Материал: 2384
в
б
Рис. 11.4. Дренажные воронки:
а – разрез по полотну дороги; б, в – примыкание воронки к песчаному слою при малых и больших уклонах: 1 – прослойка дерна или дорнита; 2 – щебень или гравий; 3 – дорожная одежда
В благоприятных гидрогеологических условиях вместо устройства песчаного подстилающего слоя на всю ширину земляного полотна его устраивают только в пределах дорожной одежды. Выводы воды устраивают в виде дренажных воронок размером 0,2 х 0,4 м. Располагают их в шахматном порядке через 4 – 6 м с уклоном в сторону обочины 30 – 50 ‰. Воронку заполняют одноразмерным щебнем разме-
ром 40 – 60 мм.
Коэффициент фильтрации песка должен быть не менее 1,0 м/сут. Пропускная способность дренажных воронок ограничена, особенно в весеннее время, когда начинается таяние снега, т.к. теплопроводность грунта на обочине меньше, чем дорожной одежды. Это соз-
дает дополнительный подпор воды в песчаном слое.
Пористая засыпка собирает притекающую из грунта воду, которая стекает по трубе. В некоторых случаях вместо трубы устраивают каменную наброску.
Воду из дренирующих слоев отводят с помощью дренажных трубок, изготовленных из асбоцементных или керамических труб (рис. 11.5). Трубки укладываются под кромкой проезжей части с заглублением в траншею на 0,25 м ниже песчаного слоя. Чтобы трубы не засорялись грунтом, окружают пористой засыпкой, крупность которой уменьшается к стенкам траншей.
166
Рис. 11.5. Дренажные трубки, укладываемые в песчаном слое:
а – продольная труба; б – приемная часть поперечной трубы; в – то же в плане: 1 – обочина; 2 – слои дорожной одежды; 3 – песчаный слой
Закрытый дренаж устраивают для понижения уровня грунтовых вод. Он состоит из уложенных в грунт дрен – труб (керамических бетонных, асбоцементных), в стенках которых устроены малые отверстия или прорези для приема воды (рис. 11.6). Целесообразно располагать дрены под кюветами.
|
Перехваты- |
|
|||
вающий дренаж |
|
||||
устраивают |
обыч- |
|
|||
но в откосах вы- |
|
||||
емки, если выемка |
|
||||
прорезает |
|
водо- |
|
||
носный слой. Дре- |
|
||||
наж |
эффективно |
|
|||
устраивать |
в |
мак- |
|
||
ропористых |
|
грун- |
|
||
тах |
(песчаных, |
|
|||
гравелистых). |
|
||||
|
Дренаж |
|
мож- |
|
|
но |
использовать |
|
|||
для |
перехвата |
Рис. 11.6. Поперечное сечение закрытого дренажа: |
|||
грунтовой |
воды, |
а – с каменной фильтрующей засыпкой; б – с дренаж- |
|||
притекающей |
к |
ной трубой: 1 – утрамбованная глина; 2 – два слоя |
|||
дороге со стороны. |
дерна; 3 – крупнозернистый или среднезернистый |
||||
|
Осушающее |
песок; 4 – щебень или гравий крупностью 5 – 10 мм; |
|||
|
5 – то же 40 – 70 мм; 6 – щебень, втрамбованный в |
||||
действие дренажей |
|||||
грунт; 7 – асбоцементная труба; 8 – кривая депрессии; |
|||||
заключается в том, |
9 – водоупор |
||||
|
|
|
|
167 |
|
что при заглублении в грунт ниже уровня грунтовых вод труба отводит воду, просачивающуюся из прилегающей части грунта. В результате этого около дренажа образуется осушенная зона.
При проложении дорог в местности с высокими грунтовыми водами можно так высоко поднять бровку насыпи и проезжую часть, что понижения грунтовых вод не потребуется. Однако в ряде случаев более целесообразно (или необходимо по каким-либо специальным условиям) понизить грунтовые воды под земляным полотном. Такие условия очень часто имеем при проектировании городских дорог при близком залегании грунтовых вод. На территории г. Омска глубина залегания грунтовых вод изменяется от 0,9 м до 4,0 м. В соответствии с табл. 8.2 при наличии суглинков легких и тяжелых минимальное возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод в III дорожно-климатической зоне должно составлять 1,8 м. Для удовлетворения этого условия необходимо понижать уровень грунтовых вод
– устраивать дренаж.
Если дрены располагаются на водоупоре, то можно ограничиться устройством одной верховой дрены, расчет которой полностью совпадает с изложенным выше. За дреной пространство будет постепенно осушено. Такие дрены называются совершенными (рис. 11.7, а). При глубоком залегании водоупора устраивают две дрены симметрично по обе стороны дороги и оставляют их висячими несовершен-
ными (рис. 11.7, б).
Рис. 11.7. Совершенный (а) и несовершенный дренажи (б) глубокого заложения:
1 – уровень грунтовых вод до устройства дренажа; 2 – после устройства; S – глубина понижения
На территории г. Омска такие дренажи не устроены, что способствует интенсивному разрушению дорожных одежд.
168
11.6.Определениеобъемовирасходов ливневыхиталыхвод
Количество воды, притекающей к сооружению с малого водосбора, поддается теоретическому расчету. Однако при этом неизбежны некоторые допущения. Наиболее трудно учесть ход дождя, снеготаяния и впитывания воды в почву во времени. Расчеты по нормам стока ведут с одинаковой схематизацией для всех водосборов и со стандартной оценкой метеорологических факторов стока по достаточно большим районам. Считают, что вероятности превышения объемов и расходов стока совпадают с вероятностями превышения стокообразующих факторов, т.е. ливней и снеготаяния, вызывающих сток. На основании этого предположения по результатам длительных наблюдений за осадками и снеготаянием вычисляют расходы и объемы стока расчетной вероятности превышения, переходя к ним от метеорологических факторов по теоретико-эмпирическим зависимостям. Корректировка таких теоретических норм стока возможна только путем сопоставления размеров стока, зафиксированных инструментально одновременно с измерением метеорологических факторов. Однако наблюдений за стоком с малых водосборов проводилось немного, в связи с чем чаще всего ограничиваются расчетом расходов и объемов ливневого стока по нормам, без их корректировки по данным натурных измерений.
Упрощенно предполагают, что ливневые воды притекают к сооружению по почти треугольному гидрографу. Максимальный расход, т.е. наибольшая ордината гидрографа наблюдается весьма короткое время, однако он является расчетной величиной, подлежащей обязательному определению.
Действующие нормы по определению расчетных гидрологических характеристик рекомендуют для малых водосборов осуществлять расчет ливневого стока, пользуясь принципом «предельных интенсивностей».
Одним из способов расчета, основанном на принципе «предельных интенсивностей» и дающим все необходимые характеристики ливневого стока, используемые в дорожном проектировании, является методика, разработанная в МАДИ проф. О.В. Андреевым и А.Ф. Шахидовым. Целесообразно использовать характеристики метеорологических факторов стока, установленные «Союздорпроектом», так называемый «коэффициент неполноты (редукции) стока».
169
11.7.Проектированиедорожныхканав
Дорожные канавы рассчитываются по уравнению равномерного движения жидкости, если длина канавы небольшая, то расчет производят по одному значению расхода. При большой длине канавы или при большой площади водосбора канаву делят на участки по различным значениям расходов.
При гидравлических расчетах использован принцип «предельных интенсивностей», заключающийся в установлении наиболее опасной продолжительности ливня, равной времени добегания воды, выпавшей в начале ливня, в наиболее удаленной точке водосбора до рассматриваемого водоотводного сооружения.
Площадь, с которой стекает вода в канаву, равна половине ширины дороги и ее протяженности, а также площади до водораздела, с которой может попадать вода. Эта площадь может быть найдена по карте в горизонталях.
Для расчета ливневого стока используется формула полного сто-
ка
Qл |
16,7 а |
К |
t |
F , |
(11.1) |
max |
час |
|
|
где αчас – интенсивность ливня часовой продолжительности; F – площадь водосбора, км2; Кt – коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной продолжительности; – коэффициент потерь стока; – коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока, тем больше, чем больше площадь водосбора.
Типы укреплений канав выбирают на основании результатов гидравлических расчетов. Обычно при уклоне дна 5-10 ‰ канаву устраивают без укрепления. При больших уклонах принимают следующие типы укреплений: при уклонах дна от 10 до 30 ‰ – засев трав, одерновка или щебневание; от 30 до 50 ‰ – бетонные плиты или мощение; при уклонах более 50 ‰ – энергию потока гасят устройством специальных сооружений - перепадов и быстротоков. Кроме указанных типов укреплений используют обработанный вяжущими материалами грунт, а также в последнее время стали использовать асфальтобетон и габионы.
Одерновку плашмя и в стенку применяют для укрепления откосов. Дно укрепляют одерновкой только при ширине канавы более 1 м. При ширине менее 1 м дно укрепляют щебнем, крупным гравием, до-
170