Водопропускные трубы для автомобильных дорог

В данной статье будут рассмотрены водопропускные трубы, их основные особенности, строительство котлована и фундамента, а также конструкции, используемые для строительства водопропускных труб.

Трубы водопропускные для автомобильных дорог – это искусственные сооружения, пропускающие под дорожными насыпями небольшие постоянные или действующие периодически водотоки.

В ряде случаев такие трубы могут также играть роль тоннельных путепроводов или скотопрогонов.

В процессе проектирования дороги, особенно в случаях, когда насыпь имеет небольшую высоту, чаще всего встает выбор между одним из двух возможных типов сооружения – труба или малый мост.

Труба водопропускная является предпочтительным вариантов в случае незначительных отличий технико-экономических показателей данных сооружений по следующим причинам:

• Водопропускная труба не вызывает нарушения непрерывности как земляного полотна, так и верхнего строения данного пути;
• Эксплуатация и ремонт водопропускных труб обходятся дешевле, чем в случае малого моста;
• В случае, когда засыпка над трубой имеет высоту, превышающую 2 м, снижается влияние временных нагрузок на сооружение и практически исчезает с увеличением данной высоты.

Особенности водопропускных труб

В зависимости от материала тела трубы различают следующие типы труб:

• Водопропускные трубы железобетонные;
• Полимерные;
• Бетонные;
• Металлические.

Кроме того, трубы водопропускные железобетонные и другие различаются по следующим параметрам:

• Форма поперечного сечения: прямоугольные, круглые и овоидальные;
• Количество очков в сечении: одно-, двух- и многоочковые;
• Работа поперечного сечения: напорные, работающие по всей длине полным сечением, и полунапорные, работающие полным сечением около входного оголовка и неполным – на остальном протяжении трубы.

Железобетонные водопропускные трубы также имеют следующие значения диаметров отверстий:

• В случае, если длина водопропускной (редко канализационной) трубы не превышает 30 м, диаметр отверстия должен составлять как минимум 1 метр;
• При длине до 15 м – минимум 50 см в случае устройства в пределах быстроточной трубы;
• Устройство водопропускных труб для внутрихозяйственных дорог допускает диаметр отверстия в 50 см при длине трубы, не превышающей 10 метров.

Важно: засыпка над плитами или звеньями труб до нижнего уровня одежды дороги должна иметь толщину не менее 50 сантиметров.

Трубы железобетонные водопропускные и автодорожные мосты (средние и малые) могут располагаться на участках автодорог, профиль и план которых принят для дорог данной категории. Трубы обычно оборудуются в безнапорном режиме, исключением могут быть напорный или полунапорный режим с целью пропускать расчетный расход воды.

Кроме того, запрещается строить трубы водопропускные в случае наличия ледохода или наледей, а при устройстве на ручьях и реках, где имеются нерестилища рыб, обустройство труб требует разрешения рыбнадзорной инспекции.

О строительстве водопропускных труб

Расчет водопропускных труб при строительстве включает в себя также следующие нюансы:

• Бровка земляного полотна в местах подхода к трубе должна возвышаться относительно расчетного уровня воды как минимум на 50 сантиметров, а в случае работающих в полунапорном и полунапорном режиме труб – как минимум на 1 метр;
• Оголовки водопропускных труб должны включать в себя портальную стенку и два откосных крыла, которые заглубляют в грунт на 25 сантиметров ниже глубины его промерзания и устанавливают на основание из щебенки, толщина которого составляет 10 сантиметров.

Важно: естественный грунт, расположенный ниже глубины замерзания, заменяют на песчано-гравийную смесь.

В соответствии с несущей способностью труб их классифицируют на три группы:

1. Первая группа – расчетная высота засыпки грунтом составляет 2 метра;
2. Вторая – 4 метра;
3. Третья – 6 метров.

Важно: в зависимости от условий конкретного строительства при переходе через водоток или другие препятствие допустимо применение труб, имеющих другую расчетную высоту засыпания грунтом.

Котлованы для водопропускных труб

При разработке котлованов под фундаменты для водопропускных труб чаще всего не предусматривают крепление. Устойчивость стенок такого котлована невозможно обеспечить только в условиях водонасыщенного грунта со значительным притоком воды – в таком случае осуществляют разработку грунта, защищая его креплением.

Кроме того, крепление котлована предусмотрено в случае строительства трубы, расположенной на небольшом расстоянии от эксплуатируемых сооружений – в таком случае крепление обеспечивает устойчивость этих сооружений.

Различные характеристики котлована зависят от целого ряда факторов:

• Технологию разработки и очертание котлована проектируют в соответствии с конструкцией и фундаментом трубы, а также – видом и состоянием грунтов основания;
• При назначении крутизны откосов учитывают глубину котлована и характеристики разрабатываемого грунта;
• В случае нанесения гидроизоляционного слоя на конструкцию трубы или выполнения других работ, предусматривающих пребывание в котловане людей, расстояние вертикальная стенка котлована должна находиться на расстоянии минимум в 70 см от боковой поверхности фундамента;

Важно: если подобные работы не планируются, данную величину можно уменьшить до 10 см.

Железобетонные трубы водопропускные

В случае безопалочного бетонирования фундамента размеры котлована принимаются равными размерам самого фундамента;

В случае разработки котлована с откосами расстояние от подошвы откоса до фундамента не должно составлять менее 30 см.

В любом случае размеры котлована должны быть увязаны с возможностями используемого землеройного оборудования. Кроме того, при строительстве котлована следует предотвратить его заполнение грунтовыми и поверхностными водами, для чего по периметру котлована отсыпаются грунтовые валики.

В случае сооружения трубы на месте постоянного водотока производят строительство запруд либо при помощи канав русло отводят в сторону.

Удаление воды, проникающей в котлован, может осуществляться двумя способами:

1. В низовой части котлована устраивают выпуск в канаву для отведения воды, что чаще всего применяется в случае строительства косогорных труб.
2. Обеспечивают водоотлив механизированный. Для этого низовую часть котлована оборудуют ограждаемым приямком, вода из которого откачивается с помощью насоса.

Важно: приямок должен быть расположен вне контура фундамента, чтобы обеспечивать водоотведение на протяжении всех фундаментных работ, включая засыпку пазух.

По мере того, как котлован углубляются, ограждения приямка также опускают.

Фундамент

Осуществляя строительство водопропускных труб, монтаж фундамента из сборных элементов для водопропускной трубы выполняют следующим образом:

1. Производят укладку блоков фундаментов оголовков, доводя до подошвы фундамента самой трубы.
2. Производят засыпание пазух фундаментов оголовков до равного уровня.
3. Выполняют засыпку пазух оголовочных фундаментов грунтом местным.
4. Места сопряжений фундаментов с разной глубиной заложения засыпают смесью песка и гравия или песка и щебня.
5. Смесь уплотняют послойно и заливают раствором цемента.
6. Производят одновременную укладку фундаментов оголовков и посекционный монтаж фундамента трубы.

Важно: монтаж выполняют последовательно с места, где находится выходной оголовок водопропускной трубы, двигаясь в направлении входного оголовка. При многорядной кладке выполняют перевязку швов.

Процесс обустройства монолитного фундамента включает в себя следующие операции:

• Изготовление и установка опалубки;
• Приготовление или доставка в готовом виде бетонной смеси;
• Укладка бетонной смеси;
• Уход за уложенным бетоном;
• Демонтаж опалубки;
• Засыпка пазух.

Полезно: фундамент имеет несложные очертания, поэтому для изготовления опалубки можно применять обычные инвентарные щиты.

В случае обустройство сборно-монолитного фундамента подготавливают подушку или основание, куда затем в межсекционные швы устанавливается опалубка.

Промежутки между находящейся в швах опалубкой и сборными элементами заполняют смесью бетона. В регионах со слабым грунтом используются также свайные фундаменты.

После того, как устройство фундамента и засыпка пазух завершены, начинают монтаж сборных оголовков и непосредственно тела трубы.

Для монтажа сборных труб используют самоходные краны, определяя их грузоподъемность в соответствии с массой блоков оголовков, тела трубы и фундамента, учитывая возможный вылет стрелы крана. Порядок монтажа зависит от условий местности и того, какая конструкция выбрана для оголовочного участка трубы.

Конструкции водопропускных труб

Как уже было сказано, водопропускными называют гидротехнические сооружения водопропускного типа в виде искусственной структуры гражданского или промышленного назначения.

Подобные конструкции обычно сооружают непосредственно на естественном или искусственном водоеме, либо на небольшом отдалении от него. Чаще всего водопропускные сооружения выполняются в виде водопропускной трубы, расположенной над автомобильной дорогой.

Кроме того, водопропускные железобетонные трубы могут использоваться для корректировки или изменения русел малых речек.

Строительство таких сооружений чаще всего сегодня выполняется с использованием металлических гофрированных конструкций (МГК), применяемых для следующих объектов:

• Трубы водопропускные в полотне железных и автомобильных дорог в качестве альтернативы для труб из бетонных колец;
• Сооружения водопропускные, укрепляющие и изменяющие русла рек;
• Альтернатива мостам с одним пролетом в виде арочных сооружений;
• Мосты многопролетные, пролет которых достигает 18 м, в качестве альтернативы мостам из бетона или металла.

Сборные гофрированные металлические конструкции

Металлические гофрированные сборные конструкции (СМГК) имеют более низкую стоимость при строительстве водопропускных сооружений по сравнению с железобетоном, а также имеют целый ряд преимуществ перед конструкциями других типов:

• Адаптивность, позволяющая благодаря различным поперечным сечениям труб подобрать для условий конкретного строительства наиболее подходящий вариант;
• Низкий вес облегчает транспортировку листов СМГК, а их упаковка в паллеты существенно уменьшает занимаемое листами пространство;
• Простота монтажа, позволяющая выполнять строительство трубы при помощи листов СМГК без специальных навыков и квалификации;
• Высокая прочность и гибкость конструкции, обеспечиваемые при использовании совместно с засыпным грунтом. Кроме того, это обеспечивает большую, чем у конструкций из бетона, сейсмостойкость;
• Длительный срок службы, достигающий 80-100 лет, как показывает многолетняя практика применения таких конструкций;
• Низкая стоимость, позволяющая снизить затраты при использовании СМГК на 30-50% по сравнению с применением других материалов;
• Возможность строительства водопропускных труб СМГК в условиях любого климата.

Габионные конструкции водопропускных труб

Широкой популярностью при строительстве водоотводных и водопропускных труб и сооружений, а также — при строительстве стабилизирующих и удерживающих сооружений, подпорных стен и локальных очистных дорожно-мостовых сооружений, пользуется также применение габионных конструкций.

В готовом виде такое сооружение представляет собой укрепленную габионами водопропускную трубу необходимого диаметра.

Габионы получили столь широкое распространение благодаря целому ряду положительных характеристик:

• Гибкость, прочность и сопротивление нагрузкам;
• Стойкость к негативным воздействиям влаги и атмосферных осадков;
• Способность дренирования, не требующая дополнительно затрат на монтаж обратного фильтра и дренажной системы;
• Возможность использования с сооружениями других типов;
• Простота монтажа и эксплуатации конструкции;
• Низкие временные строительные и эксплуатационные расходы;
• Экологическая безопасность и эстетичный внешний вид;
• Надежность и долговечность эксплуатации.

Вот и все, что хотелось рассказать о том, что собой представляют водопропускные трубы для автомобильных дорог. Следует дополнительно заметить, что строительство данных сооружений (как и монтаж канализационных труб или установке металлопластиковых труб своими руками) требует особой тщательности и соблюдения требований и норм строительства и безопасности, поскольку их нарушение может вызвать не только повреждение или разрушение самой трубы, но и дороги, под которой данная труба пролегает.

Источник

Проектирование основания и фундамента водопропускной трубы

Оценка несущей способности и сжимаемости грунтов основания. Определение нагрузок, действующих на фундамент. Обеспечение морозоустойчивости водопропускной трубы. Проверка прочности ширины подошвы подстилающего слоя. Назначение величины подъёма лотка.

Рубрика	Строительство и архитектура
Вид	курсовая работа
Язык	русский
Дата добавления	08.06.2014
Размер файла	1,5 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия» (ФГБОУ ВПО СибАДИ)

Кафедра : «Инженерная геология, основания и фундаменты»

По дисциплине : «Основания и фундаменты»

На тему : «Проектирование основания и фундамента

1. Варианты исходных данных для проектирования

2. Проектирование основания и фундамента

2.1Оценка грунтов основания

2.2 Конструирование трубы

2.3 Оценка несущей способности и сжимаемости грунтов основания

2.4 Определение нагрузок, действующих на основание фундамента трубы

2.4.1Определение расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок веса насыпи

2.4.2Определение вертикального давления на звенья трубы от подвижной нагрузки

2.5 Обеспечение морозоустойчивости водопропускной трубы

2.6 Проверка ширины подошвы фундамента по прочности основания и несущей способности подстилающего слоя

2.7 Расчет осадки фундамента

2.8 Назначение величины строительного подъёма лотка трубы

3. Обобщение проектных данных

4. Технология строительства водопропускной железобетонной трубы

Список используемой литературы

1. Варианты исходных данных для проектирования

В каждом варианте задано трехслойное основание. Мощность третьего слоя следует считать неограниченной.

За нулевую отметку принята отметка лотка трубы по оси насыпи (рис.1).

Таблица 1

Отметки слоёв грунтового основания (рис.1)

Дневная поверхность грунта, м

Таблица 2

Варианты физических и механических характеристик грунтов слоев основания

Плотность частиц грунта _s, т/м 3

Природная влажность W

Влажность на границе раскатывания W_P

Влажность на границе текучести W_L

Модуль деформации E, МПа

Угол внутреннего трения _I, град

Район строительства — Курган;

Уклон лотка трубы — 45‰;

Диаметр трубы — 1,00 м.

Грунты основания условно следует считать двухфазными со степенью влажности Sr = 1.

Отметка уровня воды (УВ) в трубе условно принимается по верху её внутреннего диаметра.

Рис.1. Графическое оформление исходных данных:УВ — уровень воды в трубе.

водопропускной фундамент грунт труба

2. Проектирование основания и фундамента

2.1 Оценка грунтов основания

По исходным физическим характеристикам грунтов основания (табл.2) рассчитываются их производные характеристики.

Для глинистого грунта вычисляют:

где — плотность воды, принимаемая равной 1 т/м 3 ;

· плотность грунта, т/м 3 ,

· удельный вес грунта, кН/м 3 ,

где g= 9,81 м/с 2 -ускорение свободного падения;

· удельный вес частиц грунта, кН/м 3 ,

· плотность грунта во взвешенном состоянии, т/м 3 ,

· удельный вес грунта во взвешенном состоянии, кН/м 3 ,

Результаты расчетов необходимо свести в табл.3.

Таблица 3Физические характеристики грунтов основания

Коэффициент пористости е

Плотность грунта , т/м 3

Удельный вес грунта , кН/м 3

Удельный вес частиц грунта _s, кН/м 3

Плотность грунта во взвешенном

Удельный вес грунта во взвешенном состоянии _в, кН/м 3

Число пластичности J_p

Показатель текучести J_L

Для глин и суглинков в твердом и полутвердом состоянии удельный вес грунта во взвешенном состоянии _в не определяют, т.к. эти грунты считаются водонепроницаемыми.

2.2 Конструирование трубы

Параметры выбранных типовых конструкций элементов трубы необходимо свести в табл.4.

Параметры элементов трубы

Лекальный блок фундамента под цилиндрическое звено

Номер лекального блока

Объём 1м блока, V_лб м 3

Номер цилиндрического звена

Объём 1м звена, V _зв м 3

Лекальный блок фундамента Под конич. оголовочное звено

Коническое оголовочное звено

Номер Лекального блока

Объём 1 м блока

Номер оголовочного звена

Номер откосного крыла

Объём 1м откосного звена

Исходя из заданной категории дороги, высоты насыпи и диаметра трубы, определяют минимальную длину средней части трубы по лотку lтрmin по формуле

где B — ширина земляного полотна, м, принимаемая по СНиП 2.05.02-85 [5] в зависимости от категории дороги (прил. 5);

m — коэффициент заложения откоса, назначаемый по СНиП 2.05.02-85 [5] (Нн — высота насыпи, м; d0 — отверстие трубы, м;

— толщинастенки, м (табл. 4).

Длину средней части трубы lтрср с учетом выбранных конструктивных элементов (табл. 4) и стыковых омоноличиваемых швов, исходя из условия lтрср lтрmin :

где n — количество звеньев средней части трубы;

lзв — длина звена средней части трубы, м;

lОГ — длина конического звена входного оголовка = 1,32 м;

nш — количество стыковых омоноличиваемых швов, включая звенья конических оголовков.

Полная длина трубы:

где B — ширина земляного полотна, м;

m — коэффициент заложения откоса;

— толщина стенки, м; b_пс— ширина портальной стенки — 0,35 м,

l_ок — длина откосного крыла, — угол растекания =45°.

Отметка обреза фундамента водопропускных труб назначается ниже отметки дневной поверхности грунта на 0,20 м.

2.3 Оценка несущей способности и сжимаемости грунтов основания

Несущая способность грунтов основания оценивается послойно сверху вниз (рис.2).

Рис. 2. Схема к расчету несущей способности и сжимаемости грунтов основания насыпи

Для каждого i-го слоя грунта основания (нескального) определяют расчетное сопротивление осевому сжатию R согласно СНиП 2.05.03:

где R₀ — условное сопротивление грунта, кПа; k₁ и k₂ — коэффициенты;

— средний удельный вес слоев грунта, без учета взвешивающего действия воды принимается равным 19,62 кН/м 3 ;

b_лб — ширина подошвы лекального блока, м.

2.4 Определение нагрузок, действующих на основание фундамента трубы

Cогласно СНиП 2.05.03, параметры фундамента мелкого заложения устанавливаются расчетами по первой группе предельных состояний на основе сочетания расчетных (постоянных и временных) нагрузок.

К постоянным нагрузкам относятся: давление от веса насыпи, собственный вес конструкции трубы и гидростатическое давление.

К временной нагрузке — давление от подвижной нагрузки.

2.4.1 Определение расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок (веса насыпи)

Рис.3. Схема к определению расчетного вертикального давления на звенья трубы от постоянных нагрузок

1. Расчетное вертикальное давление грунта на звенья трубы, кПа,

где _f = 1,1 — коэффициент надежности по нагрузке;

p — нормативное вертикальное давление, кПа.

Нормативное вертикальное давление грунта от веса насыпи на звенья трубы определяют по формуле, кПа,

p_v=c_vнh_н , (12)

p_v = 0,97*17,7*3,34 =57,34 кПа

где h_н — высота засыпки от верха дорожного покрытия до верха звена, м; _н — удельный вес грунта засыпки, кН/м 3 , принимаемый 17,7кН/м 3 ; с_v — коэффициент вертикального давления грунта, определяемый для железобетонных звеньев трубы по формуле

с_v = 1+2,77(2-2,77*1,24/3,43)*0,34*tg30° =1,54

здесь

В_о =( 3/ 0,34*tg30°) * (1,0*1,21/3,43) = 5,48

Принимаю : В_о=h_н /d=2,77 м

S — коэффициент, принимаемый равным 1,0; _п— коэффициент нормативного бокового давления грунта для звеньев трубы, определяемый по формуле

= tg 2 (45° — 30°/2) = 0,34

1. Нагрузка от веса 1 п.м звена трубы, кН,

=V_{зв b f}, (16)

= 0,52*24*1 = 12,48 кН

где V_зв — объём 1п.м звена, м 3 ;

_b — удельный вес железобетона (24 кН/м 3 );

_f — коэффициент надежности по нагрузке ( _f =1).

2. Нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента, кН,

=V_{лб b f}, (17)

= 0,57*24*1 = 13,68 кН

где V_лб — объём лекального блока, м 3 .

3. Погонная нагрузка от гидростатического давления, кН

= 3,14*1,0 2 /4 * 9,81*1 = 7,7 кН

где d_о — внутренний диаметр трубы, м;

_w — удельный вес воды (9,81 кН/м 3 ).

2.4.2 Определение вертикального давления на звенья трубы от подвижной нагрузки

р р _хш = 1* 1,288*29,34 = 37,8 кПа

где _f =1,0 — коэффициент надежности по нагрузке; (1+ ) — динамический коэффициент, который при нагрузке НК-80 определяется по формуле

(1+)=1,35-0,05d. (20)

1+ = 1,35-0,05*1,24 = 1,288

Нормативное вертикальное давление, кПа, на звенья трубы от подвижной нагрузки вычисляют по формуле

р_хш= 186/ (3+3,34)=29,34 кПа

где — линейная нагрузка, определенная по СНиП 2.05.03, для нагрузки НК-80 при высоте засыпки 1м и более равна 186 кН/м;

а₀ — длина участка распределения, определенная по СНиП 2.05.03 для нагрузки НК-80, при высоте засыпки 1м и более равна 3 м;

h_н — расстояние от верха дорожного покрытия до верха звена, м.

2.5 Обеспечение морозоустойчивости водопропускной трубы

d_f = 1,1*0,23v64,4=2,03 м

где d₀ — величина, принимаемая равной, м, для суглинков и глин — 0,23; супесей, песков мелких и пылеватых — 0,28;

M_t — безразмерный коэффициент, численно равный сумме | T_M | абсолютных значений среднемесячных отрицательных температур о С за зиму, принимаемых по СНиП 23.01-99 ;

k_h — коэффициент, учитывающий влияние теплового режима трубы принимается равным 1,1.

Достаточность ширины подошвы фундамента b_лб определяют, исходя из обеспечения условия:

р = 158,94/1,19 ? 257,78/1,4

р = 133,56 ? 184,13 кПа Условие выполняется.

где р — давление под подошвой фундамента, кПа;

Р — расчетная вертикальная нагрузка действующая на уровне обреза фундамента, кН;

R — расчетное сопротивление грунта основания сжатию под подошвой фундамента, определенное по формуле (10); _n — коэффициент надежности по назначению сооружения, принимаемый для фундаментов труб равным 1,4.

Расчетная вертикальная нагрузка P, действующая на уровне обреза фундамента, кН, составляет

Р =(12,48+13,68+7,7) + (63,07+37,8)1,24 = 158,34 кН

где — нагрузка от веса 1 п.м звена трубы, определяется по формуле (16) ;

— нагрузка от веса 1 п.м лекального блока фундамента определяется по формуле (17);

— погонная нагрузка от гидростатического давления определяется по формуле (18);

— определяется по формуле (11);

— определяется по формуле (19); d= d_o+ 2 — внешний диаметр трубы, м;

Проверку несущей способности подстилающего слоя грунта следует производить исходя из условия, регламентируемого СНиП 2.05.03:

где p —давление на грунт, действующее под подошвой фундамента, кПа, см. формулу (23);

— среднее (по слоям) значение расчетного удельного веса грунта, расположенного над кровлей проверяемого подстилающего слоя грунта (допускается принимать =19,62 кН/м 3 );

h — заглубление подошвы фундамента от дневной поверхности грунта, м;

z_i— расстояние от подошвы фундамента до поверхности проверяемого подстилающего слоя грунта, м;

— коэффициент затухания напряжений;

R — расчетное сопротивление подстилающего грунта, кПа, определенное на глубине расположения кровли проверяемого слоя грунта (ИГЭ 2) по формуле (10) с учетом ширины условного фундамента

Рис. 4. Схема к проверке несущей способности подстилающего слоя

HH — высота насыпи; h — глубина заложения фундамента;

szc— интенсивность давления от сооружения на уровне кровли подстилающего слоя; sпс— природное давление на уровне кров-ли подстилающего слоя;

1 — эпюра дополнительного давления от сооружения szc;

2 — эпюра природного давления грунта sпc;

3 — кровля подстилающего слоя грунта;

4 — подошва подстилающего слоя грунта;

5 — граница ширины;

6 — эпюра распределения напряжений от фундамента

При проверке несущей способности подстилающего слоя грунта от давления фундамента водопропускной трубы формула (25) имеет вид:

где _пс — природное давление грунта , определяемое по формуле

_zc — давление от сооружения, рассчитываемое по формуле

где Р определено по формуле (24);

— коэффициент, учитывающий затухание напряжений по глубине основания.

Расчет осадки фундамента производится методом послойного суммирования согласно СНиП 2.02.01.

На осадку фундамента влияет толща грунтов, залегающих ниже подошвы фундамента, определённой мощности h_сж , которая подлежит определению.

Нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где дополнительные напряжения от сооружения _z составляют 20% от природного давления в основании _пр.

Эту границу можно найти графически путем наложения на эпюру давления от сооружения эпюры природного давления, уменьшенного в 5 раз.

Сжимаемую толщу делят на элементы, толщина которых h_i не должна превышать 0,4b_лб =0,5м . Границы элементов необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта и подушки, т.к. модули деформации грунтов (материалов) различны.

Осадку фундамента определяют путем суммирования осадок по элементам слоёв (табл.7):

где — безразмерный коэффициент, равный 0,8;

_i — среднее дополнительное вертикальное напряжение в i—ом слое грунта от веса сооружения и действующих нагрузок, кПа;

h_i и E_i — соответственно толщина и модуль деформации i-го слоя грунта;

n — число слоев, на которое разбита сжимаемая толща основания.

Напряжение от давления, создаваемого сооружением, под центром подошвы фундамента на глубине z от его подошвы вычисляется по формуле

где — коэффициент, учитывающий затухание напряжений по глубине основания, принимается по прил.7.

Напряжение по подошве фундамента, влияющее на осадку, определяют по формуле

где p — давление по подошве фундамента при высоте насыпи H_н 2,0 м, определенное по формуле (23); если H_н 2,0 м, то р=р-р ; ‘- удельный вес грунта первого слоя, кН/м 3 ;

h — глубина заложения фундамента, м.

Осадку вычисляют от давления, уменьшенного на величину природного давления грунта ‘h на уровне подошвы фундамента.

Природное напряжение на глубине от дневной поверхности вычисляют по формуле

где _i и h_i — соответственно удельный вес и толщина каждого слоя грунта.

При расчете природного давления грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды. В этом случае вместо используют .

При определении природного давления на кровле слоя водонепроницаемого грунта (глина, суглинок твердый и полутвердый) необходимо учитывать дополнительное гидростатическое давление, определяемое по формуле:

где — удельный вес воды, кН/м 3 ( кН/м 3 ).

После этого строят эпюры и и находят НГСТ, т.е горизонт, ниже которого соблюдается условие .

Рис. 6. Схема к расчету осадки центра подошвы фундамента методом послойного суммирования (3-й слой — водонепроницаемый)

Расчёт осадки фундамента

2.8 Назначение величины строительного подъёма лотка трубы

Строительным подъёмом называют искривление продольного профиля лотка трубы выпуклостью вверх, т.е. в направлении, противоположном ожидаемой осадке, задаваемой при строительстве.

Величину строительного подъёма назначают согласно формуле:

где S — осадка, рассчитанная по формуле (32); i — заданный уклон трубы. Принимаем = S = 2,4 см.

3. Обобщение проектных решений

Рис.8. Схема отметок проектных решений

Таблица 8. Проектные решения

Угол пересечения трубы с трассой, град

Ширина земляного полотна, м

Высота насыпи, м

Положение входного оголовка

Уклон лотка трубы, 0 /_{0 0}

у входного оголовка Z₃

у выходного оголовка Z₄

у входного оголовка Z₂

у выходного оголовка Z₁

у входного оголовка Z₅

у выходного оголовка Z₆

верх котлована Z₃

низ котлована Z₇

верх котлована Z₄

низ котлована Z₈

Грунт русла (послойно)

Режим протекания воды в трубе

Глубина заложения, м

где Z₀ — относительная нулевая отметка дневной поверхности грунта;H_H — высота насыпи; i — проектный уклон лотка; L_тр — длина трубы; D_ОГ — диаметр оголовка трубы; — толщина стенки звена трубы; h— глубина заложения фундамента; h_п— высота грунтовой подушки.

4. Технология строительства водопропускной железобетонной трубы

Трубы, как правило, устраиваются в безнапорном режиме. Нельзя строить трубы при наличии наледей, ледохода.

Подготовительные работы на базе предприятия:

1. Проверка элементов труб на допускаемые отклонения.

2. Удаление наплывов, набрызга бетона на сочленяемых частях звеньев.

3. Подбор всех элементов трубы по маркам согластно проектному решению.

4. Складирование элементов трубы в одном месте.

Подготовительные работы на месте строительства:

1. Выбор и подготовка площадки строительства. Корчёвка кустарника и планировка площадки бульдозером.

2. Приём и размещение оборудования, материала и конструкций.

3. Разбивка оси трубы и контура котлована. Высотная разбивка заключается в определении отметок поверхности в месте расположении трубы и глубины срезки грунта или, наоборот, его подсыпки под трубу. Земляные работы по рытью котлованов и устройству фундаментов выполняют под инструментальным контролем.

С помощью нивелира проверяют соответствие фактических отметок дна котлована и верха подушки проектным. Аналогично контролируют высотное положение фундамента, а затем и трубы. Продольный профиль труб нивелируют перед их засыпкой и после отсыпки насыпи до проектных отметок.

1.Рытьё котлована экскаватором и зачистка его вручную. Котлованы под фундаменты водопропускных труб, разрабатывают в большинстве случаев без крепления (ограждения). Только в водонасыщенных грунтах при значительном притоке воды и невозможности обеспечить устойчивость стенок котлована грунт разрабатывают под защитой крепления. Очертание котлованов и технология их разработки зависят от конструкции трубы и её фундамента, от вида и состояния грунтов основания. Крутизну откосов котлованов назначают с учётом глубины котлована и характеристик разрабатываемого грунта. Во всех случаях размеры котлована увязывают с возможностями землеройных средств.

Во всех случаях при рытье котлованов принимают меры по предотвращению заполнения их поверхностными или грунтовыми водами. Для этого по контуру котлована отсыпают грунтовые валики. Сооружая трубу на постоянном водотоке, устраивают запруды или отводят русло в сторону с помощью канав. Проникшую в котлован воду удаляют, либо устраивая в его низовой части выпуск в водоотводную канаву, что обычно оказывается возможным при постройке косогорных труб, либо обеспечивая механизированный водоотлив.

Для водоотлива в низовой части котлована делают ограждаемый приямок, из которого насосом откачивают воду. Нескальные грунты разрабатывают землеройными машинами без нарушения естественного сложения грунта в основании с недобором 0,1-0,2 м. В настоящее время из многообразной землеройной техники при строительстве водопропускных труб на железных и автомобильных дорогах наибольшее распространение получили бульдозеры и экскаваторы. Разработка котлованов бульдозером наиболее целесообразна при заложении фундамента тела трубы и оголовка на одной отметке или при небольшой их разнице. Для неограждаемых котлованов применяют экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, или драглайны.

2. Устройство фундаментов. При монтаже фундаментов из сборных элементов, в первую очередь, укладывают блоки фундаментов оголовков до уровня подошвы фундамента тела трубы. Затем до того же уровня заполняют пазухи фундаментов оголовков. С трёх сторон их засыпают местным грунтом, в местах сопряжения фундаментов разной глубины заложения — песчано- гравийной или песчано-щебёночной смесью, которую послойно уплотняют и заливают цементным раствором. Затем кладку фундаментов оголовков ведут одновременно с посекционным монтажом фундамента тела трубы. Порядок монтажа принимают последовательным — от выходного оголовка к входному.

3. Монтаж сборных железобетонных труб. К монтажу сборных оголовков и тела трубы приступают после устройства фундаментов и засыпки пазух. Сборные трубы монтируют с помощью самоходных кранов. Порядок монтажа определяют в зависимости от конструкции оголовочной части трубы и местных условий. Перед началом монтажа звенья, блоки оголовков и фундамента очищают от грязи, а зимой от снега и льда. Звенья и блоки с плоской поверхностью нижней грани устанавливают на цементном растворе подвижностью 6-8 см по конусу СтройЦНИИЛа. Цилиндрические звенья на плоскую поверхность фундамента устанавливают на деревянных подкладках, соблюдая требуемый зазор между звеном и фундаментом. Затем под звено подбивают бетонную смесь, обеспечивая полный контакт звена на всей его длине. Швы в стыках звеньев или секций труб разрешаются конопатить с обеих сторон пропитанной битумом паклей.

4.Устройство гидроизоляции труб. Основным типом изоляции бетонных и железобетонных труб в настоящее время служит битумная мастика. Покрытия устраивают неармированными (обмазочными) и армированным (оклеечными). Поверхности железобетонных элементов труб — звеньев, плит перекрытия, насадок и других, соприкасающихся с грунтом, как правило, защищают армированной гидроизоляцией. Защитный слой устраивают для предотвращения механических повреждений гидроизоляции во время засыпки трубы и в последующий период, с учётом того, что сохранность гидроизоляции в процессе многолетней эксплуатации — одно из важнейших факторов нормальной работы трубы.

5. Обратная засыпка грунта. Железобетонные водопропускные трубы засыпают грунтом после выполнения всех работ по их сооружению и оформления соответствующего акта приёмки. Для засыпки труб пригоден тот же грунт, из которого возведена насыпь. Возведение насыпей над железобетонными трубами состоит из двух стадий: заполнение грунтом пазух между стенками котлована и фундамента; засыпка трубы на высоту звена. Грунт укладывают одновременно с обеих сторон трубы на один одинаковую высоту и уплотняют послойно специальной грунтоуплотняющей машиной виброударного действия для работы в стеснённых условиях, а при её отсутствии — пневмокатками. Грунтовую призму отсыпают наклонными от трубы слоями (с уклоном не круче 1 : 5, толщину которых назначают в соответствии с действующими нормативами. Движение грунтоуплотняющих машин по каждому слою грунта вдоль трубы следует начинать с удалённых от неё участков и с каждым последующим проходом приближаться к стенкам трубы. Уплотнение грунта непосредственно у трубы допускается, если с противоположной стороны уже отсыпан слой грунта на таком же уровне по всей длине трубы.

Особое внимание нужно уделять уплотнению грунта у стенок трубы. При этом ручную электротрамбовку надо располагать на расстоянии не менее 5 см от стенки. Над средней частью трубы (над звеньями) не допускается переуплотнение грунта во избежание перегрузки конструкции. Необходимо отметить, что в процессе засыпки трубы нельзя допускать отклонений от К=0,95 в меньшую сторону, так как снижение плотности грунта существенно уменьшает его модуль деформации, а следовательно, и несущую способность трубы.

Список используемой литературы

1.Костерин Э.В. Основания и фундаменты. -М.: Высшая школа, 1990. -431с.

1. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация.

2. СНиП 2.02.01-83 * . Основания зданий и сооружений.

3. СНиП 2.05.03-84 * . Мосты и трубы.

4. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.

5. СНиП 21.23.01-99. Строительная климатология.

6. СНиП 12.04.-2002. Безопасность труда в строительстве. Часть 2.

7. Водопропускные трубы под насыпями/ Под ред. О.А. Янковского. — М.: Транспорт, 1982. -232с.

8. Шестаков В.Н. Технология строительства сборных железобетонных водопропускных труб: Учебное пособие:-Омск: СибАДИ, 1994.-78с.

9. Сикаченко В.М. Правила технического оформления курсовых и дипломных пректов, студенческих отчётов и научных работ — Омск: Изд-во СибАДИ, 2004 — 144 с.

10. СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Обработка результатов исследований физико-механических свойств грунтов основания. Определение размеров подошвы фундамента гражданского здания. Расчет осадки основания. Определение несущей способности свай. Последовательность конструирования фундамента.

курсовая работа [297,8 K], добавлен 20.11.2014

Обработка физико–механических характеристик грунтов и оценка грунтовых условий. Проверка несущей способности основания на равные подошвы фундамента. Определение расчетной вертикальной погрузки на срез. Проектирование фундамента глубокого заложения.

курсовая работа [152,4 K], добавлен 09.06.2010

Определение физико-механических показателей грунтов и сбор нагрузок на фундаменты. Оценка инженерно-геологических условий площадки строительства. Проверка слоев грунта на наличие слабого подстилающего слоя. Расчет деформации основания фундамента.

курсовая работа [802,9 K], добавлен 02.10.2011

Строительство жилого здания. Определение расчетных характеристик грунтов основания и размеров подошвы фундамента мелкого заложения. Расчет несущей способности сваи, выбор ее типов и размеров. Нахождение сопротивления грунта и осадки подошвы фундамента.

курсовая работа [205,3 K], добавлен 28.10.2014

Оценка инженерно-геологических условий и физического состояния грунтов. Определение расчетного давления на грунты оснований. Расчет площади подошвы фундамента и его осадки методом послойного суммирования. Определение несущей способности основания.

контрольная работа [716,4 K], добавлен 13.11.2012

Источник