Общие положения

Водопропускные трубы являются одним из наиболее распространённых типов искусственных сооружений на автомобильных и железных дорогах․ Они предназначены для пропуска воды постоянных и временных водотоков под насыпью дороги, обеспечивая сохранность земляного полотна и безопасность движения транспорта․

Настоящее методическое пособие содержит рекомендации по разработке проектов водопропускных труб под насыпями дорог, рассматривает вопросы индивидуального проектирования, выбора конструкций, гидравлических расчётов и технологии строительства․

Нормативная база

При проектировании и строительстве водопропускных труб следует руководствоваться следующими документами:

• ОДМ 218․2․001-2009 — Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учётом региональных условий (дорожно-климатических зон);
• СП 445․1325800․2018 — Водопропускные трубы и системы водоотвода в районах вечной мерзлоты․ Правила проектирования;
• ВСН 176-78, Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб;
• ГОСТ 32871-2014 — Дороги автомобильные общего пользования․ Трубы дорожные водопропускные․ Технические требования;
• ГОСТ 21924․0 — плиты железобетонные для покрытий автомобильных дорог (при устройстве пандусов и укреплений);
• типовые проектные решения и серии на сборные железобетонные элементы труб․

Классификация водопропускных труб

По материалу

• Железобетонные — наиболее распространённый тип, изготавливаются из сборных круглых или прямоугольных элементов;
• Бетонные — применяются при малых расходах воды;
• Металлические гофрированные (ЛМГ), собираются из гофрированных листов, эффективны в сейсмических районах и на слабых грунтах;
• Полимерные — современный тип труб, отличающийся малым весом и коррозионной стойкостью․

По форме поперечного сечения

• круглые;
• прямоугольные (коробчатые);
• овальные;
• арочные․

По режиму работы

• безнапорные — труба работает неполным сечением;
• полунапорные, входное оголовок затоплен, но в трубе сохраняется свободная поверхность потока;
• напорные — труба работает полным сечением по всей длине․

Исходные данные для проектирования

Для разработки проекта водопропускной трубы необходимо выполнить инженерные изыскания и собрать следующие данные:

1. топографические материалы (план и продольный профиль местности в створе сооружения);
2. гидрологические характеристики водотока: расчётный расход, уровни высоких вод, ледовый режим;
3. инженерно-геологические условия: тип грунтов основания, их несущая способность, уровень грунтовых вод;
4. климатические условия района строительства (дорожно-климатическая зона, наличие вечной мерзлоты);
5. параметры дороги: категория, ширина земляного полотна, высота насыпи в створе трубы․

Гидравлический расчёт

Гидравлический расчёт выполняется с целью определения:

• требуемого отверстия трубы;
• высоты подпора воды перед сооружением;
• скоростей течения на выходе и назначения типа укрепления русла;
• минимальной высоты насыпи над трубой․

Расчётный расход определяется по методикам, изложенным в действующих нормах, с учётом вероятности превышения, принимаемой в зависимости от категории дороги․ При выборе отверстия следует учитывать условия пропуска ледохода, карчехода, а также требования рыбохозяйственных органов при наличии нерестового значения водотока․

Конструктивные решения

Основные элементы трубы

• тело трубы — звенья (круглые или прямоугольные секции);
• фундамент — монолитный или сборный, устраиваемый под тело трубы;
• оголовки — входной и выходной, обеспечивающие плавное сопряжение трубы с руслом;
• укрепления — русла и откосов насыпи у оголовков;
• гидроизоляция — швов и наружной поверхности трубы․

Спецификация элементов

На чертеже водопропускной трубы приводится её спецификация по установленной форме․ Спецификация включает перечень сборных элементов, монолитных участков и материалов․ По каждой позиции указывается:

• марка (номер позиции на чертеже);
• обозначение нормативного документа (ГОСТ, серия типовых проектов);
• наименование элемента;
• количество, масса и примечания․

Особенности проектирования в районах вечной мерзлоты

В соответствии с СП 445․1325800․2018, при проектировании труб в районах распространения многолетнемёрзлых грунтов необходимо:

• учитывать принцип использования мёрзлых грунтов в качестве основания (сохранение мёрзлого состояния или допущение оттаивания);
• предусматривать мероприятия по предотвращению образования наледей;
• применять теплоизоляционные материалы и дренажные устройства;
• назначать усиленные укрепления русла с учётом термоэрозии․

Технология строительства

1. Подготовительные работы — разбивка сооружения, устройство подъездов, водоотвод или перемычки․
2. Земляные работы, разработка котлована с откосами, соответствующими типу грунта․
3. Устройство фундамента — подготовка из щебня или монтаж сборных фундаментных блоков․
4. Монтаж тела трубы — установка звеньев с устройством деформационных швов․
5. Гидроизоляция — обмазочная или оклеечная изоляция наружных поверхностей и швов․
6. Обратная засыпка — послойная, с тщательным уплотнением грунта по обе стороны трубы одновременно, во избежание перекоса конструкции․
7. Устройство оголовков и укреплений — монтаж портальных стенок, открылков, укрепление русла камнем, плитами или габионами․

Контроль качества и приёмка работ

При строительстве водопропускных труб осуществляется входной контроль материалов и изделий, операционный контроль технологических процессов и приёмочный контроль готового сооружения․ Особое внимание уделяется:

• соответствию отметок и уклонов лотка проектным значениям;
• качеству заделки и гидроизоляции швов;
• плотности грунта обратной засыпки;
• отсутствию повреждений элементов при монтаже․

Требования к эксплуатации

В период эксплуатации необходимо проводить регулярные осмотры труб (весной после паводка и осенью), очищать отверстия от наносов, мусора и льда, восстанавливать укрепления и гидроизоляцию, следить за состоянием оголовков и откосов насыпи․

Грамотное проектирование и качественное строительство водопропускных труб в соответствии с действующими нормативными документами обеспечивает надёжную и долговечную работу дорожных сооружений, безопасность движения и минимальные затраты на содержание․ Настоящее пособие может быть использовано студентами дорожно-строительных специальностей, проектировщиками и специалистами строительных организаций при разработке проектов и производстве работ․