Расчет диаметра водопропускной трубы под насыпью автомобильной дороги

Расчет диаметра водопропускной трубы под насыпью автомобильной дороги

В 2015 году на строительство автомобильных дорог, правительством РФ было выделено 148,7 млрд. рублей из них 1,5 млрд. на Краснодарский край.

В выбранном нами районе, строительство автомобильных дорог затруднено большим количеством водоемов и горной местностью.

Строительство данного сооружения будет произведено в Туапсинском районе Краснодарского края. Проектируемый район находится в III дорожно-климатической зоне.

Строительство автомобильной дороги ведётся от поселка Ольгинка до поселка Псебе, через реку Ту. Река Ту берёт начало на южном склоне гор Острая (715 м) и Нижний Пикет (704 м). Протяженность реки составляет 15 км.

 

  Большой популярностью на автомобильных дорогах пользуются водопропускные трубы различных диаметров и конструкций и мосты. Такие водоотводные сооружения устраиваются в местах пересечения автомобильной дороги с реками, ручьями, оврагами или логами (тальвегами), по которым стекает дождевая или талая вода. При проектировании автомобильной дороги с участком, имеющим водопропускное сооружение, перед проектировщиками встает вопрос, в выборе самой водопропускной конструкции-водопропускная труба или малый мост. При выборе сравнивают их технико-экономические показатели сооружений, если показатели примерно одинаковы или отличаются незначительно, то оцениваются их эксплуатационные характеристики. В большинстве случаев предпочтение отдаётся трубе, так как: устройство трубы в насыпи не нарушает сплошность земляного полотна и верхнего строения дороги; обслуживание и реконструкция трубы более экономически выгодно, чем малого моста.

В нашем случае, мы будем прокладывать водопропускную трубу, исходя из выше перечисленных показателей. 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 требуетразрешения рыбнадзорной инспекции.

 

 Определение площади водосборов.

Для определения расчетного расхода необходимо в процессе технических изысканий выполнить необходимые топографо-геодезические работы и обследования. Основными исходными данными являются план бассейна с характеристикой его площади, длины главного лога, среднего уклона лога. Кроме того необходимо установить характер поверхности бассейна: растительность, почвенный покров.

Бассейном называется участок местности, с которого вода во время выпадения дождей и снеготаяния стекает к проектируемому водопропускному сооружению. Для определения площади бассейна необходимо установить границы его на карте или на местности. Границей бассейна с одной стороны всегда является сама дорога, а с другой стороны . водораздельная линия, которая отделяет данный бассейн от соседних. Бассейн малых водопропускных сооружений на автомобильных дорогах снимают, как правило, по карте.

При определении границ бассейна сначала устанавливают ближайшие к водопропускному сооружению точки перегиба местности на трассе (выпуклые переломы). Эти точки будут началом и концом водораздельной линии. Другие точки водораздельной линии определяют аналогично, при этом учитывают, что водораздел идет всегда перпендикулярно горизонталям и от него вода должна стекать в противоположные стороны. При отсутствии необходимых карт или когда водосборы выражены неясно, а также при площади бассейна не менее 0,25 км2 надлежит производить съемку водосборов в натуре. Если местность открытая пересеченная и линии водоразделов ясно выражены, применяют съемку засечками. В этом случае на характерных точках водораздельной линии устанавливают вехи таким образом, чтобы их можно было видеть с двух или нескольких точек трассы. В этих точках устанавливается инструмент, который ориентируют по направлению трассы дороги. Последовательно визируя на выставленные вехи, замеряют углы между направлением трассы, принимаемой за базис, и визирными

лучами на веху. На каждую веху должны быть сделаны взгляды не менее чем с двух точек трассы. На плане, ориентируясь на направление трассы, проводят визирные линии. Если из-за рельефа и растительности на поверхности бассейна нельзя выполнить съемку указанным методом, применяют обход по водоразделам. При этом расстояние между вехами определяют лентой или шагомером, а углы поворота по румбам или азимутам, измеренными буссолью или гониометром. Если водораздел плоский и неясно выражен на поверхности, бассейн снимают ходами по тальвегам до водораздела. Измерив длины ходов и определив их направления, составляют план бассейнов. Площадь бассейна, очерченного по карте, определяется планиметром, палеткой или разбивкой бассейна

на простейшие геометрические фигуры.

В работе площадь водосбора определялась по топографической карте L-37-138.

Площадь водосборного бассейна, F = 15 км2.

Расчет максимальных расходов ведется по ливневому стоку и стоку талых вод. За расчетный принимается больший из них.

При расчетах малых мостов и труб расчетный расход характеризуют как расход с вероятностью превышения (ВП) расчетных паводков 

Категория дороги	I	II–III	IV–V
Вероятность превышения ВП, %	1	2	3

В зависимости от района проектирования наибольший расход заданной вероятности превышения (ВП) может сформироваться за счет ливневых или талых вод. Поэтому рассчитывают одновременно максимальные расходы ливневого стока и талых вод. В качестве расчетного принимают большее из найденных значений.

 

Расчет ливневого стока.

Qл=16,7*Кt*a*j*F           [1]

 

где 16,7 – коэффициент, учитывающий размерность величин в данной зависимости; αчас – интенсивность ливня часовой продолжительности, мм/мин, в зависимости от заданной ВП и ливневого района проектируемой дороги (прил. 1.); Kt – коэффициент перехода от интенсивности ливня часовой продолжительности к интенсивности ливня расчетной  продолжительности; α – коэффициент потерь стока, за- висит от вида грунта на водосборе; φ – коэффициент редукции, учитывающий неполноту стока, зависит от площади водосбора; F – площадь водосбора, км2

 

Qл=16,7*0,74*0,86*0,1*0.31*15=4,942

 

Общий объем ливневого стока определяют по формуле:

Wл=60000*               [1]

 

Wл=60000*=22263

 

Расчет стока талых вод.

 

Qт=,                        [1]

 

где Hp – расчетный слой суммарного стока, мм, той же ВП, что и искомый максимальный расход Qт; К0 – коэффициент дружности половодья; n – показатель степени; δ1 и δ2 – коэффициенты, учитывающие снижение расхода на бассейнах, зарегулированных озерами, залесенных и заболоченных.

Hp=ħ*Kp,

где – средний слой стока, определяемый по карте прил. 2 (для малых водосборов к значениям, снятым с карты, вводят поправочные коэффициенты: при холмистом рельефе и глинистых грунтах – 1,1; при равнинном рельефе и песчаных грунтах – 0,9); Кр – модульный коэффициент, значение которого определяют в зависимости от расчетной ВП, коэффициента вариации Сv и коэффициента асимметрии слоя Сs.

 

ħ=5*0,9=4,5                            [1]

 

Hp=27                                     [1]

 

Qт==0,72

 

Для безнапорных режима выполняться неравенство: ≤1,16  [1]

 

Ø=1,00м.

H=1,06м.

V=2,5

засыпка над плитами или звеньями труб до нижнего уровня одежды дороги

должна иметь толщину не менее 50 сантиметров.

Литературный список:

1. СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик»
2. ГОСТ 24547-81 «Трубы бетонные безнапорные»
3. ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»
4. СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги»