Главная Минимаркер Железнодорожный транспорт Минимаркер Железнодорожный путь и путевое хозяйство Минимаркер Водосборные, водоотводные и дренажные устройства

Водосборные, водоотводные и дренажные устройства

Страница 8 из 11

Чтобы предотвратить переувлажнение грунтов земляного полотна поверхностными водами, предохранить их от вредного воздействия грунтовых вод и защитить от размывного действия текущей воды, проектируют специальные сооружения и устройства. Предупреждают переувлажнение земляного полотна, не допуская застоя поверхностных и производственных вод. Для этого его поверхность выравнивают и устраивают поперечные и продольные водоотводы: канавы, лотки, ливневую (дождевую) канализацию на станциях и другое. Продольные уклоны этих водоотводных сооружений должны быть не менее 3 ‰, но в трудных условиях (поймы рек, болота) допускаются 2 ‰ и в исключительных случаях – 1 ‰.

Сбор и отвод поверхностных вод от земляного полотна

Для сбора и отвода поверхностных вод от земляного полотна служат канавы и лотки.

Водоотводные канавы, как правило, имеют трапецеидальное сечение, наиболее удобное для их устройства, ремонта и содержания. Размеры канав устанавливаются расчетом по наибольшему расходу воды Qpacч.

Расход воды определяют по нормам поверхностного стока в зависимости от размеров бассейна, интенсивности ливней, крутизны дна лога и его боков и водопроницаемости почвы. Этот расход непостоянен по длине канавы и увеличивается от верховья к устью. В длинных канавах (более 100–200 м) расход определяется в нескольких поперечных сечениях, и канава проектируется отдельными участками.

Поперечное сечение водоотводной канавы

Рис. 1 – Поперечное сечение водоотводной канавы

Существует несколько способов расчета. Можно задаться (рис. 1) шириной по дну b (≥ 0,06 м), высотой h наполнения канавы (≥ 0,4 м при глубине канавы ≥ 0,6 м) и уклоном дна i в соответствии с уклоном местности. Далее определяется скорость течения воды в канаве по формуле

210414_f5

где С – коэффициент шероховатости, берется из справочников по гидравлике;

R = ω/Р – гидравлический радиус;

ω – площадь сечения водного потока в канаве;

Р – смоченный периметр: 210414_f6;

n – показатель крутизны откоса канавы.

Если скорость υ превышает допускаемую для данного грунта, то предусматривают укрепление канавы или принимают более пологий уклон дна. Получив скорость течения воды в канаве, находят фактический расход:

Qфакт = ω·υ,

который может пропустить канава, и сравнивают его с Qрасч – требуемым расходом воды. Если расхождение между Qфакт и Qрасч превышает 5%, то изменяют размеры канавы или уклон дна и расчет повторяют.

При неустойчивых грунтах, а также при большой глубине канав для сокращения объема земляных работ вместо канав устраивают лотки, преимущественно железобетонные (рис. 2), каменные, бетонные, а в местностях, богатых лесом, как исключение, – деревянные. Форма их может быть различной: трапецеидальной, прямоугольной, полукруглой и треугольной.

Железобетонный лоток рамного типа

Рис. 2 – Железобетонный лоток рамного типа: 1 – железобетонные плиты; 2 – заполнение песком; 3 – железобетонные рамы; 4 – цементная смазка; 5 – тощий бетон; 6 – песчано-щебеночная подготовка толщиной 5 см; 7 – тощий бетон; 8 – дренажные отверстия

При крутом уклоне местности, чтобы не делать дорогостоящее укрепление канав, последние проектируют с пологими уклонами, сопрягая отдельные участки быстротоками или перепадами.

Перепад представляет собой устройство с одним или несколькими уступами, позволяющими на относительно коротком расстоянии значительно понизить уровень текущей воды (рис. 3). Та же цель может быть достигнута устройством быстротока (рис. 4), то есть короткого канала с большим продольным уклоном (i = 0,1÷0,8). В перепадах и быстротоках течение воды достигает больших скоростей, поэтому в конце их сооружают водобойные колодцы и уступы.

Двухступенчатый перепад с водобойными уступами

Рис. 3 – Двухступенчатый перепад с водобойными уступами

Железобетонный быстроток

Рис. 4 – Железобетонный быстроток: 1 – входной участок; 2 – примыкание быстротока к трубе

Отвод воды на станциях имеет особое значение, так как это необходимое условие для обеспечения не только прочности и устойчивости земляного полотна, но и всех станционных устройств. Поверхностные воды, стекающие с нагорной стороны к станционной территории, перехватываются нагорными канавами в выемках и продольными водоотводными канавами у насыпей. Собранная вода отводится к искусственным сооружениям или к пониженным местам.

Сбора и отвод воды, попадающей непосредственно на территории путевого развития и площадки станционных устройств, применяют систему продольных и поперечных водоотводов.

При пилообразном профиле земляного полотна станций в пониженных междупутьях укладывают типовые сборные железобетонные лотки глубиной 0,75–2 м. Собранная ими вода поступает в поперечные подземные трубы – коллекторы и отводится ими на поверхность земли, во внешний продольный водоотвод, в продольный коллектор станционной или городской канализации. Дну лотка придают уклон 0,002–0,005. В водораздельной точке глубина лотка должна быть не менее 0,25 м. Расстояние между коллекторами устанавливается расчетами (не менее 100–200 м).

При большом количестве осадков для облегчения стока на станциях к продольным лоткам укладывают через 25–50 м междушпальные деревянные или железобетонные лотки (рис. 5).

Междушпальный водоотводный лоток на станциях

Рис. 5 – Междушпальный водоотводный лоток на станциях

От централизованных стрелочных переводов на щебеночном балласте воду собирают вдоль границы их балластной призмы со стороны притока поверхностных вод и выпускают ее в поперечные междушпальные лотки глубиной 0,2 м.

На пассажирских, грузовых и технических станциях в черте городов с развитой системой канализации возможно устройство продольного закрытого водоотвода из труб.

Сбор и отвод грунтовых вод

Наличие грунтовой воды, протекающей в водоносных слоях и просачивающейся в почву с поверхности, уменьшает сопротивление сдвигу, несущую способность грунта и вызывает другие вредные явления в земляном полотне. Вода оказывает и химическое воздействие на грунт. Она растворяет минеральные частицы, содержащиеся в некоторых грунтах, и образует подземные пустоты (карсты).

Если грунтовые воды угрожают нарушению прочности и устойчивости земляного полотна, то необходимо или перехватить, собрать и отвести их в сторону от земляного полотна, или понизить их уровень. Для этого служат дренажные устройства. К ним относятся открытые дренажные канавы, лотки, закрытые дренажи траншейного типа, штольни, дренажные колодцы.

Канавы и лотки с открытой водосборной частью одновременно отводят и грунтовые, и поверхностные воды. Грунтовые воды поступают в канаву, просачиваясь через ее боковые стенки и дно, или только откосы, если канава заглублена в водоупорной слой. Как дренажное устройство канавы применяют при неглубоком залегании грунтовых вод. Лотки (смотрите рис. 2) для фильтрации воды из грунта имеют отверстия в боковых стенках. В нижней же части лотка отверстий нет. Это сделано во избежание инфильтрации воды из лотка в грунт. Дну лотка придают уклон не менее 0,003–0,005, укрепляют его в соответствии с расчетной скоростью.

Подземные водоотводы для осушения грунтов, понижения уровня грунтовых вод и отвода их от земляного полотна называются дренажами. Устраивают их в водонасыщенных грунтах, подвергающихся неравномерному вспучиванию при замерзании. Наибольшее распространение получили подкюветные дренажи, предназначенные для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна. Ось подкюветного дренажа располагают на расстоянии 3700 мм от оси пути. В зависимости от того, врезается дно дренажа в водоупорный слой или не доходит до него, различают совершенные и несовершенные дренажи. Если водоупорный слой залегает на глубине до 4 м от бровки земляного полотна, то обычно устраивают совершенные дренажи (рис. 6, а), если глубже, – несовершенные (рис. 6, б). Ширина траншеи при ручной разработке 0,8–1,0 м при глубине до 2 м и 1–1,5 м при глубине более 2 м. Траншее придают продольный уклон не менее 3‰, а на дне укладывают дрену. При небольшом поступлении воды дрену устраивают в виде слоя щебня или гравия, чаще же она представляет собой гончарную трубу внутренним диаметром 12,5–17,5 см с отверстиями для поступления воды. Устройство таких дренажей очень сложно и требует больших затрат труда.

Подкюветный дренаж

Рис. 6 – Подкюветный дренаж: 1 – одиночное мощение; 2 – утрамбованный глинистый грунт; 3 – два слоя дерна; 4 – крупнозернистый песок; 5 – щебень или гравий; 6 – щебень или галька; 7 – перфорированная труба; 8 – утрамбованный щебень; 9 – деревянные доски; 10 – кривая депрессии

Всесоюзным научно-исследовательским институтом железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) разработана специальная машина для сооружения продольных дренажей и применительно к ней создана простая конструкция дренажа шириной 52 см, которая находит все более широкое применение (рис. 7).

Дренаж конструкции ВНИИЖТ

Рис. 7 – Дренаж конструкции ВНИИЖТ с керамзитовым трубофильтром: 1 – утрамбованный местный грунт; 2 – песчаная засыпка; 3 – трубофильтр; 4 – подсыпка из гравия или щебня; 5 – водоупор

В траншею, прорытую машиной, на дно или на слой гравийной или щебеночной подсыпки укладывают трубофильтры и засыпают их на всю глубину траншеи фильтрующим материалом. Трубофильтры (рис. 8) изготовляют из керамзитового гравия с цементным раствором длиной от 0,5 до 1 м, внутренним диаметром от 50 до 500 мм. Соединяют их между собой с помощью гибких пластических муфт. Трубопровод укладывают в траншею механизированным способом. Сооружение и эксплуатация такого дренажа обходится значительно дешевле.

Трубофильтр

Рис. 8 – Трубофильтр

Для понижения уровня грунтовых вод, залегающих на глубине 6–10 м, устраивают дренажные галереи (рис. 9) из железобетонных элементов, размеры которых позволяют работать в галерее человеку. Вода в галерею поступает через отверстия в стенах. Для наблюдения за работой и прочистки труб через каждые 70–100 м в трубчатом дренаже и 100–150 м в галерее, а также в местах изменения профиля и плана дренажей устраивают смотровые колодцы (рис. 10).

Дренажная галерея

Рис. 9 – Конструкция дренажной галереи: 1 – одерновка; 2 – глинобетон; 3 – водоупор; 4 – лоток из тощего бетона; 5 – кривая депрессии

Конструкция сборного железобетонного смотрового колодца

Рис. 10 – Конструкция сборного железобетонного смотрового колодца: 1 – железобетонные кольца; 2 – бетон; 3 – подготовка из щебня; 4 – лаз в колодец

Штольни представляют собой слабо наклонный ход в толще водоносного грунта с основанием, заглубленным в водонепроницаемый слой. Конструкция и размеры поперечного сечения те же, что и у галерей. Вода фильтруется в штольню через боковые стенки. Через 150–250 м по длине штольни закладывают шахты, необходимые для производства работ, осмотра и вентиляции штольни.

На станциях сбор и отвод грунтовых вод осуществляется в зависимости от местных условий. При одностороннем поступлении грунтовых вод и неглубоком залегании водоупорного слоя возможен полный каптаж (перехват) грунтовых вод. При высоком стоянии грунтовых вод понижают их уровень устройством дренажей траншейного типа. Отвод технических и хозяйственных вод от гидроколонок, поворотных кругов, канав депо и других устройств осуществляется канализационными трубами.


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика