Водопропускное устройство с ковшовым оголовком

Полезная модель относится к области автодорожного и гидротехнического строительства и может быть использована при сооружении грунтовых насыпей автомобильных дорог и грунтовых дамб гидротехнических систем.
Известно водопропускное сооружение в дорожной насыпи, содержащее тело насыпи, водопропускную трубу с оголовками, размещенными на фундаменте и плиты укрепления откоса насыпи, на выходе трубы (см. М.Е.Гибшман, И.Е.Дедух «Мосты и сооружения на автомобильных дорогах». М., Транспорт, 1981, стр.247, рис.16.1 а).
Недостаток указанного водопропускного сооружения заключается в том, что при напорном режиме протекания воды в трубе, происходит обводнение и размыв откосов насыпи, что приводит к разрушению кладки плит укрепления, формированию суффозии в откосах насыпи и дальнейшее деформирование водопропускной трубы и грунтовой насыпи.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является водопропускное сооружение, содержащее грунтовую насыпь (дамбу), водопропускную трубу с оголовками, расположенные на фундаменте в теле насыпи, водоприемный ковш и водоотводящую трубу, соединенную одним концом с водоприемным ковшом, к которому подведен линейный дренаж, ориентированный в плане вдоль оси грунтовой насыпи (см. патент РФ № 2139387, МПК Е02В 8/02, опубл. 10.10.1999 г.).
Недостатком водопропускного сооружения принятого за прототип является небольшой срок эксплуатации из-за обводнения песчано-гравийной подушки, особенно при напорном режиме действия водотока, что неизбежно приводит к расстройству и деформации каменного или плитного мощения русла, подмыву откосов насыпи, деформированию водопропускной трубы и разрушению водоприемного ковша. Кроме того, обводненная песчано-гравийная подушка и каменное мощение водонасыщаются и превращаются в зимний период в монолит, и разрушаются силами морозного пучения. Указанные факторы негативно влияют на эксплуатационную надежность водопропускного сооружения. При этом ежегодно требуется проведение мероприятий по восстановлению первоначального положения мощения русла и водоприемного ковша, что требует дополнительного вложения трудо - и материалозатрат.
Технической задачей полезной модели является повышение эксплуатационной надежности водопропускного устройства.
Указанная техническая задача достигается тем, что в водопропускном устройстве водопропускного сооружения с ковшовым оголовком, включающем водопропускную трубу с оголовками, водоприемный ковш и водоотводящую трубу, водоприемный ковш выполнен в виде полого барабана с диаметрально расположенными входным и выходным окнами, и жестко закреплен по всему сечению с концевым выходным оголовком водопропускной трубы в зоне размещения входного окна, а выпускное окно связано с водоотводящей трубой.
Устройство поясняется чертежом, где изображено водопропускное устройство - продольный разрез.
Водопропускное устройство устанавливается в теле насыпи 1, размещенной на основании 2, и включает водопропускную трубу 3 с концевыми оголовками 4, размещенную на фундаменте 5, водоприемный ковш 6, жестко закрепленный по всему сечению с концевым выходным оголовком водопропускной трубы 3, выполненный в виде полого барабана с диаметрально расположенными с входным и выходным окнами 7, 8, причем выходное окно связано с водоотводящей трубой 9, к которой подведен линейный дренаж 10. Барабан установлен с зазором 11 относительно грунтового массива насыпи.
Водоприемный ковш (барабан) 6 может быть изготовлен из металла, и, перед поставкой его на стройплощадку, во избежание коррозии, его покрывают противокоррозионным материалом. В качестве его может быть применена, например, резинобитумная мастика.
Для более мощного противостояния водному потоку, особенно при напорном движении его по водопропускной трубе, диаметр барабана выполняют равным или более удвоенного значения ее диаметра. В таком случае водоворот будет достигать своих максимальных значений и более эффективно гасить кинетическую энергию движения основного водного потока.
Водопропускное устройство возводят следующим образом.
Первоначально до отметки размещения фундамента 5 на основании 2 отсыпают насыпь 1. Затем возводят фундамент 5 и монтируют водопропускную трубу 3 с оголовками 4. К оголовку 4 жестко с помощью сварки приваривают водоприемный ковш (барабан) 6, совмещая его входное окно 7 с концевым оголовком 4 водопропускной трубы 3. Между барабаном 6 и частично отсыпанной насыпью 1 устраивают зазор 11. Далее к выходному окну 8 приваривают водоотводящую трубу 9, конец которой закрепляет на основании 2 у линейного дренажа 10. По окончании монтажных работ производят отсыпку насыпи 1 до проектной отметки.
Водопропускное устройство работает следующим образом. При протекании воды по водопропускной трубе 3 вода попадает через входное окно 7 в барабан 6, днище которого занижено относительно днища водопропускной трубы. Из-за округлости его формы вода турбулентно закручивается в барабане, при этом возникает вихревое движение воды, силы которой направляются в противовес основному движению потока. В связи с чем, скорость водотока падает, а энергия движения снижается. Особенно это имеет место при напорном или полунапорном движении воды, так как бурный поток ослабевает и теряет свою силу. В выходное окно 8 вода истекает уже в плавном состоянии и через водоотводящую трубу 9 в спокойном режиме отводится в линейный дренаж 10, и далее - на заниженную местность в сторону от насыпи.
Предлагаемая конструкция устройства обеспечивает при бурных водотоках в напорном или полунапорном режимах плавный перепуск воды из водопропускной трубы в линейный дренаж, расположенный за границей размещения откосов насыпи. Концевой выходной оголовок трубы в данном случае не подвержен деформированию и сохраняет свою целостность. Откосы насыпи находятся в проектном положении, так как отсутствует явление суффозии и размыв насыпи.
Благодаря наличию зазора между водоприемным ковшом (барабаном) и грунтом насыпи устройство в отличие от прототипа в зимний период не подвержено силам морозного пучения и сохраняет свою работоспособность и эксплуатационную надежность в течение длительного периода.