Водопропускные сооружения различного назначения с использованием малопролетных арочных засыпных железобетонных мостов в сборном исполнении

УДК 625.745.21

Приведен сравнительный анализ конструктивных и технологических решений различных типов водопропускных сооружений, устраиваемых в насыпях автомобильных и железнодорожных дорогах, а также гидротехнических обьектов различного назначения. Показано преимущество малопролетных засыпных арочных сборных конструкций по сравнению с многорядным расположением труб по параметрам водопропускной способности и эксплуатационной надежности в паводковый период.

Ключевые слова: гидротехническое сооружение, водопропускная труба, арочные конструкции, сборные сегменты, пропускная способность, паводковый период.

Водопропускные системы различого типа (трубы круглого, прямоугольного сечений и малые засыпные мосты арочного очертания), предназначенные для постоянного или периодического пропуска через них различных объектов природных вод, очень широко применяются в различных земляных сооружениях, таких как насыпи автомобильных и железных дорог, дамбы прудов и других малых гидротехнических конструкций. При этом максимальный объем протекающей сквозь них воды приходится, как правило, на весенний, паводковый период, а минимальный - на летние дождливые месяцы, за исключением временных периодов с большим количеством дождевых осадков, когда их пропускная способность приближается к максимальным паводковым показателям.

В настоящее время в связи со значительным увеличением объемов и ускорением темпов дорожного и гидротехнического строительства перед предприятиями строительной индустрии и подрядными строительными организациями остро встает задача резкого увеличения количества строящихся и реконструируемых водопропускных сооружений при одновременном повышении их эксплуатационной надежности и долговечности. Актуальность данной задачи осложнятся еще и тем обстоятельством, что большинство водопропускных сооружений, построенных еще в советский период, находятся в аварийном состоянии, хотя и имеются отдельные положительные примеры, когда каменные и кирпичные водопропускные конструкции арочного очертания после не одной сотни лет эксплуатации находятся в работоспособном состоянии.

Анализ эксплуатации водопропускных сооружений на объектах дорожного хозяйства Республики Башкортостан, как для региона, наиболее характерного для средней полосы России по климатическим условиям (где периодически чередуются временные периоды как собильным паводком, так и многомесячной засухой), со значительным количеством водопропускных сооружений, проложенных через почти три сотни ручьев и малых рек на автодорогах всех категорий, позволяет дать определенную сравнительную оценку основных типов водопропускных систем, прежде всего, в части их технологичности и эксплуатационной надежности [1, 6].

Несмотря на то, что самым массовым, дешевым и технологичным конструктивным решением для пропуска воды через дорожную насыпь или земляную дамбу является водопропускная труба в металлическом или железобетонном исполнении, к сожалению, ее нельзя рекомендовать к массовому использованию в современном строительстве из-за трудно6 разрешимых проблем гидротехнического и эксплуатационного характера. Первая проблема касается долговечности стальных труб: коррозионной стойкости обычных сталей строительного назначения недостаточно, так как трубы эксплуатируются в условиях влажной среды и знакопеременных температур, о чем свидетельствуют очень затратные ремонтно-восстановительные мероприятия для многочисленных сооружений, построенных еще в 1950-1980-е годы.

Более современные конструктивные решения стальных труб, появившиеся в 2000-е годы, с использованием оцинкованных стальных профилей и болтовых соединений, хотя частично и лишены этого недостатка (рис. 1), но, как показывает даже недолгая практика их эксплуатации, обладают недостаточной жесткостью, а использование толстостенных профилей из нержавеющей стали даже не рассматривается по экономическим соображениям. Известно, что даже обычный железобетон более долговечный и экономичный материал, чем сталь [3], тем более современный, высокопрочный бетон нового поколения - сталефибробетон, поэтому звенья водопропускных железобетонных труб диаметром 1,0 и 1,5 м (рис. 2) наиболее массово применяются в дорожном и гидротехническом строительстве, начиная с 1980-х годов. Однако основной и практически неразрешимой проблемой является их недостаточная пропускная способность и даже многорядное (двухрядное и трехрядное) расположение (рис. 3), как показывает несложный гидравлический расчет [6], при возникновении затора из плывущих кустарников, не говоря уже о небольших поваленных деревьях, что неизбежно в паводковый период, зачастую приводит к размыванию всей дорожной насыпи или дамбы со всеми вытекающими катастрофическими последствиями.

Следовательно, для пропуска значительных объемов природных вод в паводковый или дождливый период наиболее рациональной конструкцией является возведение в самой насыпи сооружения арочного очертания с пролетом от 3 до 9 м, а при больших пролетах устраиваются дорогостоящие мосты (как правило, это практикуется на средних и крупных реках).

Несомненным преимуществом данного решения по сравнению с трубами является возможность многократного увеличения пропускной способности практически без опасения возможных заторов от кустарниковой и даже древесной растительности (рис. 4). Однако, как показала практика дорожного строительства, внедрение данной прогрессивной конструкции столкнулось с рядом трудностей технологического характера, которые очень сложно решать подрядным дорожным организациям, не имеющим на своей производственной базе соответствующей техники (растворо-бетонных узлов, специальных агрегатов для наклонного погружения) и опыта проведения сложных свайных, опалубочных монолитных работ, а дополнительное привлечение мостовых субподрядных организаций лишь многократно увеличивает стоимость проекта [2].

За последние годы специалистами ОАО «Башкиравтодор» и кафедры строительных конструкций УГНТУ разработано и внедрено в практику республиканского дорожного строительства новое техническое решение, включающее в себя сегменты железобетонной арки пролетом 4 и 6 м совместно с фундаментной плитой затяжкой [2, 5, 7].

Как показала практика возведения данных конструкций в Бураевском и Мишкинском районах Республики Башкирия, использование плиты затяжки позволяет полностью отказаться от специальной сваебойной техники по устройству наклонных свай (вертикальные сваи без особых проблем можно погружать в отверстия плиты затяжки стандартными сваебойными агрегатами) и проведения сложных, дорогостоящих опалубочных и монолитных работ.

Эксплуатация данных сооружений, в том числе и с обильным паводковым периодом в прошлый год, подтвердила не только их технологичность, но и высокую эксплуатационную надежность, что открывает перспективу для их расширенного использования.

Литература:
1. Недосеко И.В., Бабков В.В., Дистанов Р.Ш. Сталефибробетонные конструкции для дорожного строительства Республики Башкортостан // Проблемы строительного комплекса России. Материалы международной научно- технической конференции. М.: 2012. С. 37- 41.
2. Бабков В.В., Недосеко И.В., Аминов Ш.Х., Дистанов Р.Ш. Водопропускные трубы и малопролетные засыпные арочные мосты на основе сталефибробетона в автодорожном строительстве // Бетон и железобетон. 2009. № 2. С. 4-6.
3. Аминов Ш.Х., Струговец И.Б., Климов В.П., Бабков В.В. Водопропускные трубы для автомобильных дорог из сталефибробетона // Строительные материалы. 2003. № 10. С. 21-22.
4. Раянова А.Р., Недосеко И.В. Использование сборных железобетонных элементов арочного очертания в малых водопропускных сооружениях / сб. Проблемы сохранения и преобразования агроландшафтов. 2016. С. 232- 235.
5. Бабков В.В., Недосеко И.В., Дистанов Р.Ш., Ивлев М.А., Федотов Ю.Д., Струговец И.Б., Латыпов М.М. Сталефибробетон в производстве изделий и конструкций дорожного назначения // Строительные материалы. 2010. № 10. С. 40-45.
6. Гайсин А.А. Совершенствование формы проточной части гидродинамических регуляторов расхода// Природообустройство. 2015. №2. С. 64-68.
7. Абдуллина А.Ф., Мустафин Р.Ф., Раянова А.Р. Причины возникновения размывов берегов // сб. Проблемы сохранения и преобразования агроландшафтов. Башкирский государственный аграрный университет. Уфа. 2016. С. 280-282.

Water passage facilities of different purposes with the of short-span arch filling reinforced concrete abricatedbeidges

Comparative analysis of constructive and technological solutions of various types of culverts made in bulk road and rail road and hydraulic engineering objects of different purposes has been done. The advantage of short-span filling arch prefabricated structures in comparison with the multirow arrangement of pipes in the parameters of culvert capacity, operational reliability during the flood period.

Keywords: waterworks, culvert, arch structures, prefabricated segments, carrying capacity, flood period.

Nedoseko Igor Vadimovich, doctor of technical Sciences, Professor, leading researcher, Bashkir branch of the fsbi «Russian scientific6 research Institute of complex use and protection of water resources», Russia, 450097, Republic of Bashkortostan, Ufa, Bessonov's street, d. 27. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Rayanova Angelica Romanovna, assistant, lecturer of the Department of environmental engineering, construction and hydraulics, of the «Bashkir state agrarian University», 450089, Ufa, street of 50 years of October, 34. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Kotliarov Damir Nailevich, candidate of technical Sciences, associate Professor, Deputy Dean of the faculty of natural resources and construction; of the «Bashkir state agrarian University», 450089, Ufa, street of 50 years of October, 34. E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Mustafin Radik Glusovich, candidate of agricultural Sciences, associate Professor, Dean of the faculty of natural resources and construction; of the «Bashkir state agrarian University», 450089, Ufa, street of 50 years of October, 34. E-mail: МАдрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

Журнал «Вода Magazine», №10 (122), 2017 г.