Изобретение относится к области подземного строительства, а именно к устройствам возведения подземных сооружений различного назначения, преимущественно к строительству водопропускных сооружений и подземных переходов.
Водопропускные сооружения строятся для обеспечения нормального функционирования автомобильных дорог и тоннелей в горных условиях. Использование данного вида сооружений обусловлено специфическими климатическими условиями, а также сложностью рельефа и наличием множества горных ручьев и рек, грунтовых вод. Для этого чаще всего используют водопропускные сооружения в виде труб большого круглого сечения, которые требуют дополнительных технологических и экономических затрат.
При сейсмических воздействиях повреждаются перекрытия в транспортных тоннелях, подземных переходах и опоры в наружных переходах, что приводит к потери устойчивости всей конструкции [1-2]. В связи с этим на основе модельных исследований рекомендуется замена круглых труб на арочные конструкции.
Принцип работы арочных конструкций заключается в снижении процента армирования (до 17%), повышении динамической жесткости (до 30%), снижении сейсмического активного давления грунта за счет уменьшения распорных усилий.
Известно сооружение для пропуска воды [3], содержащее свайный фундамент, боковые стенки из габиона или матраса "Reno", донную часть из матраса "Reno" или бутового камня, блоки арочного перекрытия, грунтовую засыпку. Габионы или матрасы каждой боковой стенки взаимосвязаны с габионами входных и выходных оголовков.
Недостатком данной конструкции является трудоемкость изготовления, так как приходится забивать сваи.
В качестве наиболее близкого аналога выбрано сооружение для пропуска воды [4], содержащее фундамент, боковые стенки, донную часть, арки перекрытия, грунтовую засыпку, каждая боковая стенка выполнена заодно с фундаментом в виде железобетонного (ЖБ) блока, имеющего отверстия в донной части, расположенные симметрично в центральной части фундамента и заполненные бутовым камнем. ЖБ блоки, так же, как и арки перекрытия, стянуты между собой напряженной стержневой арматурой, расположенной вдоль сооружения.
Недостатком данной конструкции являются относительно низкая динамическая жесткость и большое сейсмическое активное давление грунта на ЖБ блоки с отверстиями в донной части, которые заполнены бутовыми камнями.
Целью является упрощение конструкции, повышение эксплуатационной надежности путем увеличения динамической жесткости конструкции, снижения сейсмического активного давления грунта за счет уменьшения распорных усилий и снижения процента армирования.
Поставленная цель достигается тем, что в заявляемом водопропускном сооружении каждая боковая стенка выполнена заодно с фундаментом в виде ЖБ блока с "зубом", которая в местах сопряжения с аркой перекрытия имеет фторопластовую прокладку. ЖБ блоки могут располагаться под грунтовой засыпкой. Свод сооружения выполняется из отдельных ЖБ арок, представляющих собой часть окружности или эллипса. ЖБ блоки так же, как и ЖБ арки, стянуты между собой напряженной стержневой арматурой вдоль сооружения.
Изобретение представлено на следующих чертежах:
Фиг.1 - водопропускное сооружение с ЖБ подпорными стенками, аркой и фундаментом с поперечным "зубом", где h - высота грунта засыпки.
Фиг.2 – поперечный разрез конструкции.
Водопропускное сооружение содержит фундамент 3 в виде ЖБ блока, ЖБ подпорные боковые стенки 2, ЖБ арка перекрытия 1, которая может быть выполнена сборной или монолитной в зависимости от степени косогорности основания (Фиг. 1). Высота подпорных боковых стенок 2 и фундамента 3 выбирается с учетом необходимой водопропускной способности балочного моста. На боковые стенки 2 ЖБ блока 3 установлена ЖБ арка перекрытия 1, в сечении представляющая собой часть окружности или эллипса. В сопряженной части ЖБ подпорной стенки 2 и ЖБ арки 1 вставлена прокладка 4 из фторопласта, которая выполняет роль демпфера, снижает сейсмические и ударные нагрузки. Тем самым расчетную интенсивность сейсмического воздействия на сооружение можно понизить на один балл. Поверх арок 1 распложено земляное полотно дороги 5, на которую уложена дорожная одежда 6. Для того, чтобы не было сдвига при сейсмическом воздействии в фундаменте 3 выполнен поперечный "зуб" 7 (Фиг. 2), упирающийся в грунт основания.
Водопропускное сооружение возводится в следующем порядке.
Расчищают площадку, устанавливают ЖБ фундамент 3 с поперечным "зубом" 7, затем на него устанавливают ЖБ подпорную стенку 2. Далее устанавливают ЖБ арку перекрытия 1. В месте сопряжения арки 1 с подпорной стенкой 2 размещают прокладку 4 из фторопласта (Фиг. 1), что способствует созданию условий снижения воздействия сейсмических волн. В конце производят заделку стыков всего сооружения, гидроизоляцию засыпаемых поверхностей, выполняют грунтовую засыпку 5 и укладывают дорожную одежду 6.
В предлагаемой конструкции, высота грунта засыпки составляет h = 0,75м, а при армировании грунта стеклотканью ее можно уменьшить до h = 0,5м.
Прокладки из фторопласта выполняют роль демпфера, снижают сейсмические и ударные нагрузки, а арочный свод нейтрализует часть активного давления на подпорные стенки. Кроме этого, при расходе воды конструкция обеспечивает лучшее сопротивление сейсмическим силам. При их воздействии осадок фундамента уменьшается в три раза по сравнению с конструкциями приведенных аналогов.
- возможность восстановления донного покрытия оперативно и быстро, с минимальными трудозатратами;
- возможность увеличения полезной высоты тоннеля на 0,2м, а в случае укрепления грунта засыпки геотекстилем на 0,3м больше. При этом сейсмостойкость основания трубы и в целом тоннельной обделки увеличивается, так как расчетную сейсмичность можно снизить на 1 балл;
- большая устойчивость на косогорном участке, так как в конструкции предусмотрен "зуб" для удержания сооружения от сдвига, что часто проявляется при землетрясениях;
- конструкция работает на сжатие, что позволит уменьшить толщину бетона, ведущее соответственно к снижению инерционных сейсмических усилий.
