Строительство сборных бетонных и железобетонных водопропускных труб

Общие положения по сооружению водопропускных труб. На сети железных дорог водопропускные трубы нашли наибольшее распространение среди других видов искусственных сооружений. В настоящее время трубы строят по типовым проектам из блоков заводского изготовления, в основном из бетона и железобетона, реже металлические из гофрированных элементов. Монолитный бетон применяют, как правило, для сооружения фундаментов. В последнее время в опытных образцах труб используют полимерные материалы.

Строительство водопропускных труб ведут по утвержденным проектам на основании рабочих чертежей. При их сооружении должны соблюдаться требования СНиП и других нормативных документов, а также предусмотренные проектом меры по безопасным условиям работ и охране окружающей среды.

В зависимости от принятой организации строительства железной дороги, трубы сооружают до или после возведения земляного полотна и укладки пути. Выбор способа строительства должен быть обоснован технико-экономическим расчетом. Основным способом является строительство труб до возведения земляного полотна, что позволяет осуществлять работы на широком фронте.

При наличии достаточного количества однотипных труб существует возможность применения прогрессивных комплексно механизированных и поточно-скоростных методов, обеспечивающих сокращение сроков строительства, снижение стоимости и повышение качества работ.

Процесс строительства труб, как и любого другого сооружения, состоит из подготовительного, основного и заключительного периодов.

На подготовительном этапе устраивают подъезды, производят разбивочные работы, расчищают и планируют территорию строительной площадки, завозят элементы конструкции труб, доставляют необходимое оборудование и механизмы. В основной период выполняют работы по разработке котлована и подготовке основания, возводят фундамент, собирают оголовки и тело трубы, выполняют гидроизоляционные работы и засыпку труб. На заключительном этапе строительства выполняют работы по укреплению русла и откосов насыпи, ликвидируют строительную площадку, осуществляют рекультивацию нарушенных земель и выполнение других мероприятий по восстановлению природной окружающей среды.

Геодезические разбивочные работы. До начала строительства заказчик передает строительной организации закрепленную на местности ось трассы железной дороги, точку ее пересечения с осью трубы и высотный репер. Передачу созданной геодезической разбивочной основы оформляют актом. План местности, с указанием местоположения и координат пунктов, их пикетажных значений и высотных отметок, дается на рабочем чертеже сооружения.

Принятые пункты геодезической разбивочной основы закрепляют деревянными столбами и принимают меры по обеспечению их сохранности.

В процессе строительства геодезические разбивочные работы и пооперационный контроль выполняет строительная организация в объеме и с точностью, обеспечивающей соответствие геометрических параметров проектной документации и требованиям СНиП.

Обычно при строительстве труб производят разбивку сооружения в плане, включая разбивку оси трубы и контура котлована; высотную разбивку; нивелировку продольного уклона трубы.

Разбивка в плане позволяет точно определить местоположение трубы и ее элементов (рисунок 8.1). Продольную ось закрепляют не менее чем двумя столбами, а ось железнодорожного пути забитыми в грунт кольями. При необходимости, на расстоянии 1,5…2 м от котлована, устраивают обноску на которой размечают положение элементов фундамента. В случае обнаружения, каких либо причин, препятствующих строительству, продольную ось трубы смещают в ту или другую сторону вдоль насыпи. Отступления от проекта согласовывают с заказчиком и проектной организацией.

1 - выносные столбы; 2 - обноска; 3 - контур котлована; 4 - колья; 5 - точка пересечения осей трубы и трассы; 6 - репер. Размеры в метрах

Рисунок 8.1 - Схема разбивки трубы

Высотную разбивку производят для определения отметок котлована, фундамента, тела трубы и оголовков. Репер должен быть установлен не далее 80 м от трубы, за пределами земляного полотна, резервов и водоотводов. Разработку котлованов, устройство фундаментов и монтаж элементов конструкции труб выполняют под постоянным геодезическим контролем.

Продольный профиль трубы нивелируют перед устройством грунтовой призмы, и после отсыпки земляного полотна. Осмотр трубы и контроль положения ее секций строительная организация осуществляет через 2…3 месяца после засыпки конструкций грунтом.

Строительная площадка (рисунок 8.2) имеет небольшие размеры и кроме трубы включает проезды для монтажных и транспортных средств, склады сборных элементов, места расположения необходимых механизмов и оборудования. Склады элементов размещают в пределах грузоподъемности монтажного крана с учетом последовательности их подачи на монтаж. Вблизи трубы устанавливают бетоно- или растворомешалку, электростанцию, битумоварочный агрегат и другие машины и оборудование, необходимые для производства работ. Составляющие для приготовления раствора или бетонной смеси хранят в контейнерах и емкостях.

1 - котлован; 2 - ось пути движения автокрана; 3 - склад блоков оголовков; 4 - склад блоков фундаментов; 5 -склад лекальных блоков; 6 - склад звеньев; 7 - электростанция; 8 - контейнер с песком; 9 - контейнер со щебнем; 10 - контейнер с цементом; 11 - растворо- или бетономешалка; 12 - емкость с водой. Размеры в метрах

Рисунок 8.2 - План строительной площадки трубы

Сборные элементы труб, как правило, доставляют на строительную площадку автомобильным транспортом. Погрузку и выгрузку блоков производят кранами с применением грузозахватных приспособлений за строповочные петли. Загрузку транспортных средств выполняют с учетом состояния подъездных дорог и наибольшего использования грузоподъемности. Элементы труб на транспортном средстве надежно закрепляют от смещения под воздействием ветровых, динамических и центробежных нагрузок.

На строительной площадке их выгружают и размещают на складах в соответствии с технологической последовательностью монтажа трубы. Разгрузку, складирование и хранение элементов железобетонных труб выполняют с учетом требований изложенных в п. 6.2.

Устройство котлована. К работам по рытью котлована приступают после принятия мер, исключающих повреждение подземных коммуникаций. В зоне их расположения работы выполняют в присутствии представителя организации, эксплуатирующей инженерные сети. В местах, где возможно движение людей и транспортных средств, устраивают ограждения с предупредительными надписями и знаками, а в ночное время сигнальное освещение.

Размеры, очертание котлованов и технология их разработки зависят от конструкции трубы, вида и состояния грунтов. В большинстве случаев, котлованы устраивают без крепления стен. Крутизну откосов назначают с учетом глубины заложения фундамента и характеристик грунта, рекомендуемые величины крутизны откосов приведены в таблице 1.2. Рытье котлованов с вертикальными стенками без крепления возможно в грунтах расположенных выше уровня грунтовых вод. В водонасыщенных грунтах при значительном притоке воды, в непосредственной близости от эксплуатируемых сооружений и невозможности обеспечения устойчивости стенок котлована, разработку грунта ведут под защитой крепления.

Расстояние между вертикальной стенкой котлована и боковой поверхностью фундамента не должно быть менее 0,7 м при выполнении работ за пределами фундамента и 0,1 м если такие работы не предусмотрены. Размеры котлована при безопалубочном бетонировании принимают равными размерам фундамента. В котлованах с откосами расстояние между фундаментом и подошвой откоса принимают не менее 0,5 м.

Для ограждения котлованов применяют закладное или шпунтовое крепление.

При рытье котлованов принимают меры по предотвращению их заполнения поверхностными и грунтовыми водами. На постоянном водотоке русло отводят в сторону или устраивают запруды. Котлован ограждают земляными валиками, устраивают нагорные канавы. Поступившую в котлован воду удаляют насосами. При этом предусматривают меры против выноса грунта и нарушения природных свойств грунтовых оснований. Для сбора воды в низовой части котлована, за пределами фундамента, делают ограждаемый приямок, в который опускают всасывающий шланг. Водоотлив осуществляют непрерывно до окончания работ по устройству фундамента и его засыпке.

Нескальные грунты разрабатывают механизированным способом без нарушения природных свойств грунта основания с недобором на 0,1…0,2 м. Выбор землеройных машин производят в зависимости от размеров котлована и принятого типа ограждения. В большинстве случаев грунт разрабатывают бульдозерами и экскаваторами. Бульдозеры применяют при одинаковой отметке заложения фундаментов оголовков и средней части трубы или при небольшой их разности. Извлеченный грунт обычно складируют с низовой стороны, обеспечивая водоотвод из котлована. Для разработки грунта в котлованах применяют экскаваторы, оборудованные обратной лопатой. Их применение возможно для разработки грунта в неограждаемых и ограждаемых котлованах. Грунт укладывают за пределами котлована на удалении, обеспечивающем устойчивость его стенок и ограждения. Дно котлована до проектных отметок зачищают вручную непосредственно перед устройством фундамента. Случайные переборы грунта в отдельных местах заполняют местным грунтом, доведенным до естественной плотности. В зависимости от вида грунта, подготавливают основание под фундамент. При мокрых глинистых и слабых песчаных грунтах в основание втрамбовывают щебень слоем не менее 10 см. Дно котлованов устраивают с проектным уклоном и заданным строительным подъемом.

До начала работ по устройству фундамента, разработанный котлован с подготовленным основанием освидетельствуют и принимают по акту.

Возведение фундаментов. В зависимости от геологических условий устраивают сборные, сборно-монолитные, монолитные или свайные фундаменты. Перерыв между окончанием разработки котлована и началом работ по устройству фундамента, как правило, не допускается.

Монтаж фундаментов из сборных блоков ведут по раскладочным схемам, указанным в рабочих чертежах, с помощью крана. Предварительно блоки очищают, проверяют их размеры и состояние. Укладку блоков начинают с фундаментов оголовков до уровня подошвы фундамента средней части трубы (рисунок 8.3).

I - монтаж нижних рядов блоков оголовков; II - заполнение пазух до подошвы фундаментов тела трубы; III - монтаж верхних рядов фундаментов оголовков и средней части трубы; IV - засыпка верхней части пазух

Рисунок 8.3 - Последовательность устройства сборного фундамента

После омоноличивания вертикальных швов кладки производят засыпку пазух между фундаментами оголовков и стенками котлована. С трех сторон их послойно засыпают местным грунтом и уплотняют, а скос в месте сопряжения с фундаментом средней части трубы заполняют песчано-гравийной или песчано-щебеночной смесью, послойно уплотненной и пролитой цементным раствором. Монтаж фундамента ведут секциями в направлении от выходного к входному оголовку с устройством деформационных швов. Блоки, в пределах секции, укладывают горизонтальными рядами и выравнивают по наружным граням. Многорядную кладку ведут с перевязкой вертикальных швов. Непосредственно перед установкой поверхности блоков, соприкасающиеся с цементным раствором, промывают водой. Блоки укладывают на слой цементного раствора толщиной 1…2 см по всей площади опирания. Дополнительный подлив раствора под блок, а также его смещение после схватывания раствора не допускается. Уступы в рядах блоков не должны превышать 10 мм. Вертикальные швы в каждом ряду блоков с наружной стороны конопатят паклей, мешковиной или бумагой; через плоскую воронку заливают раствором и уплотняют плоской металлической трамбовкой (рисунок 8.4).

а - плоская воронка; б - конопатка; в - трамбовка; 1 - лист толщиной 1,5‑2 мм; 2 - деревянная ручка

Рисунок 8.4 - Инструмент для заполнения швов раствором

После схватывания раствора конопатку удаляют, и швы заполняют раствором заподлицо с поверхностью прилегающих блоков. Для омоноличивания кладки фундамента применяют цементный раствор марки не ниже 150. Подвижность раствора по конусу СтройЦНИИла для горизонтальных швов 6…8 см, для вертикальных 11…13 см. Верхней грани фундамента придают очертание продольного профиля. Уклон лотка трубы и строительный подъем устраивают ступенчатым расположением секций. После приемки смонтированного фундамента засыпают пазухи котлована.

При устройстве сборно-монолитных фундаментов на подготовленное основание по контуру секций устанавливают сборные элементы и раскрепляют их от смещений и кренов. Швы в пределах секций закрывают опалубкой, а между секций конопатят, образованное пространство бетонируют.

Фундаменты из монолитного бетона возводят в следующей последовательности: изготовление и установка опалубки; приготовление, транспортирование, укладка и уплотнение бетонной смеси; уход за бетоном; распалубка и засыпка пазух. Опалубку обычно устраивают из деревянных щитов. Щиты объединяют между собой и раскрепляют. Для образования деформационных швов между секциями устанавливают неудаляемую опалубку из промазанных битумом досок. При бетонировании применяют товарную бетонную смесь или смесь, приготовленную на месте. Бетонную смесь к месту укладки доставляют в бадьях, установленных в кузовах автомашин, самосвалами или бетоновозами. В опалубку смесь подают по лоткам или краном в бадьях. Секцию фундамента бетонируют без перерывов. В каждом уложенном слое бетонную смесь уплотняют поверхностными или глубинными вибраторами до ее полного оседания и появления на поверхности блеска цементного теста. В процессе бетонирования контролируют состояние опалубки. При обнаружении деформаций или смещений отдельных элементов опалубки принимают меры к их устранению. Открытые поверхности свежеуложенного бетона предохраняют от испарения воды. Для этой цели фундамент укрывают от прямых солнечных лучей и постоянно увлажняют его поверхности. После набора бетоном установленной проектом прочности, снимают опалубку и засыпают пазухи.

Для устройства свайных фундаментов применяют деревянные или железобетонные сваи. Погружение свай ведут табельными сваебойными средствами. Головы свай срезают до проектной отметки и очищают от грязи. После уборки мусора и доработки дна котлована, на подготовленное основание устанавливают опалубку. В остальном устройство ростверка аналогично технологии работ по бетонированию монолитного фундамента. При устройстве сборного или сборно-монолитного ростверка, для точной забивки свай, используют металлические кондукторы. Сваи и сборные блоки ростверка омоноличивают бетоном.

Законченный строительством фундамент освидетельствуют и принимают по акту.

Монтаж оголовков и средней части трубы. Сборные трубы монтируют при помощи стреловых самоходных кранов. Последовательность монтажа элементов принимают в зависимости от конструкции трубы и местных условий. Монтаж, как правило, начинают с установки блоков выходного оголовка, затем на каждой секции фундамента устанавливают звенья средней части трубы и завершают сборкой входного оголовка. Откосные крылья иногда устанавливают в последнюю очередь. Перед установкой проверяют состояние и размеры блоков и звеньев, очищают их от грязи, а в зимнее время от снега и льда. Поверхности, контактирующие с цементным раствором, промывают водой. Блоки стропуют за петли, в обхват или специальными приспособлениями. Монтажная скоба позволяет поворачивать звенья в горизонтальное положение (рисунок 8.5).

Монтаж блоков ведут в порядке, установленном проектом. Звенья выравнивают по внутренним плоскостям отверстий. Особое внимание обращают на соответствие продольного профиля лотка трубы проектному, отклонения не должны превышать 30 мм при условии отсутствия участков застоя воды. Зазоры между звеньями не должны превышать проектной величины более чем на 5 мм, а в деформационных швах находиться в одной плоскости с зазорами между секциями фундамента.

а - установка и расклинка скобы; б – перестроповка крюка и поворот звена; в - подъем и установка звена; 1 - винтовой упор; 2 - серьга для подъема звена; 3 - скоба; 4 - крюк крана; 5 - звено трубы; 6 - клинья

Рисунок 8.5 - Строповка звеньев монтажной скобой

Блоки с плоским опиранием устанавливают сразу в проектное положение на слой цементного раствора подвижностью 6…8 см и деревянные подкладки, предотвращающие выдавливание раствора. Цилиндрические звенья труб устанавливают на плоскую поверхность фундамента или лекальные блоки. Требуемый зазор между звеньями и фундаментом обеспечивают постановкой деревянных прокладок или клиньев. Плотность заполнения зазора гарантирует полный контакт стыкуемых элементов конструкции. При опирании на плоскую поверхность под звено подбивают бетонную смесь. При опирании на лекальные блоки, в зазор с одной стороны звена подливают цементный раствор с осадкой конуса 11…13 см. С противоположной стороны контролируют его появление и при необходимости дополняют. Величина зазора между звеном и лекальным блоком должна быть не менее 2 см. Швы в стыках звеньев с обеих сторон конопатят жгутами из пакли пропитанной битумом. С внутренней стороны швы на глубину 3 см заделывают цементным раствором. Строповочные петли, после установки блоков в проектное положение, срезают вровень с поверхностью бетона, загибать или срубать петли не допускается.

Приемку смонтированных сборных конструкций оформляют актом.

Устройство гидроизоляции труб. После сборки трубы, поверхности соприкасающиеся с грунтом насыпи покрывают обмазочной (неармированной) или оклеечной (армированной) гидроизоляцией. Обмазочное покрытие состоит из двух слоев битумной мастики, а оклеечное из нескольких слоев армирующего рулонного материала (стеклоткани, мешковины, рубероида, гидроизола и т.п.) уложенного между слоями битумной мастики. Первый слой мастики наносят по слою грунтовки.

Поверхности железобетонных элементов труб покрывают оклеечной гидроизоляцией, за исключением блоков оголовков и фундаментных плит, поверхности которых, как и бетонных блоков, покрывают обмазочной гидроизоляцией. При благоприятных условиях эксплуатации (отсутствие агрессивной среды, грунтовых вод и др.) оклеечную гидроизоляцию применяют только по швам звеньев труб (рисунок 8.6), обмазочную гидроизоляцию устраивают по звеньям круглых одноочковых и боковым поверхностям звеньев прямоугольных труб.

а - при оклеечной гидроизоляции; б - при обмазочной гидроизоляции; 1 - звенья трубы; 2 – гидроизоляция звена; 3 - защитный слой из цементно-песчаного раствора; 4 - гидроизоляция деформационного шва; 5 - расшивка цементно-песчаным раствором; 6 - пакля, пропитанная битумом

Рисунок 8.6 - Гидроизоляция стыка звеньев трубы

Битумный лак для грунтовки готовят из одной части битума и двух трех частей растворителя. В качестве растворителя применяют бензин, керосин, дизельное топливо и др. Битум, разогретый до температуры 90…100 °С, тонкой струей вливают в растворитель и непрерывно перемешивают. Хранят грунтовку в герметично закрытых бочках или флягах. При приготовлении битумной мастики в разогретый до температуры 170°-190 °С битум вводят пластифицирующую добавку индустриальное масло и наполнитель высушенный асбест. Примерное соотношение компонентов битумной мастики: битум от 65 до 83 %, индустриальное масло от 2 до 10 %, асбест – от 15 до 25 % по массе.

Гидроизоляционные работы включают подготовку поверхностей, нанесение самой гидроизоляции и устройство защитного слоя. Гидроизоляцию устраивают в сухую погоду, при температуре воздуха не ниже 5°С. При более низкой температуре гидроизоляционные работы выполняют в тепляках. Возможно устройство гидроизоляции при температуре до минус 20 °С на открытом воздухе. Для этого торцы трубы перекрывают утепленными щитами и, используя внутренний обогрев, прогревают и высушивают изолируемые поверхности. При снегопаде и сильном ветре гидроизоляционные работы прекращают.

Изолируемые поверхности очищают от пыли, грязи, снега и льда. При необходимости скалывают бугры и заделывают цементным раствором сколы и раковины. При устройстве оклеечной гидроизоляции не допускают ее переломов. В местах образования внутренних углов укладывают подготовительный вогнутый слой раствора. Наружные углы закругляют по радиусу 10…15 см. Непосредственно перед грунтовкой, поверхности просушивают и продувают сжатым воздухом.

Битумный лак заполняет мелкие трещины, поры и улучшает сцепление битумной мастики с изолируемой поверхностью. Его наносят вручную с помощью кистей или пневмораспылением.

Первый слой битумной мастики укладывают после высыхания грунтовки, но не ранее одних суток после ее нанесения. Мастику наносят слоем толщиной 2…3 мм пневмораспылением или вручную черпаком и разравнивают с помощью шпателей и волосяных щеток. Второй слой мастики, при устройстве обмазочной гидроизоляции, наносят после затвердения первого.

При устройстве оклеечной гидроизоляции на неостывший первый слой мастики накладывают рулонный материал, плотно его прижимают и тщательно разглаживают, не допуская образования воздушных пузырей. После укладки первого слоя армирующего материала наносят второй слой мастики и повторяют эти операции до получения проектного гидроизоляционного покрытия. Последний слой армирующего материала покрывают отделочным слоем мастики. Слои битумной мастики наносят через 2 часа после нанесения предыдущего слоя, но не позднее 16 часов.

Полотнища материала между собой стыкуют внахлестку с перекрытием на 10 см. Стыки разных слоев располагают вразбежку с расстоянием между ними не менее 30 см. Армирующий материал разглаживают на поверхности битумной мастики шпателями, валиками, электроутюгами или электрокатками.

Состояние гидроизоляционного покрытия проверяют визуально. Выявленные дефекты: пузыри, складки, разрывы армирующего материала и пр. подлежат устранению. Толщину покрытия проверяют проколами и надрезами, наличие пустот и отставание слоев гидроизоляции определяют по глухому звуку при простукивании. После проверки все проколы, надрывы и разрезы тщательно заделывают. Приемку выполненной гидроизоляции оформляют актом.

В случаях предусмотренных проектом, для предохранения гидроизоляции от механических повреждений во время засыпки и эксплуатации трубы, устраивают защитный слой. Горизонтальные и наклонные поверхности покрывают цементно-песчаным раствором толщиной не менее 30 мм. Слой раствора армируют проволочной сеткой. Вертикальные поверхности с оклеечной гидроизоляцией защищают кирпичной кладкой или асбоцементными плитами.

Засыпка труб включает заполнение грунтом пазух между стенками котлована и фундамента, устройство грунтовой призмы и возведение земляного полотна над трубой.

Пазухи засыпают сразу после приемки кладки фундамента. При наличии воды в котловане она должна быть удалена до засыпки пазух. Отсыпку грунта ведут горизонтальными слоями толщиной 15…20 см с уплотнением каждого слоя электро или пневмотрамбовками, одновременно с обеих сторон фундамента.

Грунтовую призму (рисунок 8.7) отсыпают и уплотняют послойно. Каждый слой разравнивают бульдозером и придают поверхности уклон не круче 1:5 в сторону от трубы. Толщину слоя определяют в зависимости от вида грунта и типа грунтоуплотняющей машины. Грунт укладывают одновременно с обеих сторон трубы. Грунтовую призму устраивают шириной понизу не менее 4 м в каждую сторону от трубы на высоту звена. Уплотнение грунта начинают от края призмы, с каждым проходом грунтоуплотняющих машин приближаясь к трубе. Непосредственно у конструкции грунт уплотняют при условии, что с противоположной стороны уже отсыпан слой грунта на том же уровне. Рабочие органы машины не допускается приближать к трубе ближе 30 см для пневмоколесных катков, 10 см – для ударно вибрационных машин, 5 см для ручных электро и пневмотрамбовок.

Степень уплотнения грунта определяют из отношения достигнутой и максимальной стандартной плотности. Максимальную стандартную плотность приводят в проекте производства работ. Плотность грунта призмы должна быть не менее 0,95 максимальной стандартной. Пробы грунта для контроля берут через 50 см по высоте, на расстояниях 10 и 100 см от стенок трубы.

1 - труба диаметром D; 2 - пазуха котлована; 3 - грунтовая призма; 4 - зона пониженного уплотнения грунта; 5 - наклонные слои; 6 - горизонтальные слои; H - высота насыпи. Размеры в метрах

Рисунок 8.7 – Схема засыпки железобетонной трубы

Отсыпку земляного полотна производят после приемки грунтовой призмы. Грунт укладывают горизонтальными слоями. Проезд транспортных и уплотняющих машин допускают после отсыпки над трубой слоя грунта высотой не менее 1 м. В высоких насыпях выше трубы, во избежание перегрузки конструкции, оставляют зону пониженной плотности менее 0,95 максимальной. Засыпанную трубу освидетельствуют и принимают по акту.

Укрепление русла и откосов насыпи. Укрепительные работы выполняют после стабилизации земляного полотна через 4…6 месяцев после его отсыпки. Работы, как правило, проводят при положительной температуре воздуха. Укрепительные работы включают планировку и уплотнение грунта, устройство подстилающего слоя, мощение откосов и русла.

Началу работ предшествует геодезическая разбивка будущего укрепления в плане и профиле. Основное внимание при планировке обращают на плавность сопряжения входного и выходного русла с соответствующими оголовками трубы. Подстилающий слой устраивают из гравийно-песчаной или щебеночно-песчаной смеси толщиной 10…20 см. Мощение начинают с устройства упоров у подошвы насыпи. Укрепление выполняют мощением камнем или бетонными плитами. Камни выкладывают горизонтальными рядами по откосам снизу вверх, с расщебенкой и уплотнением. Бетонные плиты раскладывают в соответствии с проектом. Швы между плитами заполняют бетонной смесью или цементно-песчаным раствором.

Иногда за выходным оголовком устраивают рисберму из каменной наброски или водобойный колодец, а перед входным - решетчатое ограждение.

Дата добавления: 2014-12-29