При проектировании водоотводящих устройств руководствуются следующими соображениями.
При большом количестве подлежащей отводу воды (более 0,005… 0,007 м3/(м2 сут)), а также на участках невысоких насыпей реклмендуется устройство продольных трубчатых дрен у краев проезжей части с поперечными выпусками (рисунок 13).
При устройстве дренирующего слоя из песков мелкой и средней крупности на участках выемок и в местах с нулевыми отметками его водопропускная способность может быть значительно повышена за счёт усиления движения воды в капиллярной зоне.
Примеры наиболее распространенных дренажных конструкций, хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации для участков дорог, которые проходят в выемках, в местах с нулевыми отметками, а также для участков, которые реконструируются, приведены на рисунках 14-22.
При удельном объеме притока воды через сутки q=0,005…0,007 м3/(м2 сут) и больше на 1 м2 проезжей части, а также на участках с нулевыми отметками и в выемках целесообразно устраивать продольные трубчатые дрены по краям.
При наличии постоянного притока воды с одной стороны от направления проезжей части автомобильной дороги необходимо устройство пластового дренажа с использованием геокомпозитных дренирующих прослоек.
1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепленная полоса; 4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр; 6 – поперечный выпуск; 7 – бетонный оголовок; 8 – каменное основание; 9 – укрепление водоотвода в месте сброса воды из дрены; 10 – фильтровая обсыпка стыков труб (или сплошная обсыпка)
Рисунок 13 – Дренажная конструкция, в которой вода из дренирующего слоя отводится поперечными трубами-выпусками за пределы откоса насыпи
1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепленная полоса; 4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр
Рисунок 14 – Дренажная конструкция, в которой вода из дренирующего слоя отводится продольными трубчатыми дренами, уложенными по краям проезжей части
1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепленная полоса; 4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр
Рисунок 15 – Дренажная конструкция, в которой вода из дренирующего слоя отводится вдоль бровки земляного полотна
1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепленная полоса; 4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр; 6 – поперечный выпуск; 15 – подкюветный дренаж
Рисунок 16 – Дренажная конструкция, в которой вода сбрасывается из продольных дрен, уложенных по краям проезжей части, поперечными трубами-выпусками в водоприемные (смотровые) колодцы подкюветного дренажа
1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепленная полоса; 4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр; 6 – поперечный выпуск; 11 – водосток
Рисунок 17 – Дренажная конструкция, в которой вода сбрасывается из продольных дрен, уложенных по краям проезжей части, поперечными трубами-выпусками в водоприемные (смотровые) колодцы водостока
При проектировании участка дороги, проходящего в выемке или в нулевых отметках, могут быть рассмотрены конструкции, в которых:
-вода из дренирующего слоя отводится продольными трубчатыми дренами, уложенными по краям проезжей части (рисунок 13-14), или вдоль бровки земляного полотна (рисунок 15) с выпуском воды за пределы выемки;
-вода сбрасывается из продольных дрен, уложенных по краям проезжей части поперечными трубами-выпусками в водоприёмные (смотровые) колодцы подкюветного дренажа (рисунок 16) или водостока (рисунок 17).
На участках с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах вогнутых вертикальных кривых и в местах уменьшения уклонов для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги (на участках выемок рисунок 18а и в местах с нулевыми отметками 18б), предусматривают поперечные трубчатые дрены диаметром 80…100 мм (поперечные прорези мелкого заложения), укладываемые в ровики глубиной 15…20 см с фильтровыми обсыпками из каменных материалов или фильтрующих нетканых материалов (рисунок 19). Расстояние между поперечными прорезями принимают равным 10…20 м.
4 – дренирующий слой; 5 – продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр;
12 – газон; 13 – тротуар; 14 – бортовой камень
Рисунок 18 – Дренажные конструкции на участках выемок (а) и в местах с нулевыми отметками (б), способствующие усилению движения воды в капиллярной зоне
1-фильтрующий геотекстиль; 2 - трубчатая дрена d=50…80 мм; 3 - водоприемные отверстия; 4 - материал дренирующего слоя с требуемым коэффициентом фильтрации
Рисунок 19 – Поперечная прорезь на полную ширину земляного полотна
Мелкие местные пески, с Кф менее 2 м/сут, целесообразно использовать в дренирующих слоях в следующих случаях:
-при возведении верхней части насыпей;
-при устройстве в выемках и насыпях, с заниженной бровкой земляного полотна, углубленных продольных ровиков с трубчатой дреной;
-при укладке по дну корыта геотекстиля, обёртывая им трубчатые дрены.
Каждое из перечисленных мероприятий может быть применено после соответствующих технико-экономических расчётов.
К системе дорожного водоотвода относят также подстилающий (дренирующий) слой дорожных одежд из песка, щебня, щебеносно- или гравийно – песчаных смесей и других крупнозернистых материалов, который собирает воду, проникающую через обочины, трещины и швы в покрытиях (рисунок 20а). Воду из дренирующего слоя, в особо благоприятных условиях, отводят на откосы насыпи или в боковые канавы дренажными воронками (рисунок 20б и рисунок 20в). В весенний период дренирующий слой собирает воду, которая попадает из верхних слоёв земляного полотна при таянии ледяных прослоек, образовавшихся на пучинистых участках в процессе зимнего влагонакопления. Дренирующие песчаные слои особенно важно устраивать во II и III дорожно-климатических зонах, при пылеватых грунтах земляного полотна.
а - разрез по полотну дороги; б - примыкание воронки к песчаному слою при малых уклонах; в - тоже, при уклоне более 10 ‰; 1 - прослойка дёрна или мха; 2 - щебень или щебеночно – гравийно-песчаная смесь; 3 - дорожная одежда
Рисунок 20 – Дренажные воронки
В зависимости от ширины проезжей части и климатического района строительства песчаные материалы для дренирующего слоя должны в уплотненном состоянии иметь коэффициент фильтрации от 3 до 10 м /сут. Толщину подстилающего песчаного слоя назначают не менее указанной в таблице 14.
Дренажные воронки заполняют хорошо дренирующим материалом (одноразмерным щебнем, галькой, размером 40-60 мм и т.д.), по которому вода просачивается из земляного полотна. Дренажные воронки имеют сечение 0,2-0,4 м и их располагают через 4-6 м в шахматном порядке (см. рисунок 20б).
Пропускная способность дренажных воронок невелика, поэтому для отвода воды, заполнившей поры песчаного основания, необходимо значительное время. Обочины, часто покрытые зимой слоем снега, начинают оттаивать, примерно на неделю позже, чем грунт под проезжей частью. В наиболее ответственный для службы дороги период весеннего оттаивания воронки находятся в промерзшем состоянии и не могут отводить воду, поступающую под проезжую часть и скапливающуюся в песчаном дополнительном слое основания.
Значительное увеличение пропускной способности воронок возможно путём их уширения, поэтому часто соседние дренажные воронки объединяют в сплошной дренирующий слой (см. рисунок 20а). Такое устройство песчаного слоя имеет также некоторые технологические преимущества.
Таблица 14
| Покрытия | Грунты земляного полотна | Толщина подстилающего слоя при типе увлажнении, см | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Цементобетонные | Мелкие пески | 10 | 10 | 15 |
Супеси | 10 | 15-20 | 20-25 | |
Суглинки тяжелые и глины | 15 | 20-25 | 25-35 | |
Пылеватые грунты | 15-20 | 25-40 | 35-50 | |
Нежесткие | Мелкие пески | - | - | 10 |
на дорогах | Супеси | 10 | 15 | 20 |
I - III категорий | Суглинки тяжелые и глины | 15 | 20 | 30 |
Пылеватые грунты | 20 | 25 | 35 | |
Нежесткие на дорогах IV и V категорий | Мелкие пески | - | 10 | 10 |
Супеси | 10 | 15 | 15 | |
Суглинки тяжелые и глины | 15 | 20 | 25 | |
Пылеватые грунты | 15 | 20 | 30 | |
В местах с неблагоприятными грунтово-гидрологическими условиями воду из дренирующего слоя отводят поперечными и продольными дренажными трубками из асбоцементных или керамических (гончарных) труб (рисунок 21). Вместо трубок могут быть устроены прорези, заполненные крупным дренирующим материалом.
При использовании дренажных труб необходимо принимать меры, предотвращающие проникание потока холодного воздуха в земляное полотно.