26.07.2017
Металлические несущие конструкции являются неотъемлемым составляющим в строительных работах. При воздействии огня несущие функции...


26.07.2017
Большинству людей желтый цвет дарит бодрость и хорошее настроение. Он является символом спокойствия и умиротворения, а потому...


25.07.2017
Дорожное строительство – непростой многоступенчатый процесс. Положительный результат достигается только тогда, когда на каждом...


25.07.2017
Шелковая штукатурка – одно из самых популярных покрытий, которое наносится на стены или потолок. Свою популярность шелковая...


25.07.2017
Работа в коллективе важна и определена тем, что она повышает уровень предприятия или компании, а также конкурентоспособность,...


25.07.2017
Металлические ключницы настенного размещения представляют собой изделие в виде шкафчика или ящика и предназначены для хранения...


Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

25.05.2016

Проекты на строительство водопропускных сооружений из гофрированного металла разрабатывают с учетом требований действующих нормативных документов в части: гарантированного пропуска расчетного и наибольшего расходов паводков, необходимой грузоподъемности, обеспечения безопасности движения и долговечности отдельных конструктивных элементов и сооружений в целом.
Широко известен перечень типовых проектов, разработанный Ленгипротрансмостом в 70-х годах прошлого века, и ряд современных типовых проектов, разработанных ОАО «Трансмост». Наличие типовых решений и проектов повторного применения даёт ряд преимуществ: сокращение сроков и удобство для проектирования, унификация проектных решений для большинства условий строительства и пр. Ho имеются и некоторые неудобства. К ним можно отнести ограничения композитной структуры - документация привязана к определённому параметру гофра, и ограниченные условия применения: отсутствие вариантного проектирования - возможности сравнения вариантов различных форм очертаний; не корректные и экспериментально не подтверждённые гидравлические показатели; по высоте насыпи (максимальное значение высоты насыпи - 20 м); по виду грунтовой обоймы - практически всего два материала с модулем деформации 18 и 30 МПа; по виду оголовков, лотков, сопрягающих устройств и др.; по способам антикоррозийной защиты; недостаточная эстетическая привлекательность сооружений из МГТ при стандартном наборе решений.
Тип и характеристики выбираемой конструкции из СМГК во многом зависят от вида сооружения, условий его работы, постоянной (вес насыпи и дорожного полотна, гидростатическое давление воды) и временной (от подвижного состава и автомашин, гидродинамическое воздействие водного потока) нагрузок (рис. 2.115) и нормативных требований. Основные современные рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных конструкций на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий (дорожно-климатических зон) представлены в ОДМ 218.2.001-2009.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Конструкция водопропускного сооружения из гофрированной стали должна обеспечивать:
- эксплуатационную надежность сооружения из элементов с максимальной заводской готовностью при наименьших затратах на его содержание в течение всего срока службы;
- сборку на строительной площадке при наименьших затратах труда;
- удобство перевозки элементов сооружения различными видами транспорта.
Для этого МГК должна обладать:
- для противостояния действующим нагрузкам прочностью и поперечной жёсткостью при заданном пролёте и выбранной толщине металла;
- для снижения чувствительности к просадкам и неравномерным осадкам грунта основания продольной гибкостью;
- для беспрепятственного пропуска расчётного расхода водного потока и ограничения величины вероятного размыва необходимыми гидравлическими характеристиками водопропускного отверстия и параметрами оголовков сооружения;
- для обеспечения нормативного срока службы сооружения стойкостью к агрессивному воздействию воды, атмосферной и грунтовой влаги.
Перед началом проектирования сооружений из МГК необходимо провести анализ основных исходных данных, изучить технические, геологические, гидрогеологические, климатические и экономические обоснования применения МГК для строительства в конкретных условиях с учётом возможных сложных инженерных условий (многолетнемерзлые грунты основания, ледоход, карчеход, заторы, наледи, сели и т.д.). При этом следует учитывать характерные различия между строительством в сибирской и европейской частях РФ, особенности таких геологических условий, как сели, оползни, лавины и сейсмическая активность района. При наличии подобных особых условий необходимо выполнить все предусмотренные мероприятия и соорудить специальные защитные сооружения. Расчёт гофрированных конструкций на сейсмические воздействия выполняется при сейсмичности площадки строительства более 8 баллов, а для труб диаметром более трёх метров - при сейсмичности 7 баллов.
При выборе и назначении трассы водопропускного сооружения необходимо учитывать особенности рельефа местности, характер грунтов, залегающих на трассе, параметры, тип и состояние водотока, плановое размещение всех инженерных сооружений транспортного строительного объекта (рис. 2.116).
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Протяжённость трассы должна быть наименьшей (рис. 2.117). Следует избегать её поворотов или хотя бы свести их количество к минимуму (рис. 2.117г). Меандрирующее старое русло на участке строительства лучше спрямить (рис. 2.118а). Если трасса водопропускного сооружений имеет поворот, то его следует предусматривать на участке расположения подводящего (рис. 2.119) или отводящего каналов (рис. 2.118б). Для обеспечения плавного характера движения водного потока поворот на водопропускном тракте следует выполнять криволинейного очертания с радиусом не менее пятикратной ширины канала по урезу воды. Выходящий из нового искусственного русла поток должен сопрягаться с потоком в существующем русле реки (старое естественное русло) под возможно более острым углом.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

При укладке труб из СМГК следует учитывать следующее:
- укладывать их по возможности на прочное и устойчивое грунтовое основание;
- укладывать в ложе того же очертания, как и у низа трубы;
- на косогорных участках рекомендуется укладка по 3-м схемам (рис. 2.120), причём для схем 2 и 3 требуются дополнительное согласование и расчёты: МГТ по первой схеме применяют при небольших уклонах лога (рис. 2.120а); по второй - при любой крутизне косогора и малых высотах насыпи (рис. 2.120б); по третьей - на косогорных участках с крутизной более 1:3 (рис. 2.120в);
- уклон трубы должен быть не более 0,05, а косогора соответственно для схемы 1 - 0,05, 2 - 0,05...0,33, 3 - не ограничен;
- под выходной частью трубы устраивают дренирующую подготовку (по типу обратного фильтра или геосинтетик);
- выходную часть труб целесообразно удлинять, образуя берму или устраивая быстроток.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

На трассах со значительной протяжённостью косогорных участков и при широком распространении вечной мерзлоты, что, например, является характерной особенностью автомагистралей БАМа для обеспечения устойчивости гофрированных труб на склонах с уклонами свыше 0,05 следует предусматривать устройство зубьев шириной 1,5 м с врезкой в коренные породы на глубину не менее 1 м. Зуб выполняется из гофрированного листа толщиной 7 мм, фиксирующегося к трубе болтами.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Поскольку МГТ, как правило, устраивают без специальных фундаментов (рис. 2.121), то работы по подготовке основания СМГТ включают:
- вырезку котлована на глубину замены кондиционным грунтом;
- транспортировку и укладку кондиционного грунта и грунта по-душки;
- уплотнение грунта естественного основания и подушки под трубу грунтоуплотняющими машинами или виброкатками;
- устройства подушки с применением экскаваторов или экскаваторов-планировщиков;
- нарезку ложа под трубу приспособленным для этой цели автогрейдером, оборудованным специальным профильным ножом, или бульдозером с аналогичным оборудованием отвала.
Важнейшим этапом возведения гофрированного сооружения, влияющим на его дальнейшую эксплуатацию, является отсыпка и уплотнение засыпки вокруг МГК. Поэтому эту работу следует выполнять под особым инженерным надзором. В общем случае в грунтовой обойме (или грунтовом конверте) существует 5 зон, различных по способу уплотнения грунта (рис. 2.122).
Первым этапом устройства водопропускных труб из МГК является подготовка основания под трубой - устройство подушки из дренирующего грунта с уплотнением. Уклон трубы создается уклоном грунтового основания и (или) изменением толщины подушки по длине трубы.
При монтаже МГТ сначала на месте монтажа гофры сооружается подушка толщиной от 40 см. Естественное основание можно использовать, если грунт соответствует требованиям, предъявляемым к подушке. Для устройства основания непосредственно под трубой применяются пески средней крупности, крупные, гравелистые, щебенисто-галечниковые и дресвяно-гравийные грунты, не содержащие обломков размером более 50 мм. Перечисленные грунты не должны содержать более 10% частиц размером менее 0,1 мм, в том числе более 2% глинистых размером менее 0,005 мм. Грунт подушки основания следует отсыпать в котлован и уплотнять слоями. Каждый слой толщиной не более 0,5 м должен быть уплотнен не менее чем за два прохода по одному следу. При уплотнении грунта пневмошинными катками толщину слоя следует принимать не более чем 0,3 м. Особое внимание следует уделить ручному уплотнению нижних четвертей сечения грунта у основания. Эта область является зоной с повышенными концентрациями напряжений при засыпке.
После устройства песчано-гравийной или песчано-щебенистой подушки на неё укладывают МГТ с тщательным уплотнением грунта (рис. 2.123 и 2.124). На втором этапе при строительстве СМГТ производится укладка труб с соединением отдельных отрезков бандажными элементами в соответствии с проектными данными.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

После установки трубы в проектное положение на профилированное ложе, перед устройством грунтовой обоймы, следует производить подсыпку грунта в зазоры между поверхностью нижней части трубы и грунтовым ложем и его уплотнение бензиновыми или дизельными трамбовками с подштыковкой во впадинах гофров. Трамбовки при уплотнении грунта размещаются на расстоянии 5 см от гребней гофров. Уплотнение производится равномерно и тщательно с обеих сторон горизонтальными слоями толщиной 150...300 мм параллельно продольной оси трубы по всей ширине насыпи (рис. 2.125). Грунт засыпки не должен содержать растительности, промерзших кусков, шлака и других включений.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

При этом отсыпка ведется равномерно с обеих сторон трубы, а уплотнение должно вестись трамбовками (ручными, механическими, прицепными, самоходными) или виброкатками. Выбор оборудования осуществляется в зависимости от условий строительства. Предпочтительно механическое уплотнение грунтов. Если требуемая степень плотности не может быть достигнута, то при необходимости для песчаных грунтов выполняется полив водой.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

В процессе уплотнения засыпки ведется непрерывный контроль изменения формы поперечного сечения сооружения из МГК (рис. 2.126) и её положения (рис. 2.127) с помощью различных инженерных приспособлений. Отсыпая и уплотняя боковые призмы грунта, принимают меры по предотвращению возможных поперечных деформаций трубы, удаляя пути движения грунтоуплотняющих машин или устанавливая внутри трубы временные распорки (рис. 2.128).
При устройстве основания, когда в нем необходима вырезка ложа под трубу, ее следует производить автогрейдером, оборудованным профилированным ножом или начерно бульдозером с последующей отделкой вручную по шаблону с радиусом криволинейной кромки, равным радиусу трубы по средней линии гофров (рис. 2.129). Отклонение профиля грунтового ложа от шаблона не должно превышать 2...3 см.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Продольный профиль трубы задают с учетом строительного подъема (рис. 2.130). Определение величины строительного подъёма для разных условий с учётом консолидации грунтов основания и стабилизации осадок всего сооружения в целом выполняют методами механики грунтов. Монтаж труб из СМГК осуществляется на спланированном основании по оси трубы (либо рядом) (рис. 2.131).
Практически на каждом современном водопропускном сооружении применяются геотехнические материалы: насыпь, окружающая МГК, армируется геотекстилем или георешеткой. Укладка через каждые 0,5 м горизонтального слоя геотекстиля (чаще всего дорнита) дисциплинирует строителей. Устройство армогрунтовой обоймы необходимо при диаметре труб более 3 м при возможном появлении переменного вертикального давления большой величины или возникновения бокового переменного давления. В соответствии с расчётом, армирование выполняется полотнищами геотекстиля, укладываемыми с послойной отсыпкой грунта (рис. 2.132). Для армированной грунтовой обоймы рекомендуется назначать ширину по верху не менее 2 м и не более 2D, а в уровне горизонтального диаметра 1,0D...1,5D в каждую сторону. Для пропуска тяжелых строительных машин толщина засыпки над верхом трубы должна быть обоснована расчетом, но не менее 1,0 м над её сводом, и заармирована высокопрочным тканым геотекстилём, в том числе с применением объемной георешетки. Минимальная величина грунтового конверта над сводом 1/6D и не менее 300 мм. Коэффициент уплотнения должен быть не ниже 0,95...0,98.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

При устройстве искусственного основания и объемной георешетки (мембраны) нулевой слой грунта для устройства ложа отсыпается непосредственно на мембрану и армируется без замыкания армирующих полотнищ со стороны примыкания грунтовой обоймы к телу трубы. Замыкание армирующих полотнищ грунтовой обоймы со стороны примыкания к телу трубы начинается со второго слоя в трубах диаметром до 3 м и с третьего слоя - в трубах диаметром более 3 м. Уплотнение грунта в мембране и армированных слоях обоймы должно выполняться до уровня 0,95 максимальной стандартной плотности.
Подушку под трубу следует устраивать только тогда, когда основание сложено глинистыми, скальными и песчаными пылеватыми грунтами (рис. 2.133). Рекомендуется при глинистых грунтах концевые участки труб укладывать на специальную грунтовую подушку, обработанную цементом, а при песчаных грунтах концевые участки трубы опирать на специальный блок и устраивать противофильтрационный экран. Сооружение труб на участках распространения льдистых вечномерзлых грунтов может потребовать замену грунта основания на глубину, определяемую расчетом, или же специальных мероприятий по недопущению оттаивания грунтов.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Толщина подушки для труб отверстием более 3,0 м должна быть равна 0,2D, но не менее 0,4 м (D - диаметр трубы, м) и не более 1,0 м; ширина В равна
B = Dn + l(n- 1) + 1,м,

где n - число очков труб; I - расстояние в свету между трубами, м.
Слабые грунты удаляют на необходимую глубину, как правило, ниже уровня грунтовых вод, и заменяют песком, гравием, щебнем или их смесью. Ширину подушки в этом случае принимают не менее двух диаметров трубы. Толщину подушки во всех случаях принимают не менее 40 см, считая от нижней точки трубы (рис. 2.134).
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

В противном случае делают специальное укрепление в виде железобетонных или песчаных свай (рис. 2.135). При необходимости замены слабого грунта в основании глубину заменяемого грунта h3 следует определять расчетом исходя из условия обеспечения несущей способности нижележащего грунта или по расчету. Ширину полосы заменяемого грунта В в этом случае надо принимать равной (рис. 2.1 ЗЗг):
- для одноочковых труб
B = D + 2h3, но не менее 4 м;
-для многоочковых труб
В = Dn + l(n - 1) + 2h3.
Сооружения из МГК могут эксплуатироваться в любых климатических условиях при температуре от -45° до +50°. Использование различных марок сталей позволяет применять их в районах с экстремальными температурами - как в странах с тропической жарой, так и в условиях арктического холода (при температуре от -45° до +50°). Строительство сооружений из МГК можно производить в зимний период. На водотоках с прогнозируемыми наледями допускается применение металлических гофрированных труб на гравийно-песчаных подушках.
Водопропускные трубы из СМГК, применяемые при строительстве железных и автомобильных дорог, подразделяют на трубы обычные и северного исполнения. Поскольку трубы северного исполнения сооружают в районах с расчетной температурой воздуха минус 40°С и ниже, то основные отличия их от обычных касаются марок стали, материалов защитного покрытия и лотка, а также конструкции основания труб.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

На вечномерзлых и пучинистых грунтах проектирование сооружений из МГК рекомендуется проводить с учётом характерных свойств грунтов слоя сезонного промерзания и вечномерзлых грунтов при оттаивании. На участках вечной мерзлоты МГТ устраивают с учетом категории грунтов основания земляного полотна по степени относительного сжатия вечномерзлого грунта при оттаивании и характеристик грунтов деятельного слоя. На грунтах высокотемпературных Il категории просадочности и на высоко- и низкотемпературных NI и IV категорий просадочности принимают специальные индивидуальные конструкции труб, обосновывая технико-экономическими расчетами.
При наличии на водотоках ледохода, карчехода, селевых потоков и наледообразований не допускается применение гофрированных труб с отверстиями менее 5 м. На подобных водотоках трубы, диаметром более 5 м, должны проектироваться в комплексе с противолёдными мероприятиями по соответствующим рекомендациям СНиП «Мосты и трубы». Для защиты от наледей применяются стандартные противоналедные меры (противоналедные валы, наледные пояса, мерзлотные грунтовые пояса, противоналедные заборы и пр.), а в отдельных случаях могут использоваться и электронагревательные элементы.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Размеры отверстия и возвышения шелыги свода над расчётным горизонтом принимаются по характеристикам размеров карчей по гидрометрическим данным. В России в условиях Севера для увеличения продольной жесткости МГТ и уменьшения возможных деформаций используют специальную конструкцию с жестким слоем, расположенным на уровне горизонтального диаметра трубы и выполняющим роль ограничителя деформаций (рис. 2.136).
Монтаж элементов МГТ с нормальной формой гофра в зависимости от их диаметра осуществляют двумя способами: из отдельных стандартных элементов на строительной площадке; из замкнутых секций, предварительно собранных на базе или полигоне и доставленных на строительную площадку для объединения в трубу. Наибольшее применение получил секционный способ строительства железнодорожных металлических труб. Длину секций назначают с учетом проектной длины трубы, транспортировки конструкций на строительную площадку. При сборке трубы из стальных оцинкованных волнистых листов, изогнутых по заданному радиусу, уделяют внимание обеспечению продольных и поперечных стыков внахлестку (рис. 2.137).
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Трубы с болтовыми стыками внахлестку с учетом местных условий следует монтировать на строительной площадке из секций, предварительно собираемых из отдельных элементов. Рекомендуется производить монтаж труб «с колес» сразу в проектное положение (рис. 2.138). Длину секций для СМГТ рекомендуется принимать не более 10 м. Установка секций в проектное положение при спрофилированном основании с последующим объединением на месте, как правило, осуществляется автомобильным краном.
Применение труб SPIREL упрощает задачу выбора технологии строительства (рис. 2.139). В монтажных стыках секций труб, выполняемых с помощью бандажей, обязательно применяют прокладочный материал (рис. 2.140). Для обеспечения жесткости после монтажа секций устанавливают деревянные крепления - стойки по диаметральным сечениям трубы (рис. 2.141).
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий

Установка трубы в соответствии с технологией производства работ и надлежащее выполнение и уплотнение основания и засыпки -это важный элемент правильного выполнения работ. Проект производства работ должен учитывать особенности установки металлоконструкций в проектное положение в зависимости от верхнего очертания подушки под трубу. При основании, спланированном без устройства ложа для трубы диаметром до 3,0 м, допускаются монтаж сборка рядом с проектной осью и последующая накатка ее в проектное положение. Монтаж труб с монолитными или сборными оголовками должен начинаться со сборки фундаментной части низового оголовка с последующей укладкой металлических конструкций сооружения (секций) и завершением устройства оголовков.
После засыпки трубы при необходимости откос вокруг нее укрепляется бетоном, декоративным камнем или стеной из габионов в зависимости от выполнения среза трубы.
Современные требования к проектированию и строительству МГТ с учётом разнообразия местных условий