Расход воды в конце дренажа Q ДР складывается из транзитного расхода (если в данный дренаж вода поступает из другого дренажа) и расхода, собираемого на длине L проектируемого дренажа, то есть

(26)

где QT – транзитный расход воды, поступающей из сопряженного дренажа, м 3 /с (если Q Т не задан, то принимают Q Т = 0); L – длина дренажа как водосбора (длина пучинного участка), м; m – коэффициент, учитывающий возможность постепенного загрязнения трубы, m = 1,5.

Диаметр дренажной трубы (дрены) определяется методом подбора. Трубы диаметром менее 150 мм из-за неудобства в эксплуатации (трудность очистки) применять не рекомендуется. При небольших расходах воды могут быть использованы трубофильтры ЦНИИ МПС диаметром 50 мм.

В дренажах трубы могут применяться из следующих материалов: бетона, керамики, асбоцемента, вспененного керамзитобетона (трубофильтры) и полиэтилена.

В первом приближении принимается диаметр трубы в конце дренажа d Т = 150 мм. Расчетный расход, который может пропустить труба, определяется по формуле

(27)

где WT – площадь сечения трубы, м 2 ; V – скорость течения воды в трубе, м/с,


(28)

С – параметр для дренажных труб можно определить по формуле академика Н.Н. Павловского

(29)

n – коэффициент шероховатости поверхности трубы, n = 0,012; при R Т < 1,0 м у = 0,164; R Т – гидравлический радиус трубы, м,

(30)

– смоченный периметр трубы, м ; i – продольный уклон трубы, равный

продольному уклону дна кювета i К . в долях единицы.

Определив по формуле (27) . сравнивают его с расходом воды в конце дренажа . Если

> . то принятый минимальный диаметр трубы удовлетворяет пропуску расхода воды по

дренажу. Трубы диаметром d Т = 150 мм укладываются на протяжении всего дренажа.

Если получится меньше . то это значит, что принятый диаметр трубы d Т = 150 мм не

достаточен для пропуска расхода дренажа. Принимается следующий б?льший стандартный

диаметр трубы d Т = 200 мм (стандартное увеличение диаметра равно 50 мм), и повторяется расчет по формулам (27)–(30) до тех пор, пока не получим .

Если в конце дренажа диаметр трубы больше 150 мм, то необходимо определить на какой части длины дренажа L будет укладываться труба с таким диаметром, а на остальной верхней части дренажа будут уложены трубы с меньшими диаметрами.

Длины участков дренажа с разными диаметрами трубы можно определить, используя формулу (26). Подставив в нее вместо Q ДР известное . определим длину начальной части дренажа с

диаметром трубы, равным 150 мм. Если в конце дренажа пропуску расхода по расчету удовлетворяет диаметр 200 мм, то трубы с этим диаметром будут уложены на остальной длине дренажа .

. (31)

Если в конце дренажа по расчету требуются трубы с диаметром, равным 250 мм, то кроме I 1. определенного по формуле (31), находится длина участка дренажа l 2 с трубами диаметром 200 мм по формуле

. (32)

Длина участка дренажа с трубами диаметром 250 мм будет равна

Конструкция дренажа на участке сбора грунтовой воды должна обеспечивать быстрое поступление воды из осушаемого грунта к трубе (дрене), по которой она вытекает на поверхность земли. Для этого водоприемная часть траншеи засыпается дренажным заполнителем (пески крупный и средней крупности, гравелистый, гравий, щебень). Трубы круглые диаметром 0,05–0,30 метра (определяется гидравлическим расчетом) для поступления в них воды имеют отверстия или кольцевые зазоры в стыках, могут быть бетонными, асбоцементными, керамическими, пластмассовыми и керамзитобетонными (трубофильтры). Для предохранения труб от засорения вокруг них устраивается фильтр из гравия, щебня или их оборачивают геотекстилем. Дну траншеи и трубам придается продольный уклон не менее 5 ‰. чтобы предохранить их от заиливания. Допускается в трудных условиях уменьшать продольный уклон до 2–3 ‰ на коротких участках.

За пределами водосборного участка дренажа находится водоотводный участок, заканчивающийся выпуском воды на поверхность земли. В пределах водоотводного участка траншея заполняется местным грунтом, а трубы не имеют отверстий.

Поперечный разрез подкюветного дренажа на участке сбора воды показан на рис. 11.

Для наблюдения за состоянием дренажа и периодической очистки труб через каждые 50–75 метров по длине, а также в местах перелома плана и продольного профиля дренажа устраивают смотровые колодцы . В кривых участках пути подкюветный и закюветный дренажи проектируют в виде ломаной линии с длиной прямолинейных участков 50 метров, а в углах поворота устраивают смотровые колодцы.

В настоящее время колодцы делают из железобетонных колец диаметром 1,0 м. На дорогах встречаются колодцы старых типов, выполненные из дерева, бутового камня или кирпича на цементном растворе. Для спуска в колодец в стенке заделываются стальные скобы на расстоянии 0,35–0,45 метра друг от друга. В зависимости от размещения дренажа (подкюветный или закюветный) колодцы применяют двух видов: с камерой (рис. 12, а ), обычный без камеры (рис. 12, б ).

В районах с суровым климатом для защиты колодца от промерзания ниже поверхности земли в колодце устраивается вторая крышка с утеплителем над ней. На лето вторую крышку и утеплитель убирают.

В колодцах дрена разрывается, конец входящей трубы должен быть выше конца выходящей трубы не менее чем на 0,1 м. Нижняя часть колодцев выполняет роль отстойников, где оседают приносимые водой взвеси, которые по мере накопления удаляются. Для возможности прочистки труб при строительстве дренажа от одного колодца к другому в трубе прокладывают оцинкованную проволоку или капроновый шнур, с помощью которых по трубе протаскивают проволочный ерш.

В конце дренажа труба выходит на поверхность земли. Место для выхода трубы выбирают на борту лога, на косогоре так, чтобы оно не заливалось поверхностными водами. При устройстве выпуска предусматриваются меры по недопущению замерзания воды в трубе и закупорки трубы на выходе льдом при образовании наледи. В числе таких мер следует выполнять: 1) создание трубе на концевом участке уклона до 0,1; 2) обваловывание дренажа грунтом или укладка теплоизоляции с учетом глубины сезонного промерзания; 3) возвышение конца трубы над дном отводящей канавы не менее чем на 0,5 м; 4) создание в начале отводящей канавы ее дну уклона до 0,1; 5) отепление при необходимости канавы перекрытием поверху шпалами, горбылем и т. п. с навалом сверху веток для задержания снега; 6) в условиях сурового климата с целью недопущения замерзания выпуска дренажа помещение его в отапливаемую будку.

Рис. 12. Конструкции смотровых колодцев: а – для покюветного; б – для закюветного дренажа; 1 – дрена; 2 и 3 – железобетонные кольца соответственно колодца и камеры; 4 – бетонное основание колодца; 5 – выравнивающая подготовка из щебня; 6 – стальные скобы – сходни; 7 – крышка лаза; 8 – настил из досок; 9 – железобетонная плита; 10 – кювет

Конструкция выпуска дренажа (рис. 13) представляет собой подпорную стенку на фундаменте, которая защищает конец трубы от завала грунтом.

Рис. 13. Конструкция выпуска из дренажа: 1 – дренажная труба; 2 – подпорная стена из бетона; 3 – утрамбованный щебень; 4 – утепляющая засыпка; 5 – бетонные плиты; 6 – бровка откоса канавы; 7 – дерновое покрытие; 8 – обваловывание грунтом

5.2.1. Условия применения различных покрытий

В разд. 4 пособия приведен перечень противопучинных покрытий. Выбор студентом конкретного вида покрытия зависит от ряда местных условий, наличия определенного материала покрытия, предпочтительной технологии выполнения работ. При этом необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

1) современные полимерные материалы (пенопласты, пленки, геотекстиль) могут применяться практически в любых условиях и укладываться в основании балластной призмы при выполнении капитального и среднего ремонтов пути как с применением машин для глубокой очистки балласта, так и при снятой путевой решетке и срезке балласта бульдозерами на требуемую глубину;

2) подъемка пути на балласт (пескогравий, асбестовые отходы), а также устройство накладной подушки из теплоизолирующего материала (шлак, асбестовые отходы) возможны на участках, где допускается большая подъемка пути; это однопутные неэлектрифицированные участки и двухпутные при подъемке обоих путей; невысокие насыпи, нулевые места и выемки глубиной до 2 м, так как в этих условиях обязательное уширение основной площадки не сопряжено с большими затратами;

3) замена пучинистых грунтов непучинистыми дренирующими или теплоизолирующими материалами в виде врезных или комбинированных подушек возможна на участках, где ограничена высота подъемки пути (электрическая тяга поездов, подходы к мостам и тоннелям, возле пассажирских платформ и др.) и уборка вырезанного грунта не вызовет значительных сбоев в пропуске поездов(например, сложно осуществить удаление вырезанного грунта из выемки, на станции);

4) устройство гидроизоляционного покрытия из полимерных пленок и геотекстиля в основании балластной призмы с целью уменьшения влажности грунтов основной площадки и их пучения, предотвращения загрязнения щебня снизу и появления выплесков на пути;

5) вырезка пучинистых грунтов ниже дна балластных углублений (корыт, лож) с планировкой основания вырезки и обеспечения надежного отвода воды из котлована вырезки с последующим заполнением его дренирующим грунтом (целесообразно применять при реконструкции линий).

При проектировании любого противопучинного мероприятия необходимо предусматривать надлежащий сбор и отвод поверхностных, а иногда и грунтовых вод, с помощью углубленных кюветов, лотков, дренажей закрытого типа, в том числе дренажей мелкого заложения, канав.

Пенопластовые покрытия эффективны как на участках с пучинами, так и в местах просадок пути в период оттаивания грунтов.

Для теплоизоляционного покрытия рекомендуется применять плиты экструдированного пенополистирола. Допускается также укладка пенополистирольного и поливинилхлоридного пенопластов, изготовленных по прессовой технологии.

Технические характеристики пенопласта, укладываемого в путь, приведены в табл. 2. Расчетную толщину слоя тепловой изоляции из пенопласта, см, определяют по формуле [1]

(33)

где h Т – нормативная толщина слоя пенопласта, определяемая по графикам (рис. 14) в зависимости от W 10 – максимальной в десятилетнем периоде суммы градусосуток отрицательных температур и толщины слоя балласта d под пенопластом; l Т – коэффициент теплопроводности пенопласта; g Н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2; W об – нормативное водопоглощение по объему, принимается равным 0,5 %.

Таблица 2

Технические требования к плитам пенопласта

По материалам сайта: http://edu.dvgups.ru