Трубы на косогорах, дюкеры, лотки, фильтрующие насыпи

На косогоре необходимо обеспечить трубе наклон и принять меры против размыва быстрым течением.

В несложных случаях бывает достаточно мощного укрепления русла, в частности, бетонным или каменным лотком — водоспуском. Но при больших уклонах и сильных потоках требуется гашение скорости течения гасителями — поперечными выступами на дне лотка или водобойными колодцами (рис. 190). Поток, падая в колодец с высоты, теряет энергию и отсюда более спокойно переходит в трубу. Выход воде из колодца обычно преграждают невысокой стенкой. Благодаря ей в колодце образуется своего рода водяная подушка, воспринимающая на себя удар потока. Стенку снабжают узкой щелью для стока воды.

Колодцы применяют также в трубах, называемых дюкерами (см. рис. 10). Здесь два колодца, соединенных внизу трубой, служат как сообщающиеся сосуды для пропуска водотока под рельсовым путем, проложенным в неглубокой выемке, когда устройство обычной трубы невыполнимо. Чтобы труба не заиливалась, дно колодцев понижают относительно лотка трубы. Периодическое и во всяком случае своевременное вычерпывание ила из таких отстойников в колодцах исключает возможность засорения самой трубы, очистка которой требовала бы закрытия водотока и откачки воды из дюкера.

Лоток, помимо рассмотренного назначения (как элемент трубы), имеет еще самостоятельное значение — как вид малого искусственного сооружения (рис. 191).

Общее число лотков невелико: ограничивается сравнительно узкими пределами их применения—для пропуска малых водотоков в насыпях высотой до 2 м. Эксплуатационные достоинства лотков, как и труб, большие. От мостов они выгодно отличаются тем, что не имеют пролетного строения. Расстояние между стенками лотка поверху не превышает расстояния между шпалами. Для этого при отверстии 1 —1,5 м стены лотка в верхней части выполняют с железобетонными консолями. В поздней конструкции лотки монтируют из готовых железобетонных звеньев (рис. 191,б) отверстием 0,75 м, аналогичных звеньям прямоугольных труб. В отличие от труб звенья лотка замкнутого сечения рассчитаны на динамическое воздействие поездов и потому допускают укладку пути с балластной призмой непосредственно на лотке. Крайние звенья лотка открыты сверху. Преимущество лотков перед трубами в том, что они могут быть устроены в малых насыпях, где труба по условиям обеспечения минимальной (1 м) засыпки над ней не применима. Однако это преимущество лотков относительно, так как касается только определенного типа труб, не рассчитанных на указанное воздействие временной нагрузки.

По сравнению с лотками еще малочисленнее фильтрующие насыпи, отсыпаемые из камня, взамен устройства трубы или малого моста. В отличие от лотков, труб и мостов, при которых весь водоток пропускается отверстием сооружения (причем принимаются меры предупреждения опасного просачивания воды через обычные насыпи), в фильтрующих насыпях вода, напротив, пропускается, самой насыпью. Водопропускная способность и сохранность от размыва обеспечиваются крупными размерами камней, составляющих фильтрующую насыпь. Иногда в такой насыпи для увеличения водопропускной способности прокладывают дополнительно обычную железобетонную трубу в одно или несколько очков с простыми оголовками воротникового типа. При необходимости с верховой стороны перед насыпью отсыпают низкую каменную стенку — своего рода фильтр, предохраняющий насыпь от заиливания.

Эксплуатация труб

При удовлетворительном состоянии конструкции и нормальном пропуске воды содержание труб весьма простое. Оно включает периодический осмотр, очистку от наносов, подготовку труб к весне и зиме и текущий ремонт.

Осмотром выявляют качество укрепления русла и откосов насыпи, состояние кладки и положение оголовков, звеньев и лотка трубы, надежность заделки деформационных швов. Надо убедиться в отсутствии просадок и сдвижек оголовков и звеньев, значительного выветривания и трещин в кладке, незаделанных швов между звеньями.

Выявленные повреждения, связанные с пропуском воды, такие как нарушение укреплений, ограждений перед трубой и другие, полезно устранять еще до замерзания грунта. Зимой подобные работы требуют оттаивания грунта, а без этого качество их выполнения обычно бывает невысоким.

На зимний период отверстия труб закрывают с обеих сторон щитами от снежных заносов. Применение хворостяных и соломенных матов вместо дощатых или плетневых щитов дополнительно предохраняет от промерзания, а значит, от выветривания кладки и образования наледей. Если водоток действует и зимой, в щитах или матах оставляют отверстие.

Весной заблаговременно очищают от снега трубу и само русло на подходе и выходе из трубы.

Текущий профилактический ремонт трубы заключается в расшивке швов каменной кладки, заделке раствором различных мелких дефектов на поверхности оголовков и трубы, в смазке лотка цементным раствором, Работы эти незначительны по объему и весьма просты. Своевременное их выполнение продляет срок службы трубы.

Особого внимания требуют повреждения, связанные с пропуском воды или нарушением устойчивости трубы. Труба, как ни одно другое сооружение, взаимосвязана с насыпью. Осадка и «расползание» насыпи вызывают просадку звеньев и растяжку трубы в швах. Прорыв из трубы воды через раскрытые швы, особенно при напорном режиме, угрожает размывом насыпи и разрушением сооружения. Создается также опасность разрушения-при подмыве оголовков и откосов насыпи из-за отсутствия или несвоевременного ремонта укрепления. Поэтому нельзя оставлять раскрытых швов между звеньями и оголовками, неукрепленных и невыправленных русел и откосов.

Раскрывшиеся швы забивают паклей, смоченной в смоле или битуме. Широкие швы предварительно следует сузить цементным раствором. Для плавного входа в трубу и выхода из нее русло по возможности надо выправить по оси трубы и укрепить мощением.

Размыв за выходным оголовком прекращают устройством каменной рисбермы.

При осадке трубы в наибольшей мере опускается средняя ее часть. Скапливающаяся здесь вода мешает осмотру и замерзает зимой. Устранить это легко, выровняв лоток бетоном в просевшем месте.

Осадка насыпи нередко вызывает продольные трещины в звеньях трубы. Характерным для такой деформации в виде сплющивания звена является раскрытие трещин изнутри вдоль трубы вверху и сдавливание кладки по продольным трещинам на боковых поверхностях звеньев.

За трещинами необходимо регулярно следить, не происходит ли дальнейшего их развития. Наблюдение за трещинами такое же, как и в других сооружениях (стр. 140). Чтобы трещины не ускоряли разрушения кладки, их заделывают раствором.

Сплющивание звена, а затем и нарастание этой деформации, легко установить, проверяя размеры звена в свету по вертикали и горизонтали и сравнивая их между собой (для круглых звеньев), а также с результатами прежних измерений в одних и тех же местах трубы.

При значительном раскрытии трещин и ярко выраженном изломе (сплющивании) звена необходимо подкрепить его. Для этого верх трубы подпирают деревянными рамами, опертыми через лежни на лоток. После детального обследования намечают капитальные меры вплоть до частичной и полной перекладки. Такой ремонт надлежит выполнить до паводка, так как отверстие трубы, стесненное рамами, может оказаться недостаточным для пропуска воды. Скопление воды перед трубой опасно и размывом насыпи, и ее намоканием, при котором давление разжиженного грунта на дефектную трубу еще более возрастает.

Наблюдение должно быть установлено и за осадкой звеньев труб. Его выполняют путем осмотра взаимного расположения смежных звеньев и при помощи нивелирования. Для сравнения замеры надо производить в одних и тех же точках. Лучше всего в звеньях трубы заделать стальные марки, положение которых в дальнейшем будет легко проверять.

За расхождением звеньев (обычно крайних) вдоль трубы, а также за отходом оголовков от трубы можно следить непосредственно по изменению раскрытия швов. Отход, оголовков вызывается нередко их подмывом из-за недостаточного укрепления русла. Значительные смещения вызывают частичную или полную перекладку деформированных элементов.

Старую кладку труб с большими разрушениями от выветривания, а также выщелачивания раствора ремонтируют торкретированием поверхности и цементацией, которые выполняют так же, как и при ремонте мостов (стр. 140, 141). При более глубоком и обширном выветривании внутри трубы устраивают бетонную, а с целью усиления самой кладки трубы, — железобетонную рубашку. Ее толщина (обычно 10—20 см в зависимости от размеров поперечного сечения трубы) не должна слишком стеснять отверстие для пропуска воды и обслуживания.

Глава X ТОННЕЛИ

Характеристика тоннелей

На железных дорогах тоннели строили начиная с 1860 г. пи различным габаритам под один или два пути. Число тоннелей невелико. Но по значимости тоннели, как и мосты,— наиболее ответственные и дорогие сооружения в путевом хозяйстве дорог, а по условиям эксплуатации тоннели даже сложнее мостов.

При постройке тоннеля удаляют (вырабатывают) породу в горном массиве по заданной трассе и профилю (рис. 192). От разрушения выработку закрепляют каменной или иной обделкой. Лишь особо крепкие, не поврежденные трещинами скальные породы, не требуют обделки. Находясь в окружении грунтов и грунтовых вод, обделка подвергается давлению грунта, которое в зависимости от гидрогеологических условий может быть направлено не только сверху и с боков, но и снизу.

Проникающая в тоннель вода разжижает балластную призму, что снижает устойчивость пути, а зимой, особенно в районах с суровым климатом, приводит к обледенению тоннеля и пучению пути. Пучины и наледи, стесняя габарит, иногда и без того недостаточный, нарушают эксплуатацию. Околка и вывозка льда затруднительны при движении поездов и трудоемки. Вода, выщелачивая раствор, ослабляет кладку обделки, а вымывая грунт, образует пустоты за обделкой.

Условия выполнения работ в тоннелях тяжелее, чем на мостах. Тоннели узкие и длинные лишены дневного света, скапливают отработанные газы локомотивов.

Тоннели ухудшают условия и для движения поездов. Повышенная влажность в тоннелях уменьшает сцепление колес локомотива с рельсами. Дополнительное сопротивление идущему поезду оказывает воздух в тоннеле. Выталкивая этот воздух, проходящий поезд преодолевает его трение по обделке на всем протяжении тоннеля. На кривых участках пути воздушное сопротивление в тоннелях еще больше, чем на прямых. Все эти сопротивления столь значительны, что наибольшие уклоны пути в тоннелях требуется уменьшать на величину до 25% против допускаемых вне тоннеля.

Продольный профиль тоннеля определяется не только уклоном пути. Отвод воды из тоннеля проще, когда он имеет уклон. При уклоне лучше и естественное проветривание, особенно когда подъем совпадает с направлением господствующих ветров. Длинные горные тоннели имеют обычно двускатный профиль с уклонами от середины к концам — порталам тоннеля. В отличие от горных подводные тоннели характерны подъемом к порталам, поэтому воду из этих тоннелей перекачивают насосами.