. Затем производят скручивание в спираль каркаса 1 с полотнищами 7 и 8 с одновременным поливом их водой дождевателем 9. При этом происходит смачивание сухой бетонной смеси и ее постепенное твердение с образованием готового спирального водопропускного сооружения.
Способ строительства водопропускного сооружения был смоделирован и опробован в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ, показал свою работоспособность и возможность быстрого возведения, что говорит о возможности эффективной реализации заявленного технического решения в реальных условиях строительства. Рекомендуется к использованию при строительстве внутрипромысловых и притрассовых дорог для обустройства нефтегазовых месторождений.