ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ ДЛЯ ЗАЩИТЫ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ ОТ ПОВЕРХНОСТНЫХ СТОКОВ И НАНОСОВ
CULVERT FOR PROTECTION OF ROADS FROM LAND RUNOFF AND SEDIMENTS

Изобретение относится к дорожному и природоохранному строительству и может быть использовано для защиты автомобильных дорог, проходящих в горных и предгорных зонах, от склоновых стоков и наносов.
Известна система водоотводных сооружений автомобильных дорог, состоящая из кювет, канав (с дренажными и без дренажными устройствами) и водопропускных труб [1]. Основными недостатками их являются низкая эффективность работы и отсутствие совместно работающей системы водоотводящих и водопропускных сооружений.
Относительно близким аналогом является система поверхностного и подземного водоотвода, включающая водоотводные канавы, дренажные устройства и трубопроводы [2]. Недостатком ближайшего аналога является низкая эффективность ее работы из-за отсутствия совместно работающей дренажной и водопропускной системы, а также высокая трудоемкость строительства.
Цель изобретения - повышение эффективности работы и снижения трудоемкости строительства.
Указанная цель достигается тем, что водопропускное сооружение, содержащее водоотводную и водовыпускную части автомобильной дороги, водоотводная часть выполнена в виде трубчатого дренажа, состоящего из водосборных перфорированных труб с кольцами жесткости, устраиваемых вокруг труб на определенном расстоянии друг от друга и водоприемной части, которая изготовлена из гибких тюфяков, уложенных вокруг труб между кольцами жесткости, сетчатой оболочки, оборачиваемой с натяжением по окружности вокруг водоприемной части и прикрепленной к кольцам жесткости, гравийной засыпки, устроенной сверху водоприемной части и сетчатой оболочки дренажа, а водовыпускная часть сооружения выполнена в виде закрытой трубы, уложенной под полотном дороги нормально к продольной оси дороги и трубчатого дренажа. Входная часть водовыпускной трубы устроена в концевой части трубчатого дренажа с плавным сопряжением с ним и условием соблюдения безнапорного режима работы дренажа и отводящей трубы, для этого уклон водовыпускной трубы должен быть значительно большим, чем уклон дренажной трубы, а отметку дна входной части трубы - ниже нижней кромки концевой части дренажной трубы не менее чем 0,25 м, при этом входная часть водовыпускной трубы и концевая часть трубчатого дренажа образуют узел соединения в виде закрытого призматического колодца, состоящего из габионных ограждающих стенок и железобетонной плиты, уложенной сверху габионных стенок и чуть выше верха концевой части дренажной трубы.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение трубчатого дренажа и дорожного полотна; на фиг. 2 - план водопропускного сооружения; на фиг. 3 - продольное сечение водоотводящей трубы с видом на концевую часть трубчатого дренажа; на фиг. 4 - перфорированная труба с кольцами жесткости; на фиг. 5 показана легкая фашина из созревшего камыша; на фиг. 6 - гибкий тюфяк.
Водопропускное сооружение содержит трубчатый дренаж и водовыпуск. Трубчатый дренаж состоит из водосборных перфорированных труб 1 с кольцами жесткости 2, водоприемной части 3, выполненной из гибких тюфяков 4, состоящих из легких фашин 5, завернутых в геосетку и уложенных вокруг труб 1 между кольцами жесткости 2; сетчатой оболочки 6, устраиваемой (с натяжением) по окружности вокруг водоприемной части 3 и прикрепляемой к кольцам (ребрам) жесткости 2, гравийной засыпки 7, устраиваемой сверху водоприемной части дренажа. В концевой части трубчатого дренажа в основании дороги устроен трубчатый водовыпуск, состоящий из труб 8 (прямоугольного или круглого сечения), уложенных с уклоном в сторону нижнего бьефа. Входная часть водовыпускной трубы 8 плавно сопрягается с водосборной (дренажной) трубой 1 и оборудована габионными ограждающими стенками 9 и железобетонной плитой 10, уложенной сверху узла соединения труб 1 и 8 и габионных стенок 9. В плите 10 предусмотрено смотровое отверстие 11.
Водопропускное сооружение комбинированной конструкции строится следующим образом.
Все элементы водопропускного сооружения заранее заготавливаются. Вначале заготавливают необходимое количество перфорированных (дренажных) труб 1 из полимерных материалов, легких фашин 5 и гибких тюфяков 4 из созревшего камыша и геосетки, сетчатой оболочки 6 из геосетки или габионной (металлической) сетки. Затем под склоном по линии кювета дороги разрабатывают траншею необходимой глубины с условием размещения в ней трубчатого дренажа с гравийной засыпкой 7, так чтобы отметка верха засыпки 7 была ниже, чем отметка обочины дороги. Траншею разрабатывают (с уклоном,  - уклона дороги) по всей длине водоотвода до узла соединения концевой части трубчатого дренажа и водопропускной трубы 8. После чего берутся перфорированные (дренажные) трубы 1, длиной 4,5-5,0 м и одеваются на нее кольца жесткости 2 из плотной резины или полимерных материалов с расположением их на расстоянии длины гибких тюфяков 4. Далее вокруг трубы 1 между кольцами жесткости 2 до их верха укладывают гибкие тюфяки 4 плотными рядами, затем всю эту конструкцию труб 1 с гибкими тюфяками 4 заворачивают в сетчатую оболочку 6 из металлической или геосетки с натяжением и прикреплением ее к кольцам жесткости 2. Таким образом, изготавливают необходимое количество дренажных труб 1 с водоприемной частью 3, после чего их монтируют в заранее заготовленной траншее по уклону до входной части водовыпускной трубы 8. Сверху смонтированных дренажных труб с водоприемной частью 3 укладывают гравийную засыпку 7. При этом концевая часть дренажной трубы 1 должна входить в колодец, устраиваемый перед входом в трубчатый водовыпуск. Трубчатый водовыпуск, состоящий из труб 8 под полотном дороги, устраивается одновременно со строительством дороги или после ее строительства по мере необходимости. При этом уклон и площадь поперечного сечения труб 8 должны быть большими, по сравнению с этими же характеристиками дренажной трубы 1. В качестве труб 8 могут быть использованы металлические, полимерные, асбестоцементные или железобетонные трубы. Входную часть водовыпускных труб 8 выполняют в виде призматического колодца из габионных ограждающих стенок 9 с гравийной засыпкой в основании и боковым отверстием для входа дренажной трубы 1 в колодец, и железобетонной плитой 10, которую укладывают сверху колодца (габионных стенок 9). В железобетонной плите предусматривают смотровое отверстие 11, диаметром 25-30 см для наблюдения за режимом работы трубчатого дренажа и водовыпускной трубы 8.
Работает водопропускное сооружение следующим образом.
В период дождей вода (насыщенная наносами) стекает со склона и попадает в кювет дороги, где устроен трубчатый дренаж. При этом вода под действием гравитационных сил проходит через гравийную засыпку 7 и водоприемник 3 в дренажную трубу 1, которая принимает и транспортирует ее до входной части водовыпускной трубы 8, по которой вода далее пропускается в нижний бьеф за пределы автомобильной дороги. Гибкие тюфяки 4, изготовленные из легких фашин 5 (водоприемной части 3), обеспечивают эффективный прием воды без примесей частиц наносов и поступление ее в дренажную трубу 1. Водоприемная часть 3 дренажных труб работает как обратные фильтры, предотвращая поступления мелких частиц грунтов и наносов в трубу 1. Со временем (через 3-4 года) может засориться водоприемная часть 3 труб 1. В этом случае в местах засорения ее можно заменить легко, демонтировав ее (гибких тюфяков 3) в месте с сетчатой оболочкой 6 и гравийной засыпкой 7. И вместе демонтированной водоприемной части уложить новые тюфяки 4 и устроить новую сетчатую оболочку, устроив сверху новую гравийную засыпку. В случае необходимости также можно полностью заменить весь участок дренажной трубы 1 с водоприемной частью 3 и гравийной засыпки 7, и в месте демонтированного участка устроить новый по вышеприведенной технологии. А в случае образования крупных наносных завалов сверху трубчатого дренажа, необходимо их очистить до гравийной засыпки 7. В целом, водопропускное сооружение, состоящее из дренажной (водосборной) и водопропускной частей, обеспечивает эффективный перехват дождевых (склоновых) стоков и транспортирование их за пределы дорожного полотна. При этом трудоемкость строительства и материальные затраты уменьшаются более чем на 30% по сравнению с использованием традиционной системы водоотвода.
Таким образом, водопропускные сооружения комбинированной конструкции обеспечивают надежную защиту участкам автомобильных дорог, проходящих под склонами горных и предгорных зон, где возможны интенсивные дождевые стоки с высокими концентрациями наносов, при этом они никакого вредного влияния на окружающую природную среду не оказывают.
Водопропускное сооружение предлагаемой конструкции наиболее эффективно может быть использовано для защиты автомобильных дорог, проходящих в горных и предгорных рекреационных зонах, от ливневых и наносных склоновых стоков.
Источники информации
1. Подольский В.П. Строительство автомобильных дорог. Земляное полотно: учебник для студ. Учреждений высш. Образования / В.П. Подольский, А.В. Глагольев, П.И. Поспелов; под ред. В.П. Подольского. - 3-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», с. 109-142.
2. Федотов Г.А. Изыскания и проектирование автомобильных дорог. В 2 кн. Кн. 1: Учебник / Г.А. Федотов, П.И. Поспелов. - М.: Высш.шк., 2009, с. 255 - 199.