Водопропускные сооружения: традиции и современность
Водопропускные сооружения – неотъемлемая часть автомобильной дороги или железнодорожных путей. Дорожное полотно пересекает овраги, русла ручьёв и просто понижения рельефа, по которым стекают талые и ливневые воды. В этих участках (если они не требуют возведения моста) в тело насыпи закладывают одну или несколько труб, по которым в постоянном или сезонном режиме проходят водные потоки.
Установка водопропускных сооружений требует достаточно сложных расчетов. Необходимо знать объем водных потоков, включая сезонные колебания и возможные пиковые нагрузки. Также нужно учитывать фильтрующую способность грунта: там, где лёгкие пористые грунты «справятся» с небольшим количеством воды, скальные и глинистые грунты потребуют установки водопропускной трубы.
Железобетонные водопропускные трубы
В России на дорогах чаще всего можно увидеть железобетонные трубы. Эти типовые изделия, недорогие в производстве, стали повсеместно применяться ещё несколько десятилетий назад. Как правило, такая труба состоит из нескольких звеньев-колец, которые монтируются встык: цельная железобетонная труба слишком тяжела и хрупка для перевозки и монтажа. Требуется рассчитать несущую способность грунта – в ряде случаев для этого понадобится провести бурение в одной или нескольких точках. Поперёк будущей насыпи формируют котлован, который при необходимости укрепляют булыжниками. В ряде случаев возможна укладка трубы прямо в котлован на гравийно-песчаную «подушку», но обычно требуется обустройство фундамента – блочного либо монолитного. При слабой несущей способности грунта делают свайный фундамент.
На фундамент укладывают звенья будущего водопропускного сооружения, фиксируя их цементным раствором. При необходимости можно использовать стяжки. Проводят гидроизоляцию труб (обычно с помощью битумной мастики). Особого внимания требуют оголовки трубы: под них обустраивается усиленный фундамент, а прилегающие участки насыпи могут быть оснащены открылками для более равномерного стока воды, защитным воротником и т.д. В месте выхода оголовков трубы насыпь часто укрепляют габионными конструкциями.
После укладки и фиксации труб, а также выполнения работ по гидроизоляции, производят обратную засыпку грунтом с использованием вибрационного оборудования. Когда слой грунта над трубками достигнет расчётной величины, можно продолжать строительство дорожной насыпи в соответствии с общей технологией.
Задать вопрос про водопропускные сооружения
Быстрее, легче, дешевле
Технология укладки водопропускных железобетонных труб отработана десятилетиями, но остаются принципиальные ограничения и недостатки:
- Водопропускные сооружения из железобетона имеют очень большой вес. Для их перевозки и монтажа требуется тяжёлая дорожная техника, есть существенные ограничения по несущей способности грунта, необходим сложный фундамент.
- Железобетонные трубы прочны, но при этом они подвержены разрушению из-за перепадов температур, неравномерных нагрузок, блуждающих токов и т.д. Ремонт и тем более замена аварийной железобетонной трубы – мероприятие долгое и дорогостоящее.
- В ряде регионов – например, в условиях Крайнего Севера – срок эксплуатации железобетонных конструкций сокращается, при этом затраты на монтаж существенно выше из-за особенностей грунтов и климатических условий.
В последнее время появились водопропускные сооружения из металла, пластика и композитных материалов. Лучше всего зарекомендовали себя спиральновитые гофрированные трубы из оцинкованной стали с полимерным или полимерно-битумным покрытием. Они весят в несколько раз меньше железобетонных аналогов и при этом превосходят их по прочностным характеристикам. Благодаря упругости спиральновитые гофрированные трубы отлично переносят неравномерные механические нагрузки и просадку фундамента. Благодаря малому весу их можно использовать на таких грунтах, которые исключают использование железобетонных изделий. Кроме того, труба длиной до 10 м может быть цельной, при этом для её монтажа не требуется тяжёлая дорожная техника. В некоторых случаях металлическая спиральновитая труба большого диаметра (3 метра и более) может заменить небольшой однопролётный мост, что существенно удешевляет смету и сокращает сроки строительства водопропускных сооружений.
Спиральновитая металлическая гофрированная труба (СВМГТ) для водопропускных сооружений
Спиральновитые металличесие гофрированные трубы производят путём спиральной навивки гофрированного листа оцинкованной стали. Края скрепляются замковым швом, который служит дополнительным ребром жёсткости. Сечение трубы может быть круглым, овальным или иметь более сложную форму. В дорожном строительстве используются как сами трубы, так и арочные элементы, полученные по той же технологии (в качестве подземных переходов, путепроводов, скотопрогонов и пр.). Металлическую трубу можно при необходимости обрезать, врезать патрубок или ответвление и т.д. Это существенно расширяет возможности применения СВМГТ в дорожном строительстве и обустройстве прилегающих территорий.
Водопропускные сооружения из металлической гофрированной трубы не страдают от сезонных и суточных перепадов температур, циклов замерзания-оттаивания. Полимерное покрытие надёжно защищает спиральновитые трубы от воздействия грунтовой и атмосферной влаги, дорожных реагентов, блуждающих токов. СВМГТ хорошо переносят неблагоприятные климатические условия, включая Крайний Север. Их удобно доставлять грузовым транспортом в любую точку. Гофрированные трубы укладываются на облегчённый фундамент. Сварка не требуется: звенья при необходимости скрепляются бандажами из фрагментов той же трубы, которые имеют такой же рельеф поверхности и благодаря этому прочно скрепляют звенья между собой.
СВГМТ могут использоваться не только как самостоятельные водопропускные сооружения, но и для ремонта старых бетонных труб. Этот способ не требует разборки дорожного полотна и насыпи – более того, не нужно даже останавливать движение транспорта. В полость аварийной трубы затягивают гофрированную трубу чуть меньшего диаметра, а промежуток между ними заливают бетоном. Столь простой и экономичный метод уже позволил «незаметно» отремонтировать сотни водопропускных сооружений по всей территории России.