Ремонт водопропускных труб и деревянных мостов

14.1. Ремонт водопропускных труб

В процессе эксплуатации в дорожных трубах могут возникать и раз­виваться разного рода повреждения (см. п. 2.8), затрудняющие нор­мальные условия их работы и требующие проведения соответствующего ремонта. Небольшие по объему и степени развития повреждения (де­фекты укрепления русл и лотка, вывалы отдельных камней кладки, выветривание швов и мелкие дефекты на поверхности трубы и оголов­ков и др.) устраняются в порядке текущего ремонта. Работы (восста­новление гидроизоляции,- торкретирование поверхности трубы, цемента­ция ее кладки, перекладка оголовков и др.), требующие значительных затрат средств и времени, привлечения специализированных строитель­ных организаций, выполняются в порядке капитального ремонта.

Все ремонтные работы по устранению повреждений проводят забла­говременно, чтобы подготовить трубы к пропуску паводка и ледохода. Обычно их выполняют в летне-осенний период.

Для предотвращения подмыва труб и прилегающих насыпей в пер вую очередь чаще всего ремонтируют поврежденные участки подводя­щих и отводящих русл, лотков, ограждений перед трубами, заделывают раскрытые швы между зв-еньями и секциями трубы. Способы ремонта и материалы, используемые для этой цели, выбирают в зависимости от типа существующего укрепления русл и характера повреждений, гид­равлического режима водного потока, климатических и грунтовых условий.

Повреждения укрепления русл труб, расположенных в районах с умеренным климатом, при непучинистых грунтах устраняют путем укладки монолитного бетона класса не ниже В20. Перед бетонированием ремонтируемые участки очищают от старого разрушенного и слабого бетбна и устраивают основание из гравийно-песчаной смеси или щебня толщиной не менее 5 см. В южных районах на непучинистых (крупно­песчаных, гравелистых и щебеночных) грунтах подготовку можно не делать. При необходимости в состав нового бетона вводят соответ­ствующие добавки, повышающие его морозостойкость и химическую стойкость в агрессивной воде.

Для ремонта лотка трубы также используют монолитный бетон или цементный раствор. В случае образования вогнутого профиля лоток выравнивают бетоном разной толщины, чтобы создать необходимый уклон для быстрого отвода воды.

.455

Укрепление в виде двойного или одиночного мощения восстанавли­вают укладкой камня на слой мха (не менее 5 см) и щебня (10—15 см) с притрамбовкой или расщебенкой пустот. При значительной скорости течения воды мощение ремонтируемых участков дополнительно укреп­ляют проливкой цементного раствора (в количестве 0,15 см^ цемент­ного раствора на 1 м³ мощения). Крупность камня назначают в зависи­мости от скорости течения водного потока.

Особенно тщательно должно быть отремонтировано укрепление отводящего русла трубы, так как выходящий поток обладает значитель­ными скоростями (примерно в 1,5 раза больше скорости в трубе) и, растекаясь, может вызвать подмыв выходного оголовка и звеньев тру­бы. Целесообразным может быть также устройство за трубой специаль­ных гасителей энергии потока (см. п. 8.6).

Поврежденные швы между звеньями и секциями трубы заделывают ремонтным (цементным или полимерцементным) раствором. Для этого швы и кромки звеньев (секций) предварительно очищают от старого раствора с помощью специальных инструментов (крейцмейселей, крюч­ков, металлических щеток и т. п.)., не повреждая гидроизоляции трубы. Затем швы конопатят пропитанной битумом или смолой паклей. Подго­товленные таким образом швы шириной более 10 мм заполняют ремонт­ными растворами в два приема: сначала швы заполняют частично, а после схватывания - окончательно. Принимают меры, обеспечивающие надеж­ное сцепление раствора со стенками шва. > Поверхностная затирка швов без предварительной герметизации их паклей и раствором недопус­тима.

Ремонтные растворы для заделки швов приготовляют на основе вы­сокомарочных портландцементов. Используют цементно-песчаный рас­твор состава 1:2 с водо-цементным отношением 0,35—0,45 и крупностью зерен песка 0,3—1 мм. Состав полимерцементного раствора: цемен-

Рис. 14.1. Схема устройства гидроизоляции на концевых участках трубы: а — без крепления откоса насыпи; б — с креплением откоса насыпи; / — гидро­изоляция; 2 — слой мятой глины; 3 — раскрываемая часть насыпи над трубой; 4 — удерживающая стенка

Рис. 14.2, Схема устройства гидроизоляции по всей длине трубы:

/ - подушка из шпал; 2 - заборная стенка; 3 — разгрузочный мостик; 4 -

существующая труба; 5 — изоляция; 6 - слой мятой глины

та 10 л, песка 10 л, 2,5 - 3 л поливинилацетатной эмульсии (ПВАЭ) и воды - 4 - 5 л (вместе с водой в составе эмульсии и в зависимости от требуемой консистенции раствора).

Серьезным дефектом, осложняющим эксплуатацию каменных труб, являются ослабление и вывалы камней кладки, что чаще всего происхо­дит при интенсивном и глубоком выщелачивании раствора из кладки. Во избежание просыпания грунта насыпи через вывалы камней и, как следствие, повреждения пути срочно проводят работы по восстановле­нию поврежденных участков кладки. До выполнения ремонта могут быть поставлены временные Поддерживающие конструкции.

К работам капитального ремонта относят замену гидроизоляции, которую на концевых участках трубы производят в открытых котлова­нах с крутыми (рис. 14.1, а) или поддержанными крепью откосами (рис. 14.1, б). Такую же, как в мостах, оклеенную гидроизоляцию свер­ху покрывают слоем жидкой мятой глины толщиной 20 см, бетонными или керамическими плитами. Смену гидроизоляции по всей длине трубы производят без перерыва движения поездов под разгрузочным мостиком (рис**Ч4.2) или в устраиваемой на ширину трубы прорези с распорным креплением и забивной крепью. Перед укладкой изоляции открытые по­верхности трубы тщательно очищают от грязи металлическими щетками и промывают водой. Установку и уборку разгрузочного мостика выпол­няют в "окно" между поездами, соблюдая соответствующие правила без­опасного ведения работ.

Пустоты, образовавшиеся за стенками трубы из-за размыва грунта насыпи, устраняют путем уплотнения насыпи или ее цементации. Послой­ное (по 15-20 см) уплотнение грунта трамбовками применяют для не­высоких насыпей. Пустоты в высоких насыпях заполняют цементным

15 Зак. 1188 ₄₅₇

>

Рис. 14.3. Схема устройства железобе­тонной монолитной оболочки трубы: 1 — существующая труба; 2 — трещины, раскрытые наружу; 3 — трещины, раскрытые внутрь; 4 — ключевая часть нового свода; 5 — кружала; 6 — зона укладки бетона; 7 — готовый обратный свод; 8 — узкоколейный путь для подачи материала; 9 — трубы для пропуска притекающей воды

раствором под давлением. Через инъекционные трубки, установленные предварительно в швы между звеньями или трещины в теле трубы, сна­чала нагнетают тощий, а затем жирный цементный раствор.

Трещины и пустоты, образовавшиеся в кладке массивных труб, заде­лывают путем цементации, которую выполняют так же, как и при ремон­те мостов.

Затекание воды под фундамент входного оголовка и ее фильтрацию через трещины в кладке фундамента прекращают путем отрывки перед ним в шпунтовом ограждении траншеи на глубину ниже подошвы фунда­мента и заполнения траншеи мятой глиной. На время работ возможна пе­реброска притекающей воды через котлован, для чего устраивают грун­товую перемычку, поднимающую уровень воды перед трубой до уровня лотка или временной трубы (чаще стальной), уложенной в отверстие трубы и отводящей воду над участком работ.

Наиболее трудоемким видом работ, выполняемых дистанциями пути при капитальном ремонте каменных и бетонных труб, является пере­кладка оголовков и звеньев.

Ремонт оголовков производят при их сильной трещиноватости, рас­пространяющейся и на фундаменты, а также больших деформациях, угрожающих потерей устойчивости сооружения. Перекладку оголовка или замену его сборной конструкцией производят в открытых котлова­нах с временным креплением откоса насыпи по общим требованиям (см. п. 8.6).

Усиление внутренними железобетонными монолитными оболочками толщиной 15—25 см характерно для старых труб большого сечения с су­щественными повреждениями кладки на глубину до 15 см, вывалами от­дельных камней. Оболочка опирается на обрезы фундаментов или де­лается с обратным сводом (рис. 14.3). Обычно работы выполняют в та­кой последовательности. Сначала принимают меры для осушения трубы. При сильной фильтрации воды в местах наибольшего притока ее бурят сквозь кладку шпуры, в которые на растворе или клеевом составе за-

кладывают для отвода воды на время работ металлические трубки с резьбой на выступающем внутрь трубы конце. После зачеканки щелей расширяющимся цементом внутренние поверхности покрывают оклееч-ной или обмазочной (тиоколовой) гидроизоляцией. Затем бетонируют лоток с выпусками арматуры в стены. Вяжут арматурный каркас на всю высоту стен и весь свод. Устанавливают опалубку нижней части по кру­жалам, опираемым на затвердевший бетон лотка, и навинчивают заглуш­ки на трубки, выпускающие воду внутрь трубы из-за стен и свода. Бето­нируют стены и боковые части свода снизу вверх с закладкой досок опа­лубки по мере бетонирования. Ключевую часть свода бетонируют вдоль трубы с закладкой досок опалубки на ширине примерно 50 см. В завер­шающей стадии снимают опалубку и выполняют отделочные работы. Ра­боты ведут в сухое время года при минимальных притоках поверхност­ной воды, отводимой по временно проложенным трубам.

При значительном выветривании кладки, наличии большого числа мелких трещин, неглубоких сколов и раковин производят торкретиро­вание внутренней поверхности труб. Торкретирование также производят для придания кладке водонепроницаемости. Слой торкрета может быть армированным или неармированным в зависимости от характера и раз­меров повреждений, требуемой прочности и толщины. При повреждени­ях кладки на глубину до 20 мм практикуют ремонтное торкретирование без армирования. Участки со значительными повреждениями торкрети­руют по металлической сетке из проволоки диаметром до 6 мм с ячей­ками 5—10 см. Сетку крепят на расстоянии до 10 мм от поверхности кладки к специально заделанным монтажным штырям. Торкретирова­ние ведут в два-три: слоя с толщиной каждого слоя не более 20-25 мм. Армирование торкретного слоя повышает его прочностные свойства и защищает кладку от ударного и истирающего воздействия льда, воды, наносов и т. п.

В последнее время для ремонта дефектных поверхностей труб на­ходит все большее применение набрызгбетон. Отремонтированные с по­мощью набрызгбетона поверхности кладки отличаются высокой проч­ностью и устойчивостью к воздействию агрессивных вод.

Работы по торкретированию и бетонированию набрызгом кладки труб^йалогичны работам, проводимым при ремонте опор и пролетных строений мостов, и регламентируются соответствующими технологиче­скими правилами, утвержденными Главным управлением пути МПС.

При возможности уменьшения существующего отверстия трубы ремонт ее может быть выполнен методом гильзования, т. е. введением стальной оболочки внутрь ремонтируемой трубы или методом затаски­вания в трубу сборной железобетонной оболочки — втулки. Зазоры меж­ду гильзой (втулкой) и трубой заполняют бетоном, а узкие щели — це­ментным раствором. При тщательной подгонке наружного очертания втулки к внутреннему очертанию ремонтируемой трубы отпадает необ­ходимость бетонирования зазоров и пустот. Внутри больших каменных

¹⁰ 459

Рис. 14.4. Ремонтируемая труба со встроенной внутренней железобетонной рамой:

/ - укрепленный подводным бетониро­ванием лоток трубы; 2, 3 - стенка и ригель встроенной рамы

сводчатых труб для повышения их грузоподъемности могут быть встрое­ны звенья новой конструкции, объединенные для совместной работы со старой кладкой штырями и выпусками арматуры (рис. 14.4).

При очень плохом состоянии трубы и нецелесообразности ремонта ее частично или полностью перекладывают или заменяют на новую одним из способов, рассмотренных выше (см. п. 8.6).

Общие сведения о механизмах и оборудовании, применяемых при ремонте и усилении искусственных сооружений, в том числе и труб, при­ведены в п. 10.4.

14.2. Особенности содержания и ремонта водопропускных труб, эксплуатируемых в районах с суровым климатом

Основные повреждения водопропускных труб в северной строитель­но-климатической зоне - продольная растяжка и расстройство швов, по­вышенные и неравномерные осадки звеньев, отжимы и перекосы оголов­ков — главным образом связаны с деградацией вечной мерзлоты в осно­вании трубы и пучением грунтов, а также с образованием наледей. Поэто­му ремонтные работы в основном направлены на заделку швов между звеньями (секциями), замену пучинистого грунта в основании фунда­ментов оголовков, перекладку оголовков, устройство внутренней же­лезобетонной оболочки, торкретирование выветрившихся и трещинова­тых поверхностей, цементацию кладки, восстановление лотка и укрепле­ние русл у труо. Ути работы выполняют методами, изложенными в п. 14.1, но с учетом местных климатических и грунто-мерзлотных усло­вий, а также с учетом принятых при проектировании двух принципов ис­пользования вечномерзлых грунтов в процессе сооружения и эксплуата­ции труб: принцип I - сохранение основания в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации сооружения; принцип II -допуще­ние оттаивания и его регулирование.

Сооружение труб и их эксплуатация исходя из принципа I являет­ся преобладающим в северной строительно-климатической зоне,

Опыт эксплуатации показывает, что водопропускная труба оказы­вает охлаждающее влияние на насыпь и способствует сохранению грун-_ тов основания в мерзлом состоянии. Нарушение естественного расти­тельного и торфомохового покрова, застой поверхностных вод у подошвы насыпи, наледи и размывы русл нейтрализуют охлаждающий эффект, утепляют грунты основания и тем самым понижают границу вечномерзлого слоя. Поэтому в проекты капитального ремонта труб, подверженных осадкам в результате оттаивания и деформирования вечномерзлых грунтов основания, включают технические решения, улучшающие тепловой режим. В их числе — ликвидация застоя поверх­ностных вод у входных и выходных отверстий, а также у подошвы на­сыпей; восстановление растительного и, торфомохового покрова в полосе отвода; покрытие каменной наброской откосов прилегающих к трубе участков насыпи и русла водотока у обоих отверстий. В особо сложных случаях используют охлаждающие установки или другие спе­циальные устройства (см.пп. 1.6 и 13.3).

Поврежденные участки русла трубы восстанавливают укладкой крупного бутового камня размером 30—40 см. Для ремонта лотков применяют бетонные смеси, в состав которых вводят добавки, повы­шающие их прочность, морозостойкость и химическую стойкость.

В НИИ мостов разработаны составы полимербетонов и полимер-растворов на основе зпоксидно-тиоколовых связующих, которые пред­лагаются для ремонта лотков и стен труб в районах с расчетной темпе­ратурой воздуха ниже минус 40°С. Ремонт лотков металлических гофри­рованных труб (МГТ) с помощью полимербетонов проводят путем за­мены разрушенного лотка до всей длине жги части длины трубы. Ремонт бетонного лотка с отдельными местными разрушениями с помощью полимербетона нецелесообразен. Лотки в МГТ, как правило, устраивают сборными го полимербетонных блоков. Допускается применение бло­ков, изготовленных из морозостойкого бетона, с наружной износостой­кой защитой из полимеррастворов. В лотках из монолитного полимер-бетона предусматривают армирование металлической сеткой, закреплен­ной на торцах трубы и в пределах каждой секции. Ремонт лотков бетон­ными железобетонных труб включает удаление размороженного слоя бетона лотка, выравнивание поверхности лотка с заполнением ниш в стенках трубы свежеуложенным бетоном и устройство высокоморозо­стойкого защитного слоя из полимербетонов по всей поверхности лот­ковой части трубы. Между старым и свежеуложенным бетоном, а также перед укладкой защитного слоя полимербетона на поверхности для по­вышения сцепления наносят эпоксидный клей К-153 или слой эпоксид­ной смолы с отвердителем.

Кроме ремонта лотковой части, предлагаемые полимербетоны и по-лимеррастворы могут быть использованы в качестве гидроизоляцион-

Рис. 14.5. Схема противопучинной об­сыпки фундамента оголйвка трубы:

1 - верхняя граница мерзлого грунта;

2 - утрамбованная глина; 3 - обсыпка;
4 - мощение

ных защитных покрытий, для заделки поврежденных швов и инъекти-рования трещиноватой кладки трубы.

Для предупреждения выпучивания оголовков трубы пучинистый грунт вблизи их фундаментов заменяют на непучинистый. Для этого разрабатывают траншею на высоту не менее половины глубины заложе­ния фундамента и засыпают ее смесью щебня с песком с тщательным по­слойным уплотнением (рис. 14.5). Сверху устраивают каменную от-мостку, В особо сложных случаях целесообразно устройство дренажей, отводящих воду за пределы оголовков.

Работы по перекладке или переустройству оголовков проводят по обьиной схеме, принятой для районов с умеренным климатом, но прини­мают меры, обеспечивающие сохранность основания в мерзлом состоя­нии (принцип I). Участок площадки, прилегающий к ремонтируемому оголовку, подготавливают к работе: устраивают теплоизоляционную по­душку из каменных материалов и песка толщиной до 0,5 м и при необ­ходимости отводят поверхностную воду. В зимний период, когда дея­тельный слой находится в мерзлом состоянии, подсыпку не делают. Раз­борку старого оголовка и установку нового ведут под защитой грунто-удерживающих устройств. Укрепительные и отделочные работы, как правило, выполняют в летний период. Бетон и строительные растворы используют северного исполнения (см. п. 13.3).

Растяжку звеньев трубы ограничивают уположением откосов насы­пи или применением двусторонних берм либо путем укрепления (заме­ны) грунта основания. Укрепления грунтов достигают цементацией, смолизацией или силикатизацией. В зависимости от характера грунтов применяют разные тампонажные средства: при цементации - цемент; при смолизации - синтетические смолы, например мочевиноформаль-дегидную, иотвердитель-4%-ный раствор щавелевой кислоты; при силикатизации - силикат натрия и хлористый кальций. В качестве вре­менной меры звенья трубы можно объединить стягивающими металли­ческими тяжами, пропущенными внутри трубы вдоль стен и закреплен­ными на ее торцах. Возможно экранирование трубы, заключающееся в укладке вдоль трубы с наружной стороны гибких неразрезных полос.

При серьезном расстройстве кладки трубы внутрь ее вводят метал-

лические трубы - гильзы или железобетонные звенья — втулки. Воз­можность уменьшения отверстия трубы проверяют расчетом.

Упомянутые методы ремонта труб неравноценны и каждый из них может быть применен в определенных условиях, обоснованных техни­ко-экономическим анализом. Следует иметь в виду, что такие виды ре­монтных работ, как перекладка оголовков и фундаментов, замена пу-чинистого грунта в основании, предотвращение продольной растяжки звеньев и др., не только сложны и трудоемки, но и весьма опасны. Их нужно выполнять очень осторожно, чтобы не нарушить естественное со­стояние мерзлого грунта и не осложнить далее работу несущих элемен­тов трубы.

Несмотря на определенные трудности, все земляные работы целе­сообразно выполнять в период устойчивых низких отрицательных темпе­ратур. В этот период котлованы можно разрабатывать без ограждений и водоотлива, облегчается подвоз материалов и оборудования к трубам, расположенным, как правило, в труднодоступных и заболоченных местах.

Большую опасность для нормальной работы трубы -представляют наледи, которые часто полностью закупоривают их отверстия и препят­ствуют стоку воды. Защитные противоналедные мероприятия, выпол­няемые силами дистанций пути, включают: разрушение наледей бульдо­зерами, подвесными гидро- и пневмомолотами или буровзрывным спо­собом; оттаивание наледей за счет покрытия их прозрачными полимер­ными пленками, зачернения поверхности наледей угольной пылью, зо­лой; устройство задерживающих валов из снега, льда и грунта, а также противоналедных временных заграждений (рис. 14.6); пропуск налед-ной воды с помощью временного лотка. Выбор способа борьбы с на­ледью зависит от ее объема, условий формирования и роста, а также воз­можностей эксплуатирующей организации.

Для предотвращения закупорки труб наледями могут быть исполь­зованы противоналедные оголовки, предложенные В. А. Дементьевым

Рис. 14.6. Схема задержания наледи перед трубой:

1 — входной оголовок трубы; 2 — временное заграждение (забор из метал­лической сетки Рабица, пленки, мешко­вины и др.); 3 — наледь; h - высо­та трубы

(рис. 14.7). Принцип работы противоналедного оголовиа заключается в регулировании поступления наледных вод в трубу с разделением на сток через трубу и аккумуляцию наледи перед оголовками трубы. Ког­да уровень наледного льда достигает низа металлического щита, проис­ходит автоматическая закупорка щели под щитом, и сток наледной воды в трубу прекращается. При этом верхняя часть отверстия трубы, равная ¹/4 — ¹/з ее высоты, остается свободной для стока весенних вод. Вес­ной (после прекращения образования наледи) регулирующий щит уда­ляют. Ледяной уступ, образовавшийся перед щитом, размывается весен­ними водами, и отверстие трубы полностью освобождается от наледи.

В последние годы широкое распространение находят способы безна-ледного пропуска водотоков. С этой целью сооружают каптажно-дре-нажные сооружения, в состав которых входят водоотводные коллекто­ры и дренажные системы. Для перехвата и сбора поверхностных вод и направления их в водоотводные коллекторы применяют специальные каптажные устройства. На рис. 14.8 в качестве примера приведена кон­струкция каптажного устройства, разработанная Сибгипротрансом по предложению лаборатории мостовых конструкций СибГАПС. Размеры каптажного устройства подобраны таким образом, чтобы обеспечить безнапорный режим водоотводного коллектора.

Рис. 14.7. Конструкция противоналедного оголовка:

1 — труба; 2 — портал оголовка; 3 — надпортальиая стенка; 4 — крылья оголов­ка трубы; 5 - распорка; 6 - уголки для крепления шита; 7 - регулирующий металлический щит; 4? - болты для крепления щита; 9 — полиэтиленовая пленка; 10 — зазор между низом щита к входным лотком трубы; 11 — входной лоток трубы; 12 — наледь; 13 — свободная часть отверстия трубы; 14 - замкнутое пространство перед трубой; z — толщина наледи максимальная; z — толщи­на наледи, допустимая в трубе

Рис. 14.8. Конструкция каптажного устройства:

1 - водоприемный колодец; 2 - соединительная труба; 3 — смотро­вой молодец коллектора; 4 - дренажная труба; 5 - коллектор; б -водоотводная канава

В тех случаях, когда конструктивные и заградительные меры ока­зываются недостаточными, в процессе выполнения ремонтных работ прибегают к прогреву воды на концевых участках трубы. Обогрев тру­бы может быть использован и для безналедного пропуска водотока,

14.3. Ретионтдеревянных-мостов

Дата добавления: 2015-06-30