КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ ОТВОДА ВОДЫ С ПОВЕРХНОСТИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

ВВЕДЕНИЕ

Для автомобильных дорог России, особенно в последние годы, характерным является резкий рост интенсивности движения с преобладанием в транспортном потоке легковых автомобилей, что обусловливает возрастание требований к качеству проектирования, строительства и содержания автомобильных дорог и сооружений на них, а также необходимости доведения параметров и показателей качества до уровня мировых стандартов.

Тем не менее, некоторым вопросам, определяющим показатели транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, в частности, функционированию системы водоотвода, уделяется недостаточное внимание. Подобное отношение к вопросам организации поверхностного водоотвода с проезжей части автомобильных дорог приводит к снижению прочности дорожных одежд, нарушению устойчивости земляного полотна, сокращению межремонтных сроков дорог и искусственных сооружений, снижению уровня безопасности и удобства движения транспортных средств и загрязнению окружающей среды.

В отечественной практике проектирования исследования по разработке системы поверхностного водоотвода с проезжей части и разделительных полос на автомобильных дорогах I - III категорий были начаты в 1967 г. в СоюзДорПроекте. В результате этих исследований была разработана методика расчета и регулирования максимального поверхностного стока; обобщены все возможные схемы организации поверхностного водоотвода; создана типовая схема организации отвода воды с проезжей части и разделительных полос для дорог I - III категорий безбордюрного профиля, состоящая из дождеприемных колодцев, прикромочных продольных лотков, откосных телескопических лотков и водобойных устройств в концевых участках этих откосных лотков; разработаны мероприятия по отводу поверхностной воды от земляного полотна, при устройстве транспортных развязок и мостов, от подтопляемых насыпей и испытательных сооружений; разработаны мероприятия водоотвода по предотвращению эрозионных и оползневых процессов, а также по очистке сточных вод.

На основании этих исследований в 1976 г. и 1984 г. в СоюзДорПроекте были разработаны типовые решения по водоотводным сооружениям на внегородских автомобильных дорогах общей сети СССР [1]. Результаты этих исследований также составили основу типового проектирования водоотводных устройств и дорожных одежд.

В основу разработки схемы водоотвода с проезжей части автомобильных дорог были положены: ширина проезжей части и другие геометрические параметры дорог, регламентированные СНиП II-Д.5-72 «Автомобильные дороги», а также методология расчетов поверхностного стока с микробассейнов и ливневое районирование территории России и нынешних стран СНГ.

Мероприятия, разработанные в СоюзДорПроекте за период 1967 - 1984 гг., получили практическое применение на многих объектах дорожно-мостового строительства в России и за рубежом.

Так, проблема водоотвода на автомобильных дорогах впервые приобрела конкретную значимость для всего дорожного комплекса и стала представлять собой одно из основных направлений по исследованию, развитию и совершенствованию методологических разработок по организации системы дорожного водоотвода и очистки сточных вод.

Однако, несмотря на наличие методов типового обоснования инженерных решений по устройству поверхностного водоотвода, ряд вопросов как типового, так и индивидуального проектирования до сих пор нуждаются в углубленном изучении и обобщении накопленного опыта.

В современных условиях типовые решения по организации водоотвода с поверхности проезжей части автомобильных дорог и разделительных полос, представляющие собой жестко регламентированные однотипные конструкции и размеры как прикромочных, так и откосных лотков для дорог всех категорий и условий применения, не отвечают требованиям нормативного обеспечения транспортно-эксплуатационных показателей современных скоростных многополосных дорог и могут быть лишь основой для проведения последующих исследований, накопления опыта и его обобщения.

Водоотводные сооружения, построенные в прошлые годы, характеризовались различной степенью гидрологической обоснованности их функционирования и отсутствием систематичности методологических подходов к их выбору и назначению. За последние годы применения типовой схемы дорожного водоотвода были выявлены многочисленные случаи ее недостаточности. Это вызвано тем, что в нормативно-технической базе проектирования автомобильных дорог произошли значительные изменения и, в частности, взамен СНиП II-Д.5-72 в 1987 г. был введен в действие СНиП 2.05.02-85 [2].

На основании этого, а также в связи с необходимостью изучения результатов научных исследований, проведенных в последние годы, и требований современной нормативной базы на проектирование автомобильных дорог, целесообразным явилось проведение дополнительных исследований и обобщений имеющегося в России и за рубежом опыта проектирования систем дорожного водоотвода.

Научное обоснование различных систем организации отвода воды с поверхности автомобильных дорог является неотъемлемой частью их совершенствования. На основании этого требования далее приведены результаты исследований и систематизации принципиальных схем дорожного водоотвода и очистки сточных вод с точки зрения их целесообразности и применимости для различных климатических и геолого-гидрологических условий.

Рис. 2. Система организации поверхностного водоотвода на автомобильной дороге Москва - Ярославль - Вологда - Архангельск (1996 г.)

Рис. 3. Организация поверхностного водоотвода на одной из автомобильных дорог в Дмитровском районе Московской обл. (2000 г.)

В соответствии с этой схемой система поверхностного водоотвода на территории России и ряда зарубежных стран включает типовые железобетонные водосборные прикромочные и водосбросные откосные телескопические лотки, а также укрепленные водоотводные канавы.

На основе схемы 2 разработано множество различных водоотводных схем, одна из которых была применена в 1994 г. на трансконтинентальной автомагистрали «Принц» в Гвинее (рис. 4). Схема отвода воды с проезжей части автомобильной дороги была разработана в СоюзДорПроекте и включала сбор поверхностного стока в железобетонные прикромочные лотки прямоугольного очертания и дальнейший его сброс в водоприемные колодцы и на прилегающую территорию. Подобная схема была обусловлена прохождением автомобильной дороги в сильно пересеченной местности в выемках и насыпях с минимальными высотами, что создало определенные сложности в выборе и назначении схемы поверхностного водоотвода.

Такая же схема отвода воды, включающая железобетонные прикромочные прямоугольные лотки, была применена в 1971 г. в Афганистане на автомобильной дороге Кундуз - Файзабад (рис. 5, а).

Рис. 4. Организация поверхностного водоотвода на трансконтинентальной автомагистрали «Принц» в Гвинее (1994 г.)

На отдельных участках дорога был установлен лоток с боковой частью, заменяющей бордюр, с прорезями по 20 см через каждый метр (рис. 5, б).

Рис. 5. Система организации поверхностного водоотвода на автомобильной дороге Кундуз - Файзабад (Афганистан) с водосбросными лотками: а - прямоугольного поперечного сечения; б – трапецеидального поперечного сечения; 1 - проезжая часть; 2 - прорези по 20 см через 1 м; 3 - тротуар; 4 - основание из гравийного материала

Одной из разновидностей схемы 2 является система поверхностного водоотвода, применяемая на участках невысоких насыпей в Индии [4]. Эта система включает устройство цементобетонных берм, водосливов переменного сечения и открытых откосных лотков треугольного сечения (рис. 6, а). При этом откосы насыпи укрепляются засевом трав, а в нижнем бьефе откосных лотков устраивается бетонный зуб. На затяжных участках с постоянным продольным уклоном возможно устройство водослива с расширенным поперечным сечением и открытого лотка треугольного поперечного сечения, располагаемого на откосе под определенным углом (рис. 6, б).

Рис. 6. Система поверхностного водоотвода с устройством откосных лотков треугольного сечения на автомобильной дороге в Индии:

а - переменного сечения; б - с расширенным поперечным сечением

Схема 3. Характеризуется свободным стеканием воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги к бордюрам, располагаемым с обеих сторон проезжей части, далее в открытые откосные водосбросные лотки, располагаемые через определенные расстояния друг от друга, затем в водоотводные укрепленные русла, очистные сооружения, закрытую канализацию или на прилегающую территорию. Эта схема получила широкое применение при реконструкции МКАД, на внегородских автомобильных дорогах I - II категорий, городских мостах, путепроводах и улицах, а также дорогах промышленных предприятий (рис. 7).

Рис. 7. Система организации поверхностного водоотвода на участках автомобильной дороги Рублево-Успенское шоссе (1998 г.):

а - с шести полосным движением; б - с раздельными проезжими частями

Одной из разновидностей является схема, при которой поверхностные воды, стекающие по проезжей части автомобильной дороги в предбордюрное пространство, сбрасываются в дождеприемные колодцы, далее в закрытую ливневую канализацию и на очистные сооружения. Дождеприемные колодцы располагаются непосредственно у бордюра в плоскости проезжей части или в плоскости бордюра, кроме того, возможно одновременное устройство дождеприемников в плоскости проезжей части и бордюра. Такая схема широко применяется в городах и на участках подходов к путепроводам и мостам.

В городских условиях дождеприемные колодцы располагаются непосредственно в покрытии автомобильной дороги в переломных точках вогнутого продольного профиля и вдоль бордюрного камня (рис. 8, а), а также под тротуарами (рис. 8, б).

Рис. 8. Система организации поверхностного водоотвода на городских автомобильных дорогах:

а - в Австрии; б - в Германии;

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И СООРУЖЕНИЯ ДОРОЖНОГО ВОДООТВОДАМ ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИХ УСТОЙЧИВОСТИ

Согласно схеме 1, отвод поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог производится по обочинам и откосам земляного полотна в кюветы, водоотводные канавы и резервы.

Во избежание проникания воды в нижележащие конструктивные слои дорожной одежды необходимо обеспечивать своевременный отвод воды с поверхности обочин. Это достигается устройством поперечного уклона обочин, величина которого регламентирована в нормативных документах, и укреплением, что позволяет практически полностью исключить деформации поверхности от заезда транспортных средств и фильтрацию поверхностных вод в дорожное полотно.

Объем фильтрации воды в слои дорожной одежды зависит не только от ширины и уклона обочины, но также от количества ливневых осадков в районе проложения автомобильной дороги и фильтрационной способности материалов укрепления обочин. Широкое практическое применение получили укрепление обочин засевом трав, фракционированным щебнем, черным щебнем.

Наиболее благоприятным решением с целью обеспечения устойчивости всей дорожной конструкции является устройство обочин с укреплением на всю ширину по типу основной проезжей части, однако оптимальную конструкцию укрепления необходимо назначать на основе результатов технико-экономического сравнения различных вариантов конструкций укреплений и наличия местных материалов в районе строительства.

Разрушающему воздействию стекающих поверхностных вод и дождевых осадков подвержены не только обочины, но и откосы земляного полотна автомобильной дороги. Для защиты откосов от разрушения производится их укрепление засевом трав, тяжелыми грунтами, органическими вяжущими, сборными бетонными конструкциями, габионами, конструкциями с применением георешетки и т.д. [7, 8].

Область применения различных способов укрепления обочин и откосов земляного полотна автомобильных дорог регламентируется типовыми проектными решениями, требованиями нормативных документов и методическими рекомендациями, которые учитывают целесообразность и эффективность применяемого укрепления в конкретном районе строительства.

Поверхностные воды, притекающие к подошве откосов дорожного полотна, в случае прохождения автомобильной дороги в насыпях и полунасыпях предусматривается отводить кюветами, лотками, продольными и поперечными водоотводными канавами, осушительными канавами или резервами; в выемках и полувыемках - кюветами или лотками. Отвод поверхностных вод с прилегающих к насыпям и полунасыпям склонов и откосов выемок и полувыемок осуществляется водоотводными нагорными и забанкетными канавами, испарительными бассейнами, поглощающими колодцами, закрытой ливневой канализацией и водоперепускными трубами.

Поверхностные воды, стекающие с покрытия проезжей части автомобильной дороги, обочин и откосов, аккумулируются у подошвы дорожного полотна, затем по укрепленным руслам сбрасываются на очистные сооружения и далее - в пониженные места рельефа, имеющие выход в речную систему или к пересекаемым логам и водотокам, входным и выходным руслам водопропускных сооружений.

Выпуск воды из водоотводных канав, кюветов и лотков в пониженные места рельефа местности допускается при условии, что это не вызовет заболачивания местности и застоя воды у прилегающего земляного полотна. В случае пересечения водоотводными сооружениями территории, где инфильтрация поверхностного стока в грунт угрожает устойчивости откосов выемок, основания земляного полотна и прилегающей к нему территории водоотводные канавы, кюветы, лотки и резервы рекомендуется устраивать с соответствующей гидроизоляцией, а поверхность слоя гидроизоляции укреплять от размыва и разрушения с учетом гидравлических характеристик потока.

Расчетные параметры водоотводных канав и сооружений рекомендуется назначать не менее нормативных значений, однако необходимо учитывать конкретные проектные параметры земляного полотна и рельеф местности.

Как правило, кюветы устраиваются с поперечным сечением трапецеидальной формы, однако в ряде случаев допускается устраивать кюветы треугольного и прямоугольного сечения. Минимальное сечение кюветов рекомендуется проверять на пропуск расчетного расхода воды и при необходимости увеличивать его размеры за счет углубления при сохранении минимальной ширины по дну.

Проектирование водоотводных канав осуществляется в следующем порядке: на основании результатов изысканий и, исходя из типа, свойств и состояния грунтов, притока поверхностных вод, выбирается наиболее рациональное поперечное сечение канавы; производится гидравлический расчет канавы; назначаются наиболее экономически и экологически целесообразные продольные уклоны и соответствующие им скорости течения воды; в соответствии с расчетными скоростями течения воды назначаются типы укрепления дна и откосов канав на различных участках их продольного профиля. При значительных скоростях течения воды в канавах дополнительно прорабатывается вопрос о конструкциях водогасящих устройств и типах укрепления выходных участков канав.

Оптимальные продольные уклоны канав назначаются, исходя из условия протекания воды, скорость которой не превышает величину неразмывающей скорости для данного грунта. Зачастую рельеф местности не позволяет выдерживать продольный уклон, не требующий укрепления канавы, поэтому в таких случаях рекомендуется устраивать короткие участки с максимально допустимыми уклонами и соответствующим укреплением, а между ними - вставки с продольными уклонами, значения которых не требуют применения укреплений. Для продольных канав, не имеющих укрепления, скорость течения воды по условиям предотвращения заиливания должна приниматься не менее 0, 3 м/с.

Согласно нормативным требованиям [2], дно водоотводных канав должно иметь продольный уклон не менее 5‰, в исключительных случаях - не менее 3‰.Водоотводные канавы выемок рекомендуется устраивать с продольными уклонами, величины которых равны продольным уклонам оси земляного полотна. В том случае, если продольные уклоны автомобильной дороги в выемке составляют значения менее 2‰, кюветы устраиваются с продольными уклонами не менее 2‰ с выпуском воды в одну или обе стороны выемки.

Конструкции укреплений водоотводных канав и кюветов должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость всей дорожной конструкции и удобство при содержании в период эксплуатации. Кроме того, укрепление необходимо производить в строгом соответствии с типовыми конструкциями и нормативными требованиями, а также с учетом максимального использования местных материалов и механизмов.

Практическое применение получили типовые конструкции укреплений водоотводных канав щебнем с засевом трав на откосах (рис. 10, а), сборными бетонными плитами (рис. 10, б), кюветными сборными лотками, торкретбетоном, монолитным бетоном, бетонными сегментами (рис. 10, в), асфальтобетонными плитами и песчаным асфальтобетоном.

а)

б)

в)

Рис. 10. Типы укреплений кюветов и водоотводных канав:

а - щебнем и засевом трав; б - сборными бетонными плитами; в - бетонными сегментами

Укрепление водоотводных канав щебнем слоем 8 - 10 см с засевом многолетних трав на откосах применяется в районах с умеренным и влажным климатом при скорости течения воды в канаве не более 1 м/с. В случае, когда скорость течения воды в канаве не превышает значение 0, 5 м/с, допускается укрепление дна водоотводных канав засевом трав.

Сборные бетонные плиты используются для укрепления водоотводных и нагорных канав, а также кюветов при скоростях течения воды до 3, 5 м/с. Они изготавливаются в заводских условиях и имеют прямоугольную форму со следующими! размерами: для укрепления откосов крутизной 1: 1, 5 и дна водоотводных канав - 0, 69× 1, 05× 0, 08 м; для укрепления откосов крутизной 1: 1 и дна кюветов - 0, 49× 0, 85× 0, 08 м.

При скорости течения воды не более 2 м/с поверхности дна и откосов кюветов укрепляются торкретбетоном. Укрепление торкретбетоном не допускается в условиях пылеватых и лессовидных суглинков, пучинистых, засоленных и малоустойчивых грунтов, а также на оползневых участках, в условиях сурового климата и агрессивной среды. Данный тип укрепления обладает малой несущей способностью и требует предварительного тщательного выравнивания укрепляемой поверхности.

В районах строительства с благоприятными климатическими, гидрологическими и геологическим условиями для укрепления откосов и дна водоотводных канав при скорости течения воды в них до 3, 5 м/с применяется монолитный бетон, однако подобный способ укрепления является достаточно трудоемким.

. В зарубежных странах широкое использование получило укрепление водоотводных канав бетонными плитами, изготавливаемыми в заводских условиях и имеющими форму трубчатого сегмента толщиной 7 - 8 см, хорда которого равна 100 см.

В прежние годы в качестве укреплений кюветов, нагорных и водоотводных канав на опытных участках применялись асфальтобетонные плиты, однако они не получили дальнейшего широкого практического использования из-за повышенного трещинообразования, дефицита битума и необходимости применения при их приготовлении канцерогенных веществ (дегтя, жировых гудронов и т.п.).

В Московской области на пойменных участках до настоящего времени применяется укрепление откосов земляного полотна автомобильных дорог и резервов песчаным асфальтобетоном. Подобная конструкция является водонепроницаемой и по своим характеристикам в условиях подтопления превосходит укрепление из сборных бетонных плит.

Кроме вышеуказанных способов укреплений водоотводных, нагорных канав и кюветов применяются лотки-желобы, железобетонные прямоугольные и рамные лотки, длинномерные телескопические лотки, которые являются сборными и изготавливаются в заводских условиях. Эти конструкции рекомендуется применять в том случае, когда в районе строительства автомобильной дороги преобладают слабые, водонасыщенные грунты; необходимость увеличения поперечных размеров кюветов приводит к значительному объему земляных работ; автомобильная дорога I - II категорий проходит в насыпи высотой более 4 м с затяжным продольным уклоном более 30‰, а также в пониженных точках вогнутых кривых продольного профиля; автомобильная дорога проходит через населенные пункты; необходимы перехват и понижение уровня грунтовых вод.

Не допускается применение открытых лотков в качестве укреплений водоотводных канав в пылеватых грунтах в условиях сурового климата из-за возможности их быстрой) разрушения в результате многократного сезонного промерзания и оттаивания.

Сбор поверхностных вод, согласно схеме 2, осуществляется в открытые прикромочные лотки, которые устраиваются на стыке кромки проезжей части и обочины, при этом обочине придается уклон в сторону проезжей части. Прикромочные лотки выполняются монолитными или из сборных элементов различного поперечного сечения.

Наибольшее распространение на территории России получили типовые сборные прикромочные лотки треугольного поперечного сечения, разработанные в СоюзДорПроекте (рис. 11а, б).

Для удобства установки в процессе строительства в ряде случаев выпускаются прикромочные лотки треугольного поперечного сечения с выступами (рис. 11, в).

Кроме типовых прикромочных конструкций, на автомобильных дорогах применяются водосборные лотки эллипсоидного (рис. 11, г), круглого (рис. 11, д, е), трапецеидального (см. рис. 5, б) и прямоугольного поперечных сечений (см. рис. 5, а).

В ряде случаев для повышения пропускной способности в прикромочных лотках через определенные расстояния устанавливаются дождеприемные колодцы, однако такой способ организации поверхностного водоотвода не получил широкого практического применения на территории России из-за трудоемкости содержания в эксплуатационный период. Подобным недостатком содержания обладает и прикромочный щелевой закрытый водосборный лоток круглого поперечного сечения, использование которого распространено в ряде зарубежных стран.

Широкое применение на зарубежных автомобильных дорогах получил метод устройства асфальтобетонных водоотводных лотков одновременно с укладкой покрытия проезжей части. Лоток шириной 75 см и глубиной 5 см устраивается с помощью асфальтоукладчика, оборудованного дополнительными трамбующим и вибрационным брусьями соответствующего профиля.

В соответствии со схемой 3, поверхностные воды с покрытия аккумулируются в предбордюрном пространстве, образующемся на стыке кромки проезжей части и бордюрного камня. Форма поперечного сечения предбордюрного пространства определяется поперечным профилем проезжей части и в большинстве случаев имеет треугольное, реже - криволинейное очертание.

Марка блока	А, мм	В, мм	С, мм	D, мм	Марка блока	А, мм	В, мм	С, мм	D, мм
Б-1-24-100					Б-2-22-40
Б-1-22-75					Б-2-20-40
Б-1-20-75					Б-2-20-50
Б-1-20-50					Б-2-18-25
Б-1-18-50

Рис. 11. Прикромочные водосборные лотки:

а, б - типовые блоки, разработанные в СоюзДорПроекте, и их типоразмеры; в - с выступами; г - эллипсоидного поперечного сечения; д - круглого поперечного сечения; е - круглого поперечного сечения, разработанный в СоюзДорПроекте

Для обеспечения своевременного отвода поверхностных стоков проезжей части необходимо придавать как можно больший поперечный уклон, учитывая условия безопасности движения транспортных средств. В случае невозможности выполнения этого условия поперечный уклон целесообразно увеличивать непосредственно у бордюра на ширине 1 - 1, 5 м, придавая сечению предбордюрного пространства полигональное очертание.

В России широкое практическое применение на магистральных автомобильных дорогах, МКАД и городских улицах получили цементобетонные бордюры (рис. 12) длиной 1 и 3 м, устанавливаемые на бетонное основание.

Рис. 12. Типовые (а, б) бордюрные блоки

В ряде зарубежных стран установка бордюрного камня на автомобильных дорогах производится на бетонное основание с обязательным устройством упора из двух рядов силикатного кирпича. В некоторых случаях для дополнительной защиты участка стыка проезжей части и бордюрного камня от разрушения предбордюрное пространство выполняется из клинкера.

В последние годы в Германии на автомобильных дорогах часто устраиваются водонаправляющие бордюры высотой 12 - 15 см плавного поперечного профиля, выполненные из асфальтобетонной смеси определенного состава [9].

На рис. 13 представлены цементобетонные и асфальтобетонные бордюры, бордюры-лотки и борта на обочинах, применяемые на автомобильных дорогах в ряде зарубежных стран. Зачастую при реконструкции автомобильной дороги с цементобетонным покрытием требуется устройство нового асфальтобетонного покрытия и системы поверхностного водоотвода. В этом случае в существующее цементобетонное покрытие устанавливаются стержни арматуры и устраивается монолитный бордюр (рис. 14).

Рис. 13. Бордюры и бордюры-лотки, применяемые в зарубежных странах:

Рис. 14. Монолитный бордюр; 1 - новое покрытие; 2 – стержень арматуры; 3 - существующее бетонное покрытие

На отдельных участках МКАД при реконструкции была установлена новая система сбора и отвода поверхностных стоков с проезжей части, включающая парапетное ограждение на обочине и длинномерные телескопические лотки Б-7 (рис. 15).

Рис. 15. Система сбора и отвода поверхностных вод на МКАД, включающая парапетное ограждение на обочине и открытые телескопические лотки Б-7 (1999 г.): 1 - парапетное ограждение; 2 - телескопический лоток Б- 7

Для увеличения скорости отвода воды с поверхности покрытия в настоящее время как в России, так и за рубежом на автомагистралях, подходах к мостам и путепроводам, а также городских улицах широко применяются подземные ливневые стоки с отводом воды за пределы земляного полотна. Существуют три типа дождеприемных колодцев: с горизонтальным отверстием (рис. 16, а), вертикальным отверстием (рис. 16, б) и комбинированный тип (рис. 16, в). На внегородских автомобильных дорогах устанавливаются дождеприемные колодцы с горизонтальным отверстием, а в городских условиях находят применение все три типа дождеприемников. Типы дождеприемных решеток назначаются в соответствии с требованиями ГОСТ 26008-83 [10].

Решающую роль в своевременности отвода поверхностных стоков при такой схеме организации водоотвода выполняют пропускная способность дождеприемных колодцев и правильность их установки через определенные расстояния друг от друга.

Рис. 16. Типы дождеприемных колодцев: а - с горизонтальным отверстием; б - с вертикальным отверстием; в - комбинированный

В последнее время в зарубежных странах ведутся исследования и разрабатываются новые типы дождеприемных колодцев и решеток, которые обладают не только повышенной пропускной способностью, но и высокой износостойкостью. Так, в Германии в 2000 г. была разработана решетка дождеприемного колодца, предназначенная для автомобильных дорог и тротуаров и выполненная из нержавеющей стали [11]. Данная решетка имеет углы из износостойкой пластмассы, что значительно снижает уровень шума при наезде на нее автомобиля, обладает хорошей пропускной способностью и повышенной коррозионной стойкостью (рис. 17).

Рис. 17. Дождеприемная решетка, разработанная в Германии (2000 г.):

Тротуар; 2 - съемная верхняя часть блока; 3 - отверстие для пропуска воды; 4 - проезжая часть; 5 - участок миграции воды; 6 - цементный раствор; 7 - стенка бордюрного блока; 8 - бетонное основание; 9 – цементобетон

Рис. 20. Откосные телескопические лотки:

Рис. 23. Укрепление нижнего бьефа откосного водосбросного лотка бетонными блоками на автомобильной дороге Яхрома - Красная Горка в Дмитровском районе Московской области: 1 - блок Б-9; 2 - блок Б-6 (Б-7); 3 - блок Б-8; 4 - блок Б-5

Для пропуска под автомобильной дорогой поверхностных стоков, поступающих из кюветов, и отвода воды с бессточных площадей, съездов транспортных развязок, кольцевых автотреков и полигонов часто применяются круглые железобетонные трубы, водоперепускные прямоугольные железобетонные лотки, асбестоцементные трубы и дренажные призмы. В этом случае режим протекания воды в трубах принимается безнапорным в связи со стесненностью условий и небольшими сбросными расходами. Допускается принимать полунапорный режим протекания только для водопропускных труб при пропуске расхода требуемой ВП и наличии фундаментов труб.

Диаметр водопропускных труб принимается не менее 1, 0 м, а при ее длине свыше 20 м - не менее 1, 25 м.

Рис. 24. Укрепление нижних бьефов откосных водосбросных лотков на МКАД:

а - монолитным бетоном с устройством растекателя; б - монолитным бетоном и щебнем крупных фракций: 1 - монолитный бетонный упор 2, 1× 0, 5× 1, 72 м; 2 - монолитный бетон В15, h = 0, 1м; 3 – бетонный растекатель 0, 2× 0, 2 м; 4 – укрепление щебнем

На автомобильных дорогах II - V категорий допускается применение труб диаметром 1, 0 м при длине свыше 30 м и 0, 75 м при длине свыше 15 м. На съездах в пределах транспортных развязок применяются трубы диаметром 0, 5 м, а в городских условиях трубы диаметром 0, 5 м допускается применять с обязательным устройством ограждающих металлических решеток, прикрывающих входной оголовок и задерживающих мусор перед трубой.

Водопропускные трубы необходимо устраивать в соответствии с типовыми проектами, выполнять укрепление входных и выходных русел и устраивать гасители.

Основное назначение водогасящих устройств (перепадов, водобойных колодцев, уступов, стенок, быстротоков и рассеивающих трамплинов) состоит в гашении на коротком участке кинетической энергии водного потока до размеров, не угрожающих опасности размывов искусственного водоотводного русла или мест выброса воды на прилегающую территорию.

В настоящее время в практике проектирования отсутствуют типовые схемы и конструкции многоступенчатых перепадов, что является существенным недостатком развития типового проектирования.

Многоступенчатые перепады колодезного типа рекомендуется применять при сбросе воды из водоотводных и нагорных канав, кюветов и других водопропускных сооружений при затяжных уклонах и расходах воды более 1 м³/с (при сбросе воды в овраги, лога и русла водотоков).

Длина колодцев, их количество, расчетные глубины, скорости течения воды, высоты их стенок определяются индивидуальными гидравлическими расчетами в зависимости от величин расхода воды, разницы высот верхнего и нижнего бьефов, высоты и количества ступеней перепада, формы и размеров подводящих и отводящих водоотводов, скорости течения, глубин воды и уклонов в подводящем русле.

Для сброса воды из нагорных и водоотводных канав, кюветов и водоперепускных труб на косогорах применяются быстротоки, которые устраиваются в подводящих и отводящих руслах водопропускных сооружений.

Как правило, быстротоки устраиваются с примыканием к отводящим руслам с уклоном меньше критического, что вызывает в водном потоке переход из бурного состояния в спокойное через гидравлический прыжок.

Для перевода водного потока из бурного состояния в спокойное на более коротком участке в конце быстротока устанавливаются водобойные сооружения (колодцы, стенки, уступы).

В настоящее время применяются три типа гасителей энергии водного потока: ребро в конце укрепления; гаситель ЦНИИСа в виде раструба с одной или двумя водобойными стенками; стенка в раструбном оголовке в сочетании с ребром в конце укрепления. Гасители в виде ребра в конце укрепления в основном уменьшают размыв за сооружением, однако практически не снижают скорости водного потока.

Для пропуска воды через дорожное полотно, сброса воды из нагорных канав на косогорах, укреплении оврагов и т.д. применяется сопряжение водоотводных устройств в виде шахтного колодца, который выполняет функцию гасителя энергии водного потока между верховыми и низовыми сооружениями. Шахтные водосбросы являются наиболее приемлемыми конструкциями в стесненных условиях и при разнице высот между верховой и низовой стороной косогора более 5 м.

Отверстие шахтного колодца назначается на основании гидравлического расчета и с учетом удобства его очистки от мусора и каменного материала. Шахтные водобойные колодцы целесообразно устраивать в местах отсутствия наледеобразования, так как из-за очень низких температур возможно замерзание воды и образование льда в колодце, удаление которого сопряжено с определенными трудностями.

Для закрытой ливневой канализации, устраиваемой на автомобильных дорогах, в качестве поперечных водоперепускных сооружений применяются асбоцементные трубы диаметрами 400 и 500 мм, предназначенные для сброса воды из дождеприемных колодцев в отводной коллектор.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Одной из основных задач повышения технического уровня автомобильных дорог, безопасного движения по ним и их экологического функционирования является обеспечение своевременного и целенаправленного сбора и отвода воды с поверхности автомобильных дорог и последующая ее очистка от загрязнений.

В разрешении этой проблемы особое место занимают исследования, направленные на совершенствование методологической базы проектирования и расчета систем поверхностного водоотвода с целью разработки оптимальных проектно-строительных решений и ремонтно-восстановительных мероприятий.

Несмотря на наличие значительного числа разработок систем организации поверхностного водоотвода с автомобильных дорог, эти исследования, особенно в последние годы, имеют особую актуальность. Так, существует необходимость совершенствования отдельных методик расчета максимального дождевого стока с техногенных поверхностей; проведения натурных наблюдений за работой различных водоотводных сооружений и учета расхода проскока мимо откосных водосбросных лотков и дождеприемных колодцев; изучения особенностей выпадения дождевых осадков и уточнение расчетных ливневых характеристик поверхностного стока; учета влияния хозяйственной деятельности человека

12 3 4 5 Следующая ⇒