Проектирование водоотводных и напорных канав

 

Водоотводные канавы служат для отвода воды от дороги в стороны, в пониженные места или к водопропускным сооружениям.

Если дорога пересекает на коротком расстоянии несколько логов, воду можно не пропускать через дорогу в каждом понижении, а устраивать водоотводные канавы, перехватывающие воду в малых логах и отводящие в главный лог (рис. 5.3). Обычно канавы глубиной 0,25–0,5 м, собирающие воду с малых логов, начинают в самом русле.

 

 

Рис. 5.3. Схема отвода воды из бокового лога к сооружению в главном логе

 

Канавы устраивают с продольными уклонами не менее 5 – 7 ‰, длину принимают не более 500 м.

Водоотводные канавы также проектируют для выпуска воды из пониженных участков – бессточных впадин, которые пересекает дорога.

Воду из впадины отводят до ближайших логов или более глубоких впадин, устраивая водоотводные канавы с двух сторон дороги (рис. 5.4, а). Возможно и другое решение: устройство водопропускной трубы и водоотводной канавы с низовой стороны (рис. 5.4, б). Вопрос решается с учетом конкретной ситуации: наличия понижений с двух сторон дороги и технико-экономических расчетов (следует подсчитать, что дешевле – труба или канава).

 

 

 

Рис. 5.4. Схема отвода воды из бессточной впадины: а – без устройства трубы; б – с устройством трубы под полотном

 

Рекомендуется пересекать впадину не в самом глубоком месте, а сбоку. Тогда более глубокая часть впадин будет играть роль испарительного бассейна.

При наличии поперечного уклона местности косогора вода, притекающая к дороге с верховой стороны, должна быть перехвачена и отведена в сторону от дороги с помощью нагорных канав (рис. 5.5).

 

 

 

Рис. 5.5. Нагорные канавы:

а – у насыпи; б – у выемки; 1 – насыпь; 2 – нагорная канава;

3 – берма; 4 – откос выемки; 5 – банкет

 

Сечение нагорных канав рассчитывают по расходу воды, притекающей к ней. Канаве придают трапецеидальный поперечный профиль с наименьшей шириной по дну 0,5 м. минимальная глубина канавы 0,5 м, крутизна откосов 1:1,5, продольные уклоны не менее 3–5 ‰.

Если земляное полотно проложено по косогору в насыпи, то нагорную канаву располагают на расстоянии не менее 2,0 м от подошвы насыпи, а между ней и насыпью отсыпают берму с уклоном 20 ‰ к канаве (рис. 5.5, а).

При наличии кювета в насыпи и расположении дороги в выемке, во избежание сплывов и оползания откосов из-за переувлажнения грунтов, нагорные канавы располагают на расстоянии не менее 5 м от внешнего откоса кювета или выемки (рис. 5.5, б). Чтобы избежать затопления выемки при переполнении нагорной канавы, между выемкой и канавой отсыпают земляные призмы – банкеты.

При большом притоке воды на крутых и длинных косогорах устраивают два и более ряда нагорных канав. Кюветы и нагорные канавы укрепляют дерном, укрепленным грунтом, мощением.

 

Проектирование испарительных бассейнов и поглощающих колодцев

 

В равнинной местности, когда нельзя отвести воду по боковым водоотводным канавам в естественные понижения местности или к водопропускным сооружениям проектируют в стороне от дороги испарительные бассейны. Эти бассейны представляют из себя котлованы, вокруг которых делают земляные валики, преграждающие доступ воды с окружающей местности (рис. 5.6). Иногда в качестве испарительных бассейнов используют сосредоточенные резервы. Вместимость одного бассейна не должна превышать 200–300 м³, глубина 1,5 м, а уровень воды должен располагаться на 0,6 м ниже отметки бровки насыпи.

 

 

Рис. 5.6. Испарительный бассейн:

1 – испарительный бассейн; 2 – дорога; 3 – древонасаждения; 4 – защитный земляной валик

 

Испарительные бассейны не рекомендуют устраивать в северных и центральных районах страны, где вследствие малой испаряемости, они могут способствовать заболачиванию местности.

Поглощающие колодцы возможно устраивать тогда, когда на небольшом расстоянии от дороги под относительно тонкими слоями (1–1,5 м) растительного грунта залегает большой мощности хорошо фильтрующий грунт.

 

Укрепление канав

 

При малых скоростях течения (V = 0,25 м/сек) взвешенные в воде частицы грунта выпадают в осадок и канава засоряется. Поэтому уклоны канав должны быть не менее 5 ‰, в исключительных случаях 3 ‰.

При больших скоростях течения грунт начинает размываться в связи с чем, дно и откосы канав следует укреплять.

Применяются следующие способы укрепления канав в зависимости от их уклона (табл. 5.1).

Таблица 5.1

Продольные уклоны канав

Тип укрепления	Уклоны, ‰
песчаных	суглинистых
Без укрепления	До 10	До 20
Одерновка	10 – 30	20 – 30
Мощение	30 – 50	30 – 50
Перепады и лотки	> 50	> 50

 

В приведенных конструктивных решениях часто используются геосинтетические материалы: нетканые, сотовые, габионного типа и др.

При уклонах более 50 ‰ дну канав придают ступенчатый продольный профиль – перепады (рис. 5.7). Перепады устраивают из сборных железобетонных элементов, монолитного бетона, каменной кладки. Высоту перепадов p принимают 0,3–0,4 м. продольный уклон уступов i_o может быть сделан меньше уклона местности i.

Расстояние между уступами

.

 

 

Рис. 5.7. Схема ступенчатого русла канавы

 

Общее падение канавы на участке перепадов Н распределяется на несколько ступеней по числу перепадов n:

 

Н = np + i ₀ l (n – 1).

 

Вместо перепада иногда устраивают быстротоки, которые лучше вписываются в местность и требуют меньше работ по их устройству (рис. 5.8). Поскольку в быстротоке развиваются большие скорости, требуются гасители энергии, в качестве которых устраивают водобойные колодцы и стенки. В водобойном колодце энергия падающей воды поглощается массой воды в колодце.

Рассчитываются перепады и быстротоки по зависимостям, рассмотренным в курсе гидрологии.

 

 

Рис. 5.8. Гидравлическая схема быстротока