РАСПОРЯЖЕНИЕ Минтранса РФ от 25.08.2003 n ОС-753-р О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА В УСЛОВИЯХ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ И МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ (ДЛЯ ОПЫТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА)


МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РАСПОРЯЖЕНИЕ
от 25 августа 2003 г. N ОС-753-р
О ВВЕДЕНИИ В ДЕЙСТВИЕ
"МЕТОДИЧЕСКИХ РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО ПРИМЕНЕНИЮ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА В УСЛОВИЯХ
НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ И МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
(ДЛЯ ОПЫТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА)"
В целях методического обеспечения деятельности дорожных организаций при проектировании и строительстве металлических гофрированных водопропускных труб, водопропускных сооружений из гофрированных структур в районах распространения многолетнемерзлых грунтов и наледеобразования:
1. Ввести в действие и рекомендовать к применению с 1 августа 2003 года "Методические рекомендации по применению металлических труб большого диаметра в условиях наледеобразования и многолетнемерзлых грунтов (для опытного применения)" (далее - Методические рекомендации).
2. Федеральным управлениям автомобильных дорог, управлениям автомобильных магистралей, межрегиональным дирекциям по дорожному строительству, дирекциям по строительству (реконструкции) федеральных автомобильных дорог организовать использование Методических рекомендаций, осуществление комплекса необходимых мероприятий, направленных на их внедрение и практическое применение на автомобильных дорогах общего пользования.
3. Территориальным органам управления дорожным хозяйством субъектов Российской Федерации рекомендовать использование Методических рекомендаций, осуществление комплекса необходимых мероприятий, направленных на их внедрение и практическое применение на автомобильных дорогах общего пользования.
4. Департаменту строительства автомобильных дорог и методологии проектирования (Серегин Н.П.) организовать опытные участки. При этом должны предусматриваться стационарные наблюдения за построенными конструкциями в процессе их опытной эксплуатации с целью последующей корректировки настоящих Методических рекомендаций.
5. Управлению инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве (Чванов В.В.) с участием Информавтодора (Мепуришвили Д.Г.) в установленном порядке организовать издание и распространение Рекомендаций, упомянутых в п. 2 настоящего распоряжения.
6. Контроль за исполнением настоящего распоряжения возложить на Департамент строительства автомобильных дорог и методологии проектирования (Серегин Н.П.).
Заместитель Министра
О.В.СКВОРЦОВ



Введен в действие
распоряжением Минтранса России
от 25 августа 2003 г. N ОС-753-р
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА
В УСЛОВИЯХ НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ И МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
(ДЛЯ ОПЫТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА)
1. Разработан ФГУП "СоюздорНИИ".
2. Внесен Управлением инноваций и технического нормирования в дорожном хозяйстве Государственной службы дорожного хозяйства.
3. Принят и введен в действие распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 25 августа 2003 г. N ОС-753-р.
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие Методические рекомендации относятся к районам распространения многолетнемерзлых грунтов и наледеобразования.
Эти районы характеризуются продолжительной зимой с низкими температурами воздуха, глубоким сезонным промерзанием, значительным распространением вечномерзлых грунтов и слабых переувлажненных грунтов.
Многолетняя эксплуатация водопропускных труб на дорогах Западной и Восточной Сибири, Забайкалья и других районов позволили оценить особенности работы в этих условиях труб различного поперечного сечения, выполненных из различных материалов.
Для этих районов характерны: непосредственное влияние на конструкции низкой температуры и значительных ее колебаний, в том числе в совокупности с увлажнением; силовое воздействие на трубы окружающего грунта в связи с морозными факторами - пучением, оттаиванием мерзлоты и т.п.; воздействие наледей на трубы.
Подобные воздействия приводят к тому, что в суровых климатических условиях водопропускные трубы значительно чаще и в большей степени подвержены различным деформациям, чем в обычных условиях. В связи с этим к ним, их конструкции и технологии строительно-монтажных работ должны предъявляться повышенные требования.
Рекомендации составлены с использованием как общей нормативно-методической литературы (СНиП 2.02.04-88, СНиП 2.02.01-83), так и специальной (Методические рекомендации по проектированию и постройке металлических гофрированных конструкций больших диаметров. АО ЦНИИС, 2002).
Методические рекомендации разработали:
ФГУП "СоюздорНИИ";
РосдорНИИ.
Методические рекомендации предназначены для опытного строительства, которое должно осуществляться при научном сопровождении организаций-разработчиков. При этом должны предусматриваться стационарные наблюдения за построенными конструкциями в процессе их опытной эксплуатации с целью последующей корректировки настоящих Рекомендаций.
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Условия применения металлических труб
большого диаметра
1.1.1. Методические рекомендации распространяются на проектирование и постройку металлических гофрированных водопропускных труб и водопропускных сооружений из гофрированных структур комплектной отечественной и импортной поставки отверстием до 8 м на автомобильных дорогах в районах вечной мерзлоты и наледеобразования.
При разработке проектов следует соблюдать требования действующих нормативных документов и государственных стандартов.
1.1.2. Проектирование металлических гофрированных водопропускных сооружений следует осуществлять на основании технико-экономического обоснования целесообразности их применения в конкретных условиях строительства.
1.1.3. Применение гофрированных труб с отверстием менее 5 м на водотоках при наличии ледохода, карчехода, селевых потоков и наледеобразования не допускается. Водопропускные сооружения из гофрированного металла с отверстием 5 м и более по технологии и из материалов зарубежных фирм на подобных водотоках проектируют в комплексе с противоналедными мероприятиями по соответствующим требованиям и нормам проектирования мостов при гарантии их надежной эксплуатации.
1.1.4. Водопропускные сооружения из гофрированных металлических структур (отверстием более 3 м) рассчитывают на пропуск водного потока только в безнапорном режиме и проектируют по нормам проектирования мостов.
Возвышение высшей точки внутренней поверхности трубы над горизонтом воды в трубе при расчетном расходе и безнапорном режиме должно быть не менее 1/4 высоты трубы в свету.
1.1.5. Наименьшую толщину засыпки над звеньями труб следует принимать согласно СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы, равной:
на автомобильных дорогах, а также на дорогах и на улицах городов и поселков - 0,5 м до низа дорожной одежды, но не менее 0,8 м до верха дорожного покрытия.
Минимальная толщина над сводом водопропускных сооружений больших отверстий из гофрированного металла, в том числе импортной поставки, следует проверять расчетом.
При армировании грунтовой обоймы и устройства мембраны из объемных георешеток над шелыгой свода трубы, а также при осуществлении других специальных конструктивно-технологических мероприятий толщина засыпки может быть уменьшена с проверкой достаточности расчетом. Толщина засыпки над трубой в период строительства должна обеспечивать возможность пропуска строительных машин и механизмов.
1.1.6. Расчет труб и пойменных насыпей на воздействие водного потока следует производить, как правило, по гидрографам и водомерным графикам расчетных паводков. При этом вероятности превышения максимальных расходов расчетных паводков следует принимать с учетом категории дороги в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84* (табл. 3*).
1.1.7. Бровка земляного полотна на подходах к трубам должна быть не менее чем на 0,5 м выше отметки подпорного уровня, определяемого по наибольшему расходу расчетных паводков для автомагистралей.
1.1.8. Основные размеры труб и водопропускных сооружений их гофрированных металлоконструкций (гофрированных элементов, секций, крепежа) приведены в Приложениях 1 и 2.
1.1.9. Внутренняя и наружная поверхности труб и водопропускных сооружений из гофрированных металлических структур должны иметь основное защитное антикоррозийное покрытие, а в необходимых случаях и дополнительные защитные антикоррозийные покрытия.
1.1.10. До начала производственных работ строительная организация должна получить от заказчика полную техническую документацию.
Рабочие чертежи сооружения должны содержать:
- физико-механические характеристики грунтов основания и грунтов засыпки (пластичность, максимальную стандартную плотность, оптимальную влажность, общий компрессионный модуль деформации, коррозионную активность воды и грунта), данные о мерзлотно-грунтовых условиях - глубину сезонного оттаивания-промерзания, температурный режим грунтов, в том числе температуру на уровне нулевых годовых амплитуд, данные о физико-механических свойствах грунтов в талом, мерзлом и оттаивающем состояниях (льдистость, теплофизические характеристики, просадочность при оттаивании, пучинистость при промерзании и др.);
- полные физико-механические характеристики армирующих материалов грунтовой обоймы;
- полные физико-механические характеристики металлических гофрированных элементов и крепежа;
- полные геометрические характеристики металлических гофрированных элементов и их раскладку и схемы сборки по сооружению;
- данные по типу и способу нанесения антикоррозийного покрытия;
- указания по технологии сборки водопропускного сооружения, включая устройство основания, фундаментов и формирование грунтовой (армогрунтовой) обоймы.
1.1.11. Характеристики грунтов для засыпки труб и оснований должны быть получены по данным изысканий и лабораторных анализов образцов грунта из выработок по дну лога (если предполагается верхний слой грунта использовать в качестве основания), а также карьеров грунта для засыпки труб. При этом следует руководствоваться указаниями СНиП 11-02-96, главы "инженерные изыскания для строительства".
1.1.12. Изготовленные на заводе или приобретаемые по импорту элементы гофрированных водопропускных сооружений, включая болты, гайки, шайбы, должны иметь сертификаты качества с паспортами. В период постройки гофрированных водопропускных сооружений следует составлять акты приемки отдельных видов работ и в целом сооружения.
1.2. Номенклатура металлических труб
1.2.1. Конструкция трубы должна состоять из отдельных элементов - гофрированных листов, изогнутых по заданной кривизне и образующих между собой при соединении продольные (вдоль оси трубы) и поперечные (кольцевые) стыки. Форма поперечного сечения труб может быть как круглой, так и эллиптической.
1.2.2. Металлическую гофрированную конструкцию составляют из структур - гофрированных листов, изогнутых по форме ее поперечного сечения. Элементы имеют гофры высотой 50 мм с гребнями через 150 мм. Размеры листов по окружности - 2000 мм, а вдоль конструкции - 900 мм. Толщина листов до 7 мм. Собственный вес стальной конструкции при толщине листа 7 мм (на 1 кв. м) - 23,6 кН/кв. м. Торцы труб в сооружении срезают или вертикально, или параллельно откосу насыпи, т.е. практикуют устройство без оголовочной трубы. Сведения о физических характеристиках и профилях гофрированных листов см. Приложение 1. Размеры металлических листов могут иметь ширину 1220, 1465, 2195 мм или длину от 3152 мм до 3762 мм.
1.2.3. Соединение элементов в продольном и поперечном направлении осуществляют внахлестку на высокопрочных болтах диаметром 20 мм. Причем установку болтов осуществляют изнутри свода трубы, а закрепление гайками снаружи. В лотковой части трубы крепление выполняют в обратной последовательности. В продольных стыках принято двухрядное расположение болтов, причем в шахматном порядке (13 болтов в пределах звена). В поперечных стыках расположение болтов однорядное с шагом по окружности 232,5 мм. Гофрированные элементы, болты, гайки изготавливают из стали марки S233JRG2 с пределом прочности 340 - 470 Н/кв. мм. Химический состав: углерод (C) - 0,08%, кремний (Si) - 0,2%, марганец (Мn) - 0,31%, медь (Cu) - 0,008%. Сведения о крепежных изделиях см. Приложение 2.
Предел текучести стали - 2350 кгс/кв. см (по финскому стандарту EN 10025, что соответствует марке стали Ст 3пс, СП по ГОСТу 380-88 и пределу текучести Rs = 2400 кгс/кв. см).
Защита от коррозии выполняется в заводских условиях покрытием горячей оцинковкой толщиной 85 мкм.
1.2.4. В условиях вечной мерзлоты и наледеобразования рекомендуются к применению листовые волнистые профили из стали марки 09Г2Д (по СНиП 2.05.03084*, стр. 77) по ГОСТ 17066-94 и ГОСТ 19281-89. Сталь импортных поставок должна быть аналогичного качества по химическому составу и физико-механическим характеристикам.
1.2.5. Болты крепления следует применять из сталей 25Х и 38ХА по ГОСТ 4543-71*, допускается применять болты из сталей марок 20, 30, 35 по ГОСТ 1050-88*. По согласованию с заказчиком допускается применение (наряду с импортными) отечественных креплений для импортных поставок гофрированных структур. Минимальную толщину листа (с гофром) рекомендуется принимать 2,75 мм. Отверстия под болты поперечных стыков должны быть овальной формы, вытянутой вдоль длинной кромки листа. Для гофрированных труб импортной поставки крепежные элементы должны быть сертифицированы, а схема расположения отверстий под болты должна быть также указана в сертификате.
1.2.6. Основным средством защиты элементов труб от коррозии является цинковое покрытие с толщиной слоя не менее 80 мкм, наносимое на внутреннюю и наружную поверхности элементов. Применение металлических труб в сильноагрессивных средах не разрешается. В районах вечной мерзлоты необходимы дополнительные защитные покрытия на основе полиуретановых материалов.
1.3. Требования к конструктивным решениям водопропускных
сооружений на основе металлических гофрированных структур
1.3.1. Металлическая гофрированная структура (труба круглого или квадратного сечения) должна быть запроектирована таким образом, чтобы была обеспечена ее совместная работа с грунтом насыпи.
1.3.2. Конструктивные решения водопропускных сооружений должны обеспечивать:
- эксплуатационную надежность сооружения при наименьших затратах на его содержание в течение всего срока службы;
- сборку трубы на строительной площадке при наименьших затратах труда;
- возможность перевозки элементов труб различными видами транспорта.
2. ОСОБЕННОСТИ ПРИРОДНЫХ УСЛОВИЙ И ПРОЦЕССОВ, ТРЕБУЮЩИХ
УЧЕТА ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВОДОПРОПУСКНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЗОНЕ
ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ И НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ
2.1. Особенности стока в I дорожно-климатической зоне
Определение расчетных значений стока рек и малых водотоков производится с целью дальнейшего назначения количества и диаметра труб водопропуска. В северной дорожно-климатической зоне при этом необходимо иметь в виду гидрологические и мерзлотные особенности водотоков, наличие сквозных и несквозных подрусловых таликов, подрусловых водоупоров, распространение наледей и др. Сток в этой зоне значительно больше, т.к. близко к поверхности залегают многолетнемерзлые породы (ММП), не дающие возможности влаге проникать вниз под действием гравитационных сил; вода накапливается над слоем ММП и затем изливается на поверхность земли, значительно увеличивая как объем стока с бассейнов, так и опасность появления наледных явлений. Назначение расчетных величин стока следует производить согласно методикам, изложенным в следующих публикациях:
- Инструкция по расчету стока с малых бассейнов. ВСН 63-76. Минтрансстрой СССР и МПС СССР. М.: 1976, 104 с.;
- Водопропускные трубы под насыпями. Под ред. О.А. Янковского. М., Транспорт, 1982, с. 232;
- Руководство по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов. ВНИИ трансп. стр-ва. М., 1978, с. 44.
2.2. Особенности термомеханического взаимодействия
водопропускных труб и грунтов насыпи
2.2.1. Конструирование и расчет конструктивных параметров пропусков (прежде всего водопропусков) в насыпях следует производить на основе расчета напряженно-деформированного состояния пропускных труб, что позволяет подойти к назначению толщины стенки труб и выбору конструкции фундаментов трубы. Не менее важна и связанная с этой проблемой задача расчета напряженно-деформированного состояния грунтов, взаимодействующих с пропускными трубами, т.к. в окрестности пропусков часты разрушения насыпей.
2.2.2. В районах вечной мерзлоты и наледных процессов основными причинами возникновения недопустимых деформаций водопропускных труб и разрушения насыпей являются:
- забитость труб наледным льдом на наледных участках и, как следствие, недопустимое повышение уровня воды в паводок, приводящее к разрушению насыпи над трубами вследствие фильтрации паводковой воды через тело насыпи в ее верхней, наиболее водопроницаемой части;
- возникновение наледей на участках водотока, где их не было до строительства насыпи, в связи с изменившимися после строительства гидрологическими условиями (когда насыпь начинает работать как плотина, особенно после того, как в ней сформируется мерзлое ядро) и развитием паводковых фильтрационно-эрозионных процессов (см. выше);
- замерзание и дальнейшее сильное понижение температуры грунта вокруг трубы зимой, приводящее к температурному растрескиванию грунта насыпи, образованию над трубой вертикальной сквозной трещины поперек дороги и тела насыпи и дальнейшему размыву по этой трещине паводковыми водами;
- замерзание и пучение грунта вокруг трубы в осенне-зимний период в связи с ее избыточным охлаждением и возникновение давления пучения как в связи с криогенной миграцией поровой влаги, так и в связи с возможностью образования при определенных условиях замкнутых, временно еще не замерзших объемов грунта внутри насыпи;
- давление оттаявшего грунта насыпи на трубу в связи с избыточным отеплением изнутри трубы летом;
- пучение фундамента трубы зимой;
- осадка оттаивания грунтов под фундаментом трубы летом;
- вдольтрассовая эрозия насыпи паводковыми водами за счет появления повышенных скоростей течения в связи с перегораживанием водотока насыпью;
- волновое воздействие паводковых вод, если залитое ими пространство оказывается достаточно большим, что характерно для равнинных участков рек.
Основой прогнозирования перечисленных выше явлений является прогноз температурных полей в окрестности водопропусков, расчет оттаявших/промерзающих зон внутри насыпи, что предшествует расчетам напряженно-деформированного поля в окружающих грунтах насыпи и основания.
2.3. Особенности расчета фундаментов труб
в зоне вечной мерзлоты
2.3.1. Сооружение фундаментов труб в I дорожно-климатической зоне при наличии в основании многолетнемерзлых грунтов может производиться по двум признакам - с сохранением грунтового основания в мерзлом состоянии (принцип I) и с его оттаиванием (принцип II).
2.3.2. Подготовительная работа при возведении фундаментов труб на мерзлом основании (принцип I) производится в зимнее время и при условии максимального сохранения естественных условий (растительного и мохового покровов). В этом случае многолетнемерзлые грунты обеспечат устойчивость сооружения и его надежную работу в процессе эксплуатации. Сохранность многолетнемерзлых грунтов в основании труб обеспечивается специальными конструктивными решениями и прогнозными теплотехническими расчетами.
2.3.3. При проектировании труб по II принципу и при наличии в основании оттаявших слабо- и среднесжимаемых супесчаных грунтов (табл. 1) возможно возведение фундаментов при условии, что суммарная величина осадки может быть компенсирована строительным подъемом (см. Приложение 6).
При наличии в основании труб оттаявших сильносжимаемых и просадочных супесчано-глинистых грунтов целесообразно производить его замену дренирующим грунтом. Рекомендуется устройство подушки, армированной объемной георешеткой.
Основные строительные работы при возведении фундаментов труб по II принципу необходимо производить в летнее время.
2.3.4. Проектирование и строительство труб на мерзлых скальных и полускальных породах производится по общепринятым методическим документам для несжимаемых пород с положительной температурой. Строительный подъем в этих случаях не предусматривается. Исключение составляют сейсмические районы, а также горные области, где возможно развитие различных склоновых процессов - курумов, осыпей, обвалов, солифлюкции, гольцового льда, селей и т.д. В этих областях проектирование водопропускных труб следует производить по индивидуальным проектам.
2.4. Наледеобразование и его прогнозирование
2.4.1. Наледь - это продукт постоянного намораживания воды, излившейся на поверхность льда или грунта. Схема классификации наледей приведена на рис. 1.
----------------¬
----------------+Наледи наземные+---------------¬
¦ L-------T-------- ¦
-------+------¬ ----------+-------¬ --------+-------¬
¦Подземных вод¦ ----+Поверхностных вод+---¬ ¦Атмосферных вод¦
L--T-------T--- ¦ L--T------T-----T-- ¦ L-T------T-----T-
---+--¬ ---+--¬--+--¬---+--¬---+-¬---+--¬--+--¬--+-¬----+--¬--+--¬
¦Клю- ¦ ¦Грун-¦¦Реч-¦¦Озер-¦¦Мор-¦¦Лед- ¦¦Сне-¦¦Го-¦¦Зерни-¦¦Град¦
¦чевые¦ ¦товы妦ные ¦¦ные ¦¦ски妦нико-¦¦го- ¦¦ло-¦¦стая ¦L-T---
L--T--- L--T---L-T---L--T---L--T--¦вые ¦¦вые ¦¦ле䦦измо- ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L--T---L--T--L-T--¦розь ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ L---T--- ¦
¦ ¦ --+------+------+-----+------+-¬ ¦ ¦ ¦
L-------+---+ Наледи подземные +--+------+------
L-------------------------------
Рис. 1. Схема классификации наледей
(по Алексееву, Савко, 1975)
2.4.2. Изыскателям, проектировщикам и строителям автомобильных дорог чаще всего приходится сталкиваться с ключевыми, грунтовыми и речными наледями.
2.4.3. Ключевые наледи образуются за счет разгрузки на поверхность земли вод глубоких горизонтов по тектоническим разломам или водовыводящим сквозным таликам.
2.4.4. Грунтовые наледи образуются за счет питания водами первых от поверхности водоносных горизонтов. Обязательным условием образования грунтовых наледей является наличие водоупора в виде коренных пород или многолетнемерзлых грунтов.
2.4.5. Речные наледи образуются за счет выхода речных вод на поверхность ледяного покрова. Основными причинами выхода речных вод на поверхность льда являются: заторы, закупорка русла донным льдом или грунтом; промерзание русла реки; колебания расходов рек в зимний период, приливы и отливы; землетрясения и т.д.
2.4.6. При сооружении металлических труб большого диаметра в местах перехода автомобильной дороги через водотоки в наледных районах необходимо решить следующие задачи:
- наметить комплекс необходимых гидрологических и инженерно-геологических изысканий на наледных участках. По результатам изысканий выполнить прогноз наиболее вероятного появления наледи и определить ее генезис;
- определить основные количественные характеристики наледей (в зависимости от их генезиса) для расчета отверстий труб и назначения высоты земляного полотна;
- наметить мероприятия по регулированию наледного процесса с целью его ослабления или полной ликвидации. Провести расчеты противоналедных устройств и сооружений и выполнить их проектирование.
2.4.7. Сложным и ответственным моментом при проектировании и строительстве водопропускных труб является прогноз мест наиболее вероятного появления наледей.
Возникновение наледей следует ожидать:
- при сооружении выемок, карьеров, водоотводных канав, вскрывающих водоносные горизонты;
- в местах сооружения массивных фундаментов, стесняющих водоносные горизонты, а также при возведении насыпей из глинистых грунтов, являющихся преградой фильтрующим водотокам;
- на участках водотоков с перекатами, порогами, островами, завалами и др. преградами, а также на устьевых участках рек и их притоков;
- на участках сооружения автомобильных дорог в профилях косогоров, при неглубоком залегании грунтовых вод;
- на участках с нарушенными естественными условиями (удалены растительный и снежный покровы).
2.4.8. Прогнозировать наледи и их генезис при выборе мест прохода автомобильных дорог через водотоки в наледных районах необходимо, руководствуясь литературными источниками (Таргулян, 1961; Алексеев, Савко, 1975; Савко, 1973; Бахарев, 1966, и др.), а также методическими документами (Методические рекомендации по прогнозу наледей при выборе мест перехода через водотоки. М., СоюздорНИИ, 1973; Рекомендации по изысканиям, проектированию и строительству малых искусственных сооружений на водотоках с процессами наледеобразования, ВНИИ транспорт. стр-ва. М., 1968, и др.
3. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТОВ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ
В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ И НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ
3.1. Нагрузки и воздействия
При расчетах проектирования комплекса "труба-насыпь" в окрестности водопропуска следует иметь в виду следующие нагрузки и воздействия, подлежащие расчетным оценкам в пределах срока эксплуатации:
- максимальная расчетная величина интенсивности водного стока, подлежащего пропуску через водопропускные сооружения;
- возможность образования наледи и ее максимальная прогнозная толщина и режим роста или таяния;
- максимальная прогнозная оценка уровня воды с учетом мощности наледи;
- прогнозные внутригодовые колебания температуры воздуха и толщины снежного покрова в естественных условиях и на откосах насыпи;
- наличие и состояние вечной мерзлоты, включая льдистость и температуру грунтов до глубины 20 м;
- показатели криогенных свойств грунтов насыпи и основания (пучинистость, осадки оттаивания, температурное расширение и др.).
3.2. Особенности гидравлических расчетов
3.2.1. Согласно настоящим Методическим рекомендациям рассчитываются металлические гофрированные трубы с наиболее распространенным в отечественной практике типом гофра 130 x 32 мм и 152,4 x 50,8. С некоторым приближением могут выполняться также расчеты труб с другими типами гофров.
3.2.2. Гофрированные трубы отличаются от "гладких" в гидравлическом отношении существенно большими критическими уклонами, величина которых при безнапорном режиме достигает 0,02 - 0,03. Для обеспечения максимальной водопропускной способности уклоны гофрированных труб должны быть не меньше указанных значений и в крайнем случае не меньше 0,01.
В каждом конкретном случае предварительно устанавливается
критический уклон сооружения i . Учитывая критический уклон
к
сооружения и уклон местности, назначают уклон трубы i с
т
соблюдением условия:
i >= i .
т к
В случае несоблюдения этого условия пропускная способность
трубы понижается, причем при i >= 0,01 этим можно пренебречь, при
т
i < 0,01 реальная пропускная способность сооружения должна
т
устанавливаться в соответствии с "Руководством по гидравлическим
расчетам малых искусственных сооружений", "Пособием по
гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений", а с
некоторым приближением - "Методическими рекомендациями по
гидравлическому расчету "косогорных труб".
3.2.3. Пропускная способность водопропускных труб зависит от характера сопряжения их с подходными устройствами, режима протекания воды и от условий сопряжения выходного оголовка с нижним бьефом. Пропускная способность металлических гофрированных труб определяется исходя из условий входа равнинного типа, при котором перед сооружением образуется емкость, характеризующаяся подпертой глубиной. При этом поток поступает в трубу в спокойном состоянии.
Для труб, имеющих на входе быстротоки, проверяют возможность входа потока в трубу в бурном состоянии. Порядок расчета приводится в "Методических указаниях по гидравлическим расчетам косогорных труб", "Руководстве по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений" и книге "Косогорные водопропускные трубы".
Если в результате расчета окажется, что имеет место вход равнинного типа, то гидравлические расчеты производят согласно "Пособию по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений", как для равнинных труб.
В противном случае трубы по условиям входа являются косогорными и их гидравлические расчеты производят в соответствии с требованиями "Руководства по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений" и "Пособия по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений".
3.2.4. Необходимо выполнение гидравлических расчетов в двух вариантах: при наличии в трубе гладкого лотка и при его отсутствии для гофрированных труб без оголовков со срезом перпендикулярно оси трубы, с оголовком, срезанным параллельно откосу и раструбным - с углом раструбности ТЭТА = 20°. Расчеты следует производить в соответствии с рекомендациями Приложений 3 и 4.
3.3. Особенности прочностных расчетов комплекса
"труба-насыпь" на температурные напряжения
3.3.1. В связи с избыточным охлаждением грунтов насыпи в окрестности водопропускной трубы, вызванным циркуляцией в ней холодного зимнего воздуха, следует проверять расчетом возможность их температурного растрескивания в мерзлом состоянии. Основой такого расчета является прогноз температурного поля и поля температурных напряжений с помощью математического моделирования (Приложение 5). Приближенная методика такого рода расчетов содержится в работе (Гречищев, Чистотинов, Шур. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. Изд. Наука, 1980).
3.3.2. В случае подтверждения расчетом возможности температурного растрескивания грунтов насыпи над верхней образующей водопропускной трубы следует применить теплоизолирующий слой над трубой, толщину которого следует подобрать путем математического моделирования так, чтобы уменьшить температурные напряжения над трубой до допустимой величины.
3.4. Особенности расчетов фундаментов труб
3.4.1. Фундаменты водопропускных труб в зоне вечной мерзлоты и наледеобразования следует проектировать, соблюдая нормы и требования СНиП 2.02.04-88 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах", Госстрой СССР. М., 1990, и СНиП 2.02.01-83 "Основания зданий и сооружений", Госстрой. М., 2001.
3.4.2. Следует выполнять расчеты по прогнозу температурного режима в зоне термомеханического влияния трубы при расчете осадки и пучения ее фундамента.
3.4.3. Следует выполнять расчет осадок труб и назначение строительного подъема (Приложение 6), расчет осадок труб на оттаивающих грунтах (Приложение 7), расчет поперечных деформаций трубы на стадии отсыпки и уплотнения боковых призм грунта (Приложение 8).
3.5. Особенности расчетов водопропускной способности труб
и противоналедных устройств в условиях наледеобразования
3.5.1. После того как выполнен прогноз наледеобразования при выборе места перехода автомобильной дороги через водотоки и определен генезис образующейся наледи (п. 2.4.8), необходимо выполнить прогнозирование параметров наледи (объем, площадь, высота перед трубой и др.). Методы прогнозных расчетов параметров наледей различного генезиса изложены в работах (Савко, 1973; Алексеев, Савко, 1975). Рассчитав по этим методикам параметры прогнозируемой наледи, с учетом гидрологических, геоморфологических и инженерно-геокриологических материалов, на основе гидрологических и гидравлических расчетов возможно определение оптимального диаметра водопропускных труб (п. 3.2).
3.5.2. В случае невозможности по тем или иным техническим причинам осуществить водопропуск вод через трубу в наледных условиях (малая высота насыпи, сложные мерзлотные условия и т.д.) одним из вариантов уменьшения наледи или ее полной ликвидации может быть проектирование совместно с противоналедными сооружениями. Методы расчета устройств для безналедного пропуска водотоков, мерзлотных и наледных поясов приведены в работах (Алексеев, Савко, 1975; Савко, 1973, и др.), а также ряде методических документов ("Методические указания по проектированию противоналедных мероприятий и устройств". М.: ЦНИИС, 1970; "Технический проект противоналедных мероприятий на периодических водотоках". Л., Ленгипротрансмост, 1970; "Методические рекомендации по проектированию и возведению противоналедных устройств на автомобильных дорогах Сибири". М., Союздорнии, 1971, и др.).
4. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ НАДЕЖНОСТЬ РАБОТЫ
ТРУБЫ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ И НАЛЕДЕОБРАЗОВАНИЯ
4.1. Требования к грунтам засыпки
4.1.1. Для устройства грунтовой обоймы следует применять пески средней крупности, крупные, гравелистые, щебнисто-галечниковые и дресвяно-гравийные грунты, не содержащие обломков размером более 50 мм.
Грунты не должны содержать более 10% частиц размером менее 0,1 мм, в том числе больше 2% глинистых размером менее 0,005 мм.
4.1.2. Устройство грунтовой обоймы вокруг труб допускается с применением мелких песков, не содержащих более 10% частиц размером меньше 0,1 мм, в том числе более 2% глинистых размером меньше 0,005 мм. Отсыпка грунтовой обоймы с использованием глинистых грунтов, пригодных для возведения насыпей (до 8 м), допускается в районах, где исключается возможность процессов пучинообразования.
В качестве заполнителя армогрунтовых мембран из объемных георешеток в грунтовых обоймах допускается использование полускальных и скальных пород.
4.1.3. Грунт засыпки следует отсыпать на ширине не менее 4 м с каждой стороны трубы и высотой не менее 0,5 м над верхом конструкции.
Предусматривается тщательное уплотнение. Коэффициент уплотнения не ниже 0,95.
4.1.4. Водопропускные трубы на вечномерзлых и пучинистых грунтах следует проектировать, соблюдая нормы и требования действующих нормативных документов: СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.05.02-85, ВСН 84-89, с учетом свойств грунтов слоя сезонного промерзания (оттаивания) и вечномерзлых грунтов при оттаивании.
4.1.5. Трубы следует проектировать с учетом степени относительного сжатия вечномерзлого грунта основания при оттаивании (табл. 3) и характеристик грунтов слоя сезонного промерзания (оттаивания).
4.1.6. Рекомендуется выполнять расчеты по прогнозу температурного режима в зоне теплового влияния трубы. Результаты расчетов используются при проектировании оснований труб и фундаментов оголовков (при расчете осадок и назначении строительного подъема).
4.1.7. На вечномерзлых грунтах трубы разрешается применять, как правило, при грунтах I и в отдельных случаях при низкотемпературных грунтах II категории просадочности при условии, что суммарная величина осадки грунтов основания в оттаявшем состоянии может быть компенсирована величиной строительного подъема.
4.1.8. При грунтах высокотемпературных II категории просадочности и высоко- и низкотемпературных грунтах III, IV и V категорий просадочности следует разрабатывать индивидуальные проекты труб с учетом величины расчетной осадки и обоснованием принятых решений технико-экономическими расчетами. Грунты, имеющие температуру на глубине нулевых амплитуд (глубина, на которой температура вечномерзлых грунтов в течение года остается постоянной) ниже температуры замерзания менее чем на 1 °C, относятся к высокотемпературным, более чем на 1 °C - к низкотемпературным.
Таблица 1
----------T--------------------T---------------------------------¬
¦Категория¦ Тип основания, ¦ Виды грунтов основания ¦
¦просадоч-¦относительная осадка¦ ¦
¦ности ¦ грунта дельта ¦ ¦
+---------+--------------------+---------------------------------+
¦I ¦Слабосжимаемое ¦Основания, сложенные скальными ¦
¦ ¦(прочное) ¦породами, крупнообломочными и ¦
¦ ¦0 < дельта < 0,01 ¦песчаными грунтами, а также ¦
¦ ¦ ¦глинистыми грунтами твердой и ¦
¦ ¦ ¦полутвердой консистенции после ¦
¦ ¦ ¦оттаивания ¦
+---------+--------------------+---------------------------------+
¦II ¦Среднесжимаемое ¦Основания, сложенные глинистыми ¦
¦ ¦0,01 < дельта < 0,1 ¦грунтами тугопластичной и ¦
¦ ¦ ¦мягкопластичной консистенции, а ¦
¦ ¦ ¦также песчаными или ¦
¦ ¦ ¦крупнообломочными грунтами при ¦
¦ ¦ ¦наличии включений прослоев или ¦
¦ ¦ ¦линз льда ¦
+---------+--------------------+---------------------------------+
¦III ¦Сильносжимаемое ¦Основания, сложенные глинистыми ¦
¦ ¦(слабое) ¦грунтами текучепластичной и ¦
¦ ¦0,1 < дельта < 0,4 ¦текучей консистенции, а также ¦
¦ ¦ ¦песчаными или крупнообломочными ¦
¦ ¦ ¦грунтами с включением прослоев ¦
¦ ¦ ¦или линз льда; мари с мощностью ¦
¦ ¦ ¦торфа до 1 м ¦
+---------+--------------------+---------------------------------+
¦IV ¦Просадочное ¦Участки с наличием сильнольдистых¦
¦ ¦0,4 < дельта < 0,6 ¦пород; мари с мощностью торфа ¦
¦ ¦ ¦более 1 м ¦
+---------+--------------------+---------------------------------+
¦V ¦Чрезвычайно ¦Участки с крупными включениями ¦
¦ ¦просадочное ¦подземного льда ¦
¦ ¦дельта > 0,6 ¦ ¦
L---------+--------------------+----------------------------------
4.2. Применение теплоизоляторов
Теплоизолирующие материалы (пенопласт, торф и др.) могут быть рекомендованы к использованию в конструкциях "насыпь-труба" в следующих случаях:
- для предохранения от оттаивания и сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии под фундаментом трубы (I принцип строительства на вечной мерзлоте, см. п. 2.3.2). В основном под фундамент укладывается теплоизолирующий слой. Толщина слоя и место его расположения выбираются согласно теплотехническому расчету;
- для предотвращения образования в осенне-зимнее время сквозных поперечных температурных трещин в теле насыпи над трубой, которые возникают за счет сильного охлаждения грунта вокруг трубы. Рекомендуется над трубой укладывать теплоизоляционный экран. Толщина теплоизолирующего слоя, его ширина и место укладки в насыпь выбираются на основании теплотехнического расчета.
4.3. Применение геосинтетики
4.3.1. На слабых после оттаивания грунтах целесообразно производить замену грунта, в том числе с устройством подушки, армированной объемной георешеткой - мембраны в обойме из дорнита. Толщина мембраны принимается по расчету. Если требуется устройство подушки под трубу, толщину подушки под трубой следует принимать равной 0,3D, но не менее 0,7 м. При песчаных грунтах основания (кроме пылеватых) специальная подушка не устраивается.
4.3.2. Грунтовая обойма гофрированных водопропускных сооружений более 3 м, как правило, армируется композитными комбинациями в сочетании с геотекстильными материалами (табл. 2.1).
Таблица 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЕКОМЕНДУЕМОГО ИГЛОПРОБИВНОГО
ГЕОТЕКСТИЛЬНОГО ПОЛОТНА, ТУ 63032-1989
-------------------------------T---------T-----------------------¬
¦ Наименование показателей ¦ Единица ¦ Норма по типам ¦
¦ ¦измерения+---T---------T---------+
¦ ¦ ¦ 1 ¦ 2 ¦ 3 ¦
+------------------------------+---------+---+---------+---------+
¦Ширина ¦см ¦ - ¦250 +/- 4¦170 +/- 4¦
+------------------------------+---------+---+---------+---------+
¦Разрывная нагрузка ¦кН/м ¦ - ¦7 - 12 ¦6 - 10 ¦
+------------------------------+---------+---+---------+---------+
¦Удлинение при разрыве не ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦более: ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦в поперечном направлении ¦% ¦ - ¦70 ¦80 ¦
¦в продольном направлении ¦% ¦ - ¦130 ¦110 ¦
+------------------------------+---------+---+---------+---------+
¦Поверхностная плотность ¦г/куб. м ¦ - ¦600 ¦600 ¦
¦материала ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L------------------------------+---------+---+---------+----------
Устройство жесткого слоя в обоймах и мембран в основании и над шелыгой свода трубы производят с применением объемных георешеток с характеристиками, согласно табл. 2.2.
4.3.3. В зоне оголовков труб укрепление откосов насыпей выполняется наброской с применением геосеток с засыпкой растительным грунтом и посевом трав, объемных георешеток с засыпкой щебнем, самонесущих блочных систем и других видов покрытия, определенных проектом.
4.3.4. Геометрические размеры армированной грунтовой обоймы рекомендуется назначать по верху обоймы не более 2D, а в уровне горизонтального диаметра от 1,0D до 1,5D в каждую сторону.
Рекомендуется симметрично относительно уровня (в зоне) горизонтального диаметра (вверх и вниз) формировать ярусами до 4 - 5 слоев усиленную обойму на основе георешеток переменной (в сторону уменьшения) длины.
Для многоочковых труб диаметром более 3 м расстояние в свету между звеньями назначается не менее 2 м. Грунтовая обойма между звеньями формируется с устройством распорки и упоров в местах возможной повышенной деформации контура сооружения из гофрированного металла из объемной георешетки, а мембраны в основании и над шелыгой устраиваются непрерывными.
Таблица 3
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ РЕШЕТОК "ПРУДОН-494"
----T------------T------------T-------------T------T-------------¬
¦ N ¦Наименование¦Нормативный ¦ Нормативное ¦Факти-¦ Примечание ¦
¦п/п¦ основных ¦ документ ¦ значение ¦ческое¦ ¦
¦ ¦показателей ¦ ¦ ¦значе-¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ ¦ние ¦ ¦
+---+------------+------------+-------------+------+-------------+
¦1 ¦Разрывная ¦ГОСТ 15902.3¦ ¦ ¦Соответствует¦
¦ ¦нагрузка ¦ТУ 2246-002-¦ ¦ ¦ТУ 2246-002- ¦
¦ ¦полоски 50 x¦07859300-97 ¦ ¦ ¦07859300-97 ¦
¦ ¦100 мм, Н ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦по длине ¦ ¦Не менее 1250¦1533 ¦ ¦
¦ ¦по ширине ¦ ¦Не менее 1250¦1424 ¦ ¦
+---+------------+------------+-------------+------+-------------+
¦2 ¦Удлинение ¦ГОСТ 15902.3¦ ¦ ¦Соответствует¦
¦ ¦на разрыв ¦ТУ 2246-002-¦ ¦ ¦ТУ 2246-002- ¦
¦ ¦по длине ¦07859300-97 ¦Не более 30 ¦17 ¦07859300-97 ¦
¦ ¦по ширине ¦ ¦Не более 30 ¦17 ¦ ¦
+---+------------+------------+-------------+------+-------------+
¦3 ¦Жесткость ¦ГОСТ 8977-74¦Не менее ¦100,0 ¦Соответствует¦
¦ ¦полоски 160 ¦ТУ 2246-002-¦40000 ¦ ¦ТУ 2246-002- ¦
¦ ¦x 80, кН ¦07859300-97 ¦ ¦ ¦07859300-97 ¦
+---+------------+------------+-------------+------+-------------+
¦4 ¦Прочность ¦ТУ 2246-002-¦Не менее 50 ¦64 ¦Соответствует¦
¦ ¦шва на ¦07859300-97 ¦ ¦ ¦ТУ 2246-002- ¦
¦ ¦отрыв, % от ¦ ¦ ¦ ¦07859300-97 ¦
¦ ¦разрывной ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦нагрузки ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦материала ¦ ¦ ¦ ¦ ¦
L---+------------+------------+-------------+------+--------------
4.3.5. Конструкция основания металлических гофрированных труб должна отвечать принципиальным схемам, приведенным на рис. 2 <*>.
------------------------------------
<*> Здесь и далее рисунки не приводятся.
Для устройства подушки под трубу следует применять 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.
4.3.6. Проектировать трубы следует, как правило, исходя из условия наименьшего нарушения естественного состояния мерзлых грунтов.
Во всех случаях, когда это возможно, металлические гофрированные трубы должны укладываться в тело насыпи без устройства котлованов в мерзлых грунтах.
Следует, как правило, избегать устройства приемных колодцев, глубоких бетонных, железобетонных и других экранов, различных врезок в мерзлые грунты.
Трубы на косогорах при наличии вечномерзлых грунтов следует проектировать по индивидуальному расчету возможной деградации мерзлоты.
4.3.7. При необходимости замены слабого грунта в основании и целесообразности устройства мембраны из объемной георешетки глубина заменяемого грунта определяется расчетом. Замену следует производить дренирующим грунтом. Если крупность частиц дренирующего грунта удовлетворяет требованиям, то труба укладывается непосредственно на грунт замены.
4.3.8. Очертания и объем грунтовой обоймы вокруг труб, расположенных на вечномерзлых и пучинистых грунтах, устраивается по действующим нормам.
4.3.9. Оголовки труб независимо от размера отверстия, как правило, следует применять бесфундаментных типов с выступающим из тела насыпи торцом трубы, срезанным вертикально или параллельно откосу насыпи. При необходимости увеличения водопропускной способности сооружения рекомендуется использовать трубы большего отверстия или многоочковые трубы.
4.3.10. Противофильтрационные экраны при всех грунтах основания следует применять из глинощебеночной или цементно-грунтовой смеси глубиной, равной толщине подушки.
В качестве дополнительных мероприятий по повышению прочности и устойчивости основания трубы и прилегающих участков насыпи в районах с высокотемпературными вечномерзлыми грунтами рекомендуется устраивать:
- на откосах насыпи каменную наброску толщиной 1 - 1,5 м на длине, равной высоте насыпи, но не менее четырех диаметров трубы, в каждую сторону от оси трубы (для многоочковых труб - от оси крайнего очка) на высоту не менее 1 м над верхом трубы (либо до верха насыпи);
- теплоизолирующие прослойки из пенопласта под концевыми участками труб;
- комплексное применение каменной наброски.
4.3.11. Внутри трубы (по дуге до 120°) устраивается бетонный или асфальтобетонный лоток. Это конструктивное решение является дополнением к комплексу защитных мероприятий для предотвращения истирания защитного покрытия и основного металла. Толщина их достигает 5 - 6 см над впадинами гофров или не менее 2 см над гребнями.
4.4. Конструктивные решения устройства водопропускных труб
в условиях вечной мерзлоты и наледеобразования
4.4.1. Конструктивное решение для обеспечения надежности работы водопропускных труб на наледных участках назначается в каждом конкретном случае с учетом генезиса наледи, гидрогеологических, инженерно-геокриологических условий наледного участка, рельефа местности и др.
4.4.2. Надежность работы водопропускных сооружений в наледных условиях может быть повышена за счет ряда конструктивных решений. К ним относятся: применение труб с отверстиями, увеличенными в 1,5 - 2 раза, многоярусных - со ступенчатым расположением очков; устройство фильтрующих участков насыпи и др.
4.4.3. Регулирование наледного процесса следует осуществлять, воздействуя на процессы промерзания (утепление русел, устройство теплоизоляционных прослоек в основании труб; сосредоточение потоков в утепленных лотках, закладка обогревающих кабелей и т.д.). Наиболее эффективными способами ослабления процесса наледеобразования или его полной ликвидации являются: осушение местности (дренаж); углубление или спрямление русел водотоков; создание условий наледеобразования на безопасном от водопропускной трубы расстоянии путем устройства мерзлотных и наледных поясов.
4.4.4. Общие требования к конструкциям водопропускных труб в районах с суровыми климатическими условиями согласно книге "Водопропускные трубы под насыпями", а также по действующим нормативным документам сводятся к следующему: отверстие и высота в свету труб на автомобильных дорогах общей сети должна быть не менее 1,5 м; гидравлические характеристики труб должны обеспечивать безнапорный режим пропуска водотока; аккумуляция воды перед сооружением не допускается. К применению труб в местах возможного наледеобразования предъявляются специальные требования.
4.4.5. Конструирование фундаментов труб в районах с глубоким сезонным промерзанием производится с предотвращением деформаций труб в связи с возможным пучением грунта. Для этой цели принимают меры, исключающие нормальные силы пучения по подошве фундамента (путем ее заложения ниже расчетной глубины промерзания) и уменьшение воздействия касательных сил по боковым граням.
i
Для труб расчетную глубину H сезонного промерзания по данным
i
наблюдений за период не менее 10 лет за фактическим промерзанием
грунтов под открытой, оголенной от снега поверхностью
горизонтальной площадки при уровне грунтовых вод, расположенном
ниже глубины сезонного промерзания, и при отсутствии этих данных
определяют на основе теплотехнических расчетов. Глубину заложения
фундаментов труб назначают не менее чем на 0,25 м ниже расчетной
глубины промерзания грунтов, а при скальных, крупнообломочных
гравийных и крупнопесчаных грунтах основания - независимо от
глубины промерзания грунтов.
4.4.6. В качестве основания для водопропускных труб вечномерзлые грунты используются по двум принципам: I - с обеспечением мерзлого состояния в течение всего периода эксплуатации; II - в оттаивающем или оттаявшем, т.е. без сохранения вечной мерзлоты. При этом для каждой конкретной трубы должен применяться только один из этих принципов. В пучинистых грунтах расчет фундаментов следует производить согласно указаниям СНиП 2.02.04-88. Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. В непучинистых грунтах, если их нижняя граница залегает не менее чем на 1 м ниже расчетной глубины промерзания и в зоне промерзания отсутствуют напорные грунтовые воды, подошву фундамента допускается закладывать в пределах слоя сезонного промерзания-оттаивания.
Повышение устойчивости против воздействия касательных сил пучения грунта достигается устройством фундаментов (оголовков и концевых секций труб) с анкерными выступами или с наклонными гранями, а также применением для засыпки фундаментов дренирующего грунта.
4.4.7. Конструкцию трубы и форму поперечного сечения выбирают в зависимости от типа водотока, вероятности наледеобразования, инженерно-геологических условий, степени агрессивности воды и грунта, рельефа местности и других факторов. Следует применять металлические гофрированные трубы. При наличии в основании пучинистых грунтов несколько увеличивают толщину грунтовой подушки под трубой. Следует принимать такой, чтобы величина пучения не превышала допустимого значения.
4.4.8. Применение гофрированных труб на вечномерзлых грунтах регламентировано. Их разрешается применять только при первой (относительная осадка дельта < 0,01) и в отдельных случаях второй (0,01 <= дельта <= 0,1) категории просадочности, когда суммарная величина осадки грунтов основания в оттаявшем состоянии может быть компенсирована строительным подъемом. При сильносжимаемых (0,1 <= дельта <= 0,4) и просадочных (дельта > 0,4) грунтах рекомендуется разрабатывать индивидуальные проекты труб. Сооружать трубы следует с наименьшим нарушением естественного состояния мерзлых грунтов, избегая, как правило, устройства приемных колодцев, глубоких бетонных, железобетонных и других экранов, различных врезок в мерзлые грунты.
4.4.9. Активизация наледных процессов в связи с постройкой водопропускных труб вызывается нарушениями водно-теплового режима поверхностных и грунтовых вод.
Для поверхностных вод к таким нарушениям относят удаление торфяно-мохового и растительного покрова в полосе отвода, уширение русел и их укрепление каменной отмосткой или бетоном и др. Их следствием является резкое увеличение теплопотерь водотоком и в связи с этим более быстрое, чем в бытовых условиях, перемерзание непосредственно у сооружения.
Для подрусловых потоков нарушения условий, способствующих образованию наледей, вызываются: экранирующим действием массивных фундаментов труб и увеличением промерзания грунтов вблизи фундаментов; увеличением промерзания грунтов при наличии каменного или бетонного мощения; уплотнением грунтов основания под действием веса насыпи. Следствием этих факторов является стеснение подруслового потока, возникновение напора подземных вод и их прорыв (по наиболее слабому месту) на поверхность с последующим промерзанием. Такое место может оказаться, например, у входного оголовка трубы при значительных отложениях снега, где глубина промерзания обычно меньше, чем в бытовых условиях.
В районах вечной мерзлоты водоупором во многих случаях служит поверхность мерзлого грунта. Ее сравнительно близкое залегание повышает вероятность проявления здесь наледей.
4.4.10. Для уменьшения объемов работ по текущему содержанию и повышения надежности сооружений следует применять технические решения, в числе которых конструктивное приспособление труб к пропуску воды при частичном затоплении отверстия льдом. К таким решениям относится применение труб: бетонных прямоугольных с отверстиями, увеличенными против расчетных; многоярусных; многоочковых со ступенчатым расположением очков; в комплексе с фильтрующими участками насыпи.
4.4.11. При наледях, высота которых невелика (порядка 1 м), предложены Р.Е. Подвальным и построены в опытном порядке многоочковые трубы со ступенчатым расположением очков. В таких трубах часть очков (обычно одно) располагается в уровне меженных вод, а остальные подняты на некоторую высоту, назначаемую в зависимости от уровней прогнозируемой наледи и меженных вод. При образовании наледи верхние очки остаются свободными, обеспечивая пропуск паводковых вод. Наиболее благоприятными условиями для постройки таких труб являются распластанные лога, где обычно даже средние наледи имеют высоту менее 1 м. Бесфундаментные конструкции труб в этих сооружениях не нарушают естественного состояния грунтов основания и режима подземных потоков, что особенно важно при строительстве на вечномерзлых грунтах.
4.4.12. При трубах с частичным затоплением отверстий наледным льдом необходимо учитывать влияние наледи на элементы трубы, а также на земляное полотно. При отложении наледи в непосредственной близости от земляного полотна рекомендуется отсыпать его из дренирующего грунта, а насыпи из дренирующего грунта проектировать с бермами с нагорной стороны или предусматривать специальное укрепление этих откосов.
4.4.13. В качестве противоналедного мероприятия следует применять предотвращение воздействия наледей на искусственные сооружения и земляное полотно, в том числе: перенос трассы дороги на участки, где вероятность появления наледей существенно понижается; осушение территории устройством вертикальных или горизонтальных дренажей, каптажа и исключение тем самым условий наледеобразования; осуществление мероприятий по безналедному пропуску водотока в морозный период; удержание наледей вдали от сооружений (мостов, труб, дорог).
4.4.14. Основным мероприятием в конструктивном обеспечении безнапорного режима протекания является концентрация водотока на подходах и в пределах трубы с целью создания ему оптимального теплового режима. В пределах сооружения устраивают лоток. Вне сооружения рекомендуется спрямлять русло водотока и углублять его, а также устраивать железобетонные лотки открытого или закрытого типа. Уклон канав и лотков во избежание их заиливания обычно применяют не менее 0,01. Закрытые лотки устраивают укрепленными, применяя для укрепления дерево, мох или торф, а также вспененные пластмассы - пенопласты различной модификации. Вопрос о необходимой степени концентрации водотока, а следовательно, о размерах лотка и его утеплении решается на основании расчета в зависимости от климатических условий, характеристики водотока и конструкции водоотвода. При необходимости может быть предусмотрен искусственный подогрев воды.
4.4.15. В качестве постоянных противоналедных сооружений в комплексе с трубами применяются (отдельно или в сочетаниях) специальные валы и заборы, наледные и мерзлотные пояса, водонепроницаемые экраны. Эти сооружения способствуют активизации процесса наледеобразования и удержанию наледи вдали от трубы.
5. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ И ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТ
ПО УСТРОЙСТВУ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ТРУБ В ЗОНЕ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ
5.1. Средства механизации
При устройстве металлических труб должна быть создана специализированная бригада строителей, которая должна быть оснащена необходимыми средствами механизации, машинами и инструментами.
Примерный перечень и количество основных машин, механизмов и инструментов для оснащения организации, строящей металлические гофрированные трубы:
-------------------------------------------------T---------------¬
¦Экскаватор с ковшом емкостью 0,25 куб. м ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Бульдозер ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Автокран грузоподъемностью 5 т ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Автомобили-самосвалы ¦по объему работ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Автомобили бортовые ¦то же ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Прицепы для транспортировки секций труб ¦по объему работ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Грунтоуплотняющая машина для стесненных условий ¦1 ¦
¦или каток на пневмошинах ¦ ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Передвижная электростанция мощностью 9 - 12 кВт ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Компрессор производительностью 0 - 9 куб. м/мин.¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Насос для водоотлива ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Бетономешалка ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Электротрамбовка ¦6 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Плотномер-влагомер Н.П. Ковалева ¦2 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Гайковерты электрические или пневматические ¦3 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Комплект ручных инструментов для монтажа труб ¦2 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Тяговые тросы ¦3 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Передвижная битумная установка ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Окрасочный агрегат для нанесения грунтовки ¦1 ¦
+------------------------------------------------+---------------+
¦Площадочный вибратор ¦2 ¦
L------------------------------------------------+----------------
5.2. Учет общего температурного режима и особенности
конструктивных решений при организации работ
по устройству металлических труб
5.2.1. Сооружение труб при отрицательной температуре воздуха, а также при положительной температуре воздуха и наличии вечномерзлых грунтов должно производиться в кратчайшие сроки без перерыва в выполнении следующих отдельных основных операций и всех работ в целом:
- рытье котлована;
- отсыпка подушки на полную ее высоту;
- профилирование ложа под трубу;
- установка смонтированной трубы;
- устройство грунтовой обоймы (призмы) до уровня горизонтального диаметра.
5.2.2. Работы по подготовке основания включают:
- вырезку котлована на глубину замены кондиционным грунтом;
- транспортировку и укладку кондиционного грунта и грунта подушки;
- уплотнение грунта естественного основания и подушки под трубу грунтоуплотняющими машинами (виброкатки ДУ-47Б или ДУ-85);
- устройство мембраны и подушки с применением экскаваторов (типа ЭО-3323А, ЭО-4225А или экскаватора-планировщика EW-25VI.010);
- нарезку ложа под трубу приспособленным для этой цели автогрейдером ДЗ-122Б-7, оборудованным специальным профильным ножом, или бульдозером Б-170 с аналогичным оборудованием отвала.
5.2.3. Грунт подушки или грунт, укладываемый взамен слабого грунта основания, следует отсыпать в котлован и уплотнять слоями.
При уплотнении грунта пневмомашинными катками, например ДУ-100 или ДУ-101, толщину слоя следует принимать 0,2 или 0,3 м.
После уплотнения подушки следует отсыпать нулевой слой грунта и уплотнить его, используя те же машины и ту же технологию, что и при устройстве подушки.
Если труба устанавливается непосредственно на подушку, то поверхности подушки придается требуемый строительный подъем.
Правильность строительного подъема контролируется нивелировкой не менее чем в трех точках по оси трассы и концами трубы.
5.2.4. При устройстве основания, когда в нем необходима вырезка ложа под трубу, ее следует производить автогрейдером марки ДЗ-122Б-7, оборудованным профилированным ножом (по предложению ЦНИИС), или начерно бульдозером с последующей отделкой вручную по шаблону с радиусом криволинейной кромки, равным радиусу трубы, по средней линии гофров. Отклонение профиля грунтового ложа от шаблона не должно превышать 2 - 3 см.
5.2.5. После установки трубы в проектное положение на профилированное ложе следует перед устройством грунтовой обоймы производить подсыпку грунта в зазоры между поверхностью нижней части трубы и грунтовым ложем и его уплотнение бензиновыми или дизельными трамбовками (например, типа AVS или ADS 70/DS 68 германской фирмы "АММАН") с подштыковкой во впадинах гофров. Трамбовки при уплотнении грунта размещаются на расстоянии 50 мм от гребней гофров, ручные виброкатки или уплотнители следует размещать на расстоянии 300 м от гребней гофров. Приближение катка к трубе должно быть не менее 300 мм.
Нулевой слой грунтовой обоймы непосредственно возле трубы следует доуплотнять виброкатками ДУ-74 или ДУ-85 за один-два прохода машины вдоль стенок трубы. В случае использования для уплотнения грунта обоймы пневмокатков ДУ-100 или ДУ-101 доуплотнение нулевого слоя возле стенок трубы следует производить ручными трамбовками или виброплитами типа AT-12, AV-900.
Если трубу устанавливают на плоское основание, то подсыпка грунта в нижние четверти трубы с уплотнением трамбовками или виброплитами с подштыковкой производится до

РАСПОРЯЖЕНИЕ Минимущества РФ от 25.08.2003 n 3759-р О ПЕРЕДАЧЕ ОБЪЕКТОВ КОММУНАЛЬНО-БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ В МУНИЦИПАЛЬНУЮ СОБСТВЕННОСТЬ КРАСНОБАКОВСКОГО РАЙОНА НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ  »
Постановления и Указы »
Читайте также