Основные принципы функционирования дорожного водоотвода

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерный институт

Кафедра строительства

РЕФЕРАТ

на тему «Основные принципы функционирования дорожного водоотвода»

Ставрополь 2021

Содержание

Введение

1. Проектирование системы водоотвода

2. Изделия и конструкции системы дорожного водоотвода

Заключение

Список литературы

Введение

Система дорожного водоотвода является важным элементом дороги. Система дорожного водоотвода включает в себя различные водоотводные сооружения, задача которых предотвратить переувлажнение земляного полотна. При увеличении влажности грунта меняются физические свойства грунтов: грунт из твердого состояния переходит в текучее. При этом теряются его свойства противостоять нагрузкам.

Если грунт переувлажнен, то это приведет к разрушению дорожного полотна. Если не отвести влагу с горных дорог, это приведет к их сползанию с горных склонов. По такой дороге уже не безопасно перемещаться, в особенности во время дождя или при таянии снега. Небезопасно, когда и влага не уходит с дорожного полотна. Шины движущихся автомобилей теряют сцепление с асфальтом (эффект аквапланирования), что приводит к дорожно-транспортным происшествиям. Под слоем воды сложно заметить неровности дороги, что не менее небезопасно.

Для отвода атмосферных и грунтовых вод используют различные сооружения, устраивают уклоны дороги. Для воды, стекающей с дороги используют канавы, по которым вода стекает в пониженные места. Канавы бывают разные, но, пожалуй, самые распространенные - это железобетонные канавы, которые могут иметь различную форму, в зависимости от расчетного количества отводимой воды.

Подземный сток воды осуществляется по водоносным слоям грунта, т.е. по слоям с хорошей водонепроницаемостью. Иногда такие слои пролегают вблизи дорожного полотна, в таком случае возникает опасность переувлажнения грунтовыми водами. Чтобы это избежать используют специальные конструкции для перехвата и снижения уровня грунтовых вод - дренаж. Это сеть уложенных под землей труб с крупными пустотами, по которым вода течет быстрее, чем по порам грунта.

Устройство водоотводных сооружений очень важно при проектировании трассы, этому разделу необходимо уделять особое внимание. Поэтому так важно изучить этот раздел, рассмотреть различные типы конструкций, сферу и способы их применения, чтобы в будущем правильно их применять, создавая безопасную среду для движения транспорта.

1. Проектирование системы водоотвода

Водоотводная система - это система инженерных сооружений, предназначенная для сбора и отвода поверхностных и грунтовых вод, включающая инженерную подготовку рельефа местности с целью организации поверхностного стока.

Земляное полотно - это фундамент дорожной одежды. Его устойчивость определяет долговечность трассы. Устойчивость самого полотна обеспечивается правильностью его проектирования, свойствами грунта, и, немаловажно, нормально работающей системе водоотвода. Разрушения дорожного полотна, возникшие из-за некачественной системы водоотвода можно устранить только при реконструкции автомобильной трассы.

Для обеспечения надежного функционирования системы дорожного водоотвода необходимо её правильно спроектировать. При проектировании необходимо учитывать множество факторов, такие как климатические условия. В дождливых районах необходимо сооружать конструкции, рассчитанные на большую пропускную способность. Рельеф влияет на проектирование водоотвода. Например, в горной местности необходимо строительство подпорных стенок или габионов. В равнинной местности дорогу строят на уровне выше, чем уровень земли.

Стоит отдельно отметить, что при строительстве зданий и сооружений вблизи дороги необходимо предусмотреть, чтобы новая постройка не нарушала систему водоотвода, и при необходимости разработать проект по организации новой системы водоотвода.

Само полотно должно быть выполнено в высоком качестве, тесть быть ровным, без температурных швов и мелких трещин. Всё это влияет на эффективность водоотводных сооружений

При неисправности системы водоотвода происходит аккумуляция воды на поверхности покрытия. Это приводит к ее проникновению под дорожное полотно через обочины, трещины и швы в покрытии. В таких условиях под полотно может попадать 70-90% воды. Вода, находящаяся между слоями полотна причиняет большой вред дорожной конструкции, так как происходит ее перемещение под давлением колес. Эта вода может снизить прочность полотна на 25%.

Рис.1. Разрушение дорожной одежды из-за проникновения воды

При проектировании также следует помнить, что летние дожди не приносят сильного ущерба дороге, так как они непродолжительны и слабы. Влага быстро испаряется из-за температуры и низкой влажности. А вот снижение температуры приводит к миграции связанной в грунте воды ближе к поверхности.

Для принятия решений необходима точная оценка гидрометеорологических условий в заданном районе. При этом проводится анализ уже имеющихся проектных разработок, анализ полученного опыта. В случае применения новых решений нужно тщательно анализировать особенности их работы, а также провести лабораторные исследования их функционирования.

2. Изделия и конструкции системы дорожного водоотвода

Водоупор - водонепроницаемый или слабо водонепроницаемый слой. Водоупорные слои сложены из плотных, задерживающих воду пород: глина, лишённые трещин магматические породы, мёрзлые породы, массивные кристаллические породы, глинистые сланцы. В зонах водоупорных пластов располагаются родники из-за скопления воды над ними.

Водоупор также может быть создан и искусственно. В инженерных сооружениях изготавливают водоупорные перемычки из бетона или железобетона. Встречаются и слои легко растворимых пород (соли, известняки). Роют котлован в слое грунта, который необходимо заменить на водоупорный, а затем засыпают его необходимым грунтом. Свободно просачиваясь сквозь растворимые и водопроницаемые слои, вода задерживается, дойдя до водоупорного горизонта. Таким образом можно защитить дорожное полотно от просачивания к нему грунтовых вод.

Рис.2. Водоупорные слои грунта

Быстросток - водоотводящее русло, специально предусмотренное для сброса вод поверхностного стока с высокими скоростями в конкретном местоположении, укрепленное и не размываемое потоком. Такие конструкции чаще всего можно встретить около концов моста. Иногда случается так, что нет возможности спустить воду с моста прямиком вниз. Например, если под мостом проходит дорога. А если и есть такая возможность, все же будет не лишняя установка быстростоков.

Быстростоки способны быстро отводить большие объемы воды. Это чаще всего сборная железобетонная конструкция, которую не способен размыть поток воды. Он прочно укрепляется в грунте. Быстросток необходимо рассчитать таким образом, чтобы не происходило его переполнение и засорение.

Вода с быстростоков может отводиться в грунт, однако так она может размыть дорожное полотно. Поэтому разумнее было бы отводить воду в дренажную систему.

Рис.3. Быстросток

Откосные лотки - лотки, преимущественно железобетонные, предназначенные для сброса ливневых и сточных вод с проезжей части по откосам насыпи в водоотводные каналы и ливневую канализацию. На рис.4: Правая верхняя часть, нижняя часть и средняя часть.

Откосные лотки являются железобетонными изделиями для создания такой конструкции как быстросток. Лотки могут иметь различную форму: прямоугольную, трапецеидальную, треугольную, в зависимости от расчетного потока воды, который будет проходить по лотку.

Земляная насыпь. Если дорога проходит в равнинной местности, то для отвода с неё воды дорожное полотно необходимо поднять выше уровня земли. Для этого (чаще всего из местного грунта) создается земляная насыпь. Насыпь также может выполнять функцию отвода воды от дорожного полотна снизу. Например, при прокладке дороги в болотистой местности.

Рис.4. Откосные лотки

При устройстве земляной насыпи удаляется верхний слой водопроницаемого грунта, и заменяется на водонепроницаемый. Особенно это необходимо на болотистых участках. Устройство насыпи следует производить в сухое время года, когда влажность грунта минимальна. Обычно это лето.

Земляную насыпь необходимо проектировать таких размеров, чтобы она не пропускала воду снизу; чтобы поднять дорогу на такой уровень, чтобы при выпадении осадков, дорожное полотно не было затоплено. Необходимо сделать достаточную ширину, чтобы осталось место на обочины.

По краям земляной насыпи в особо влажных районах производится установка водосточных канав. В них вода попадает по склону насыпи с поверхности дорожного полотна. Канавы отводят воду от дороги и сбрасывают её либо в дренажную систему, либо просто в грунт.

Неподалеку от земляной насыпи, где-то под ней иногда есть необходимость в устройстве дренажа, если водоносные грунты подходят близко к поверхности и происходит подтопление дороги.

Рис.5. Водоотводные трубки

Водоотводные трубы (трубки) - система трубчатых и фасонных деталей, крепящихся к конструкции моста и отводящих ливневые стоки в специально предназначенные для этого емкости за пределами моста или водосточную систему. Применяются если воду с моста нельзя сбрасывать непосредственно под него. По водоотводным трубам вода самотеком доходит, например, до быстростока и отводится с дорожного полотна.

Важно учесть при проектировании диаметр таких трубок, а также защитную решётку, сквозь которую не будут попадать посторонние предметы в трубку. В противном случае это может привести к засорению трубки и нарушению отвода воды с моста. Стоит отметить, что при нарушении системы водоотвода на мосту падает безопасность на нем. А мост итак является сооружением повышенной опасности.

Горизонтальный дренаж - система горизонтальных трубчатых дрен, канав, лотков, предназначенная для отвода или понижения уровня грунтовых вод. Ниже на Рис.6 показано разнообразие видов дренажа.

Рис.6. Горизонтальный дренаж

Порой случается так, что дорога проходит вблизи водоносных слоев грунта. В таком случае воду необходимо отвести подальше. Для этого была придумана система дренажа. Смысл в том, что воде довольно сложно проходить сквозь грунт, даже если это водоносный слой. А вот по дренажу вода может течь гораздо проще. Поэтому вода из водоносного слоя грунта стремится попасть в систему дренажа. Далее она уводится дальше.

Дренажная труба имеет небольшие отверстия, сквозь которые вода и попадает в трубу. При прокладке дренажных труб необходимо спроектировать достаточный уклон, обеспечивающий течение воды в трубе. Дренажные трубы могут быть выполнены из различных материалов. Например, пластик и железобетон. Пластиковые трубы дешевле железобетонных, однако не имеют такой высокой прочности и при ошибки проектирования могут быть раздавлены под тяжестью грунта.

Вертикальный дренаж - система вертикальных скважин, объединенных коллектором, через который вода откачивается с применением гидромеханического оборудования (погружных насосов). Требования к строительству дренажной системы вертикального типа установлены СНиП по обустройству мелиоративных систем и сооружений.

Вертикальный дренаж используется для понижения уровня грунтовых вод. Вертикальный дренаж используется в случаях, когда водное питание является интенсивным, а грунт -- слабым. Он подходит для территорий со слабой проницаемостью грунтов, где сбор влаги горизонтальными дренами оказывается неэффективным. В общем случае - это система скважин. Собранная в них вода откачивается погружными насосами и отводится за пределы осушаемой территории. Вода собирается через фильтры, размещенные на уровне водоносного пласта.

Бестраншейный дренаж - горизонтальный дренаж, выполненный с применением машин горизонтального бурения. Бестраншейный горизонтальный трубчатый дренаж предназначен для осушения откосов мокрых выемок и оползневых склонов. Его выполняют в виде отдельных дрен, располагаемых или параллельно друг другу или веерообразно под углом 1-4° к горизонтали. Тип дренажной трубы (гладкостенная, гофрированная и т.п.), ее диаметр и тип фильтрующего геотекстильного материала для оболочки дрен и определяют максимально возможный приток воды в дрену с учетом характеристик грунтов, перфорации дренажных труб и расчетного коэффициента поперечной фильтрации геотекстильного материала.

Рис.7. Вертикальный дренаж

дорожный водоотвод грунт дренаж

Заключение

Своевременный и целенаправленный сбор и отвод воды с поверхности автомобильных дорог и последующая ее очистка от загрязнений - одна из основных задач повышения технического уровня автомобильных дорог, безопасного движения по ним и снижения техногенного влияния на окружающую среду.

Особое место в этой проблеме занимают мероприятия, направленные на совершенствование методологии разработки оптимальных проектно-строительных решений и ремонтно-восстановительных мероприятий.

При эксплуатации автомобильных дорог и мостов поверхностные стоки ливневых и талых вод и стоки от увлажнения покрытия поливомоечными машинами содержат в своем составе значительное количество загрязняющих компонентов, отрицательное воздействие которых на экологию оказывается наиболее интенсивно при отсутствии удовлетворительно функционирующей системы водоотвода и очистки сточных вод.

Кроме того, необеспеченный поверхностный водоотвод приводит к снижению прочности дорожных одежд, нарушению устойчивости земляного полотна, сокращению межремонтных сроков, снижению уровня безопасности и удобства движения транспортных средств.

Одной из проблем является то, что в отдельных областях России, особенно в последние годы, распространенным в зимнее время явлением оказывается чередование периодов оттаивания и замерзания снегового слоя, что создает определенные проблемы при обеспечении своевременного отвода талых вод с поверхности автомобильных дорог. Кроме этого, имеют место случаи одновременного выпадения дождевых и снеговых осадков в зимние месяцы, что нередко приводит к значительному затоплению проезжей части и нарушению бесперебойного движения транспортных средств.

Таким образом, для решения проблемы организации дорожного водоотвода и очистки стоков с автомобильных дорог необходимо выполнять комплекс мероприятий, направленных на соблюдение технологического регламента при строительстве элементов водоотвода и проведение работ по содержанию системы водоотвода в состоянии удовлетворительной работоспособности в течение практически всего календарного года.

Список литературы

1. Ильина А.А. Об основных требованиях и правилах устройства, содержания и ремонта сооружений поверхностного водоотвода автомобильных дорог // Автомоб. дороги: Науч.-техн. информ. сб. / Информавтодор. - М., 2001.

2. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги / Госстрой России. - Взамен СНиП III-40-78; Введ. 01.01.86. - М: ГУП ЦПП, 2001.

3. Ильина А.А. Проблема загрязнения окружающей среды поверхностными стоками с автомобильных дорог и мостовых переходов // Новости в дор. деле: Науч.-техн. информ. сб. / ФГУП «ИНФОРМАВТОДОР». - М., 2003.

4. ГОСТ 32955-2014 Дороги автомобильные общего пользования лотки дорожные водоотводные. Технические требования.

Размещено на Allbest.ru