Delist.ru

Оценка условий и эффективности работы боковых водоотводных канав автомобильных дорог (19.10.2009)

Автор: Ву Туан Ань

1 0,0336 0,1242 0,0522 3,414

2 0,0332 0,1238 0,0524 3,374

Установленные значения коэффициента гидравлической шероховатости для кюветов (каналов малых размеров) значительно отличаются от известных (табличных) рекомендаций для расчётов по формулам И.И. Агроскина, Маннинга, Н.Н. Павловского и Базена (приведены в табл. 3.7 – 3.9 диссертации).

Результаты оценки влажности грунта представлены на рис. 13

Рис.12 Относительная влажность грунта земляного полотна по глубине (см); а – после 1 недели без дождя, б-в – после окончания дождя.

Примечание: Wопт – оптимальная влажность грунта (%).

удаление от бровки земляного полотна 50 см

удаление от бровки земляного полотна 50 см

На графиках рис. 12.а видно, что через одну неделю после окончания дождя на участке 1 влажность грунта обочины на глубине от 0 до 50см на удаления 50см от бровки земляного полотна (т.е. от кювета) и 50см от кромки дорожной одежды оказалась меньше или равной оптимальной. Влажность грунта на кромке земляного полотна оказалась несколько выше, чем в предыдущем сечении. Но на поверхности грунта она оказалась несколько меньше оптимальной, на глубине 50см – больше, но всего на 10%.

На участке 1 у кромки дорожной одежды плотность грунта оказалась практически близкой к оптимальной.

Таким образом, через неделю после окончания предшествующего дождя грунт земляного полотна обладал влажностью, обеспечивающей оптимальную его плотность. Это состояние грунта выбрано за исходное для последующих оценок.

На графиках рис. 12 (б, в) представлены данные о влажности грунта после дождей – через 1-2 часа. Во всех случаях зафиксировано увеличение влажности, но не приводящее к заметному снижению плотности грунта.

Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что боковые водоотводные канавы являются достаточно надёжной защитой земляного полотна от переувлажнения. Требуемая плотность грунта, а следовательно, и прочность земляного полотна полностью обеспечиваются.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Анализ литературы по вопросу строительства боковых водоотводных канав автомобильных дорог, оценка их фактического состояния выявили значительные недостатки в их проектировании, расчёте и содержании:

отсутствие методики расчёта расхода воды в кюветах, на который следует проектировать геометрические параметры кюветов;

фактическое (рабочее) состояние боковых канав принципиально отличается от расчётного вследствие зарастания кюветов высокой травой и кустарником, загрязнения бытовым и техногенным мусором, перегораживания насыпями съездов с дороги с перепускными трубами с диаметром значительно (в разы) меньше поперечного сечения кювета;

«Технические правила ремонта и содержания автомобильных дорог» в перечне работ по содержанию дорог лишь упоминают о необходимости содержания боковых водоотводных канав.

Анализ природных условий Республики Вьетнам выявил неблагоприятное с точки зрения увлажнения земляного полотна автомобильных дорог сочетание природно-климатических факторов: температурного режима, атмосферных осадков, ветрового режима, интенсивности испарения, а также типов грунтов, при котором единственным способом предотвращения переувлажнения грунта в теле земляного полотна и под ним (грунта основания, особенно на косогорных участках дорог, которых большинство во Вьетнаме) является строительство боковых водоотводных канав.

В результате теоретического анализа установлен характер и степень влияния загрязнений, находящихся в кювете, на характеристики водного потока в нём - глубину и скорость протекания воды, расходную характеристику и пропускную способность кювета (зависимости представлены на рис. 9 - 11). Лабораторные исследования, а также анализ натурных данных о протекании потока воды в гидромелиоративных каналах (близких по размерам к боковым водоотводным канавам автомобильных дорог) подтвердили установленные в настоящем исследовании зависимости.

Анализ литературы по гидравлике открытых водных потоков (рек, больших каналов) выявил несоответствие условий их протекания условиям протекания воды в кюветах и, следовательно, невозможность использования при расчёте поперечного сечения кюветов рекомендованных в литературе (табличных) значений важнейшего гидравлического параметра русла (характеризующего именно условия протекания воды) - коэффициента гидравлической шероховатости стенок и дна русла.

В результате проведения натурного исследования параметров протекания воды в боковых канавах автомобильных дорог установлены значения коэффициента гидравлической шероховатости для кюветов (для условий Республики Вьетнам) для наиболее употребляемых в гидравлических расчётах и многократно положительно апробированных формул - И.И.Агроскина, Маннинга, Н.Н. Павловского, Базена, которые обычно используют при проектировании кюветов (табл. 7).

Натурные исследования влажности грунтов в дождливый период года (продолжительностью во Вьетнаме до 4 месяцев) показали высокую эффективность работы кюветов, свободных от загрязнений (камнями, травой), с точки зрения защиты грунта земляного полотна от переувлажнения (рис. 12).

Рекомендации по повышению эффективности работы боковых водоотводных канав автомобильных дорог.

Рекомендуется изменить расчётные условия проектирования поперечного сечения кювета: поперечное сечение с гладкими дном и стенками заменить на сечение, близкое к фактическому состоянию в период эксплуатации, но с определённым уровнем содержания - сечение со стенками и дном, покрытым травой (с граничной высотой стерни от 5 до 10 см.).

При разработке проекта автомобильной дороги рекомендовать в местах устройства съездов устанавливать перепускные трубы или малые мостики, не препятствующие течению воды в кюветах, а так же контроль за уровням зарастания кюветов травой.

Рекомендуется проводить гидравлический расчёт поперечных сечений кювета по формулам И.И.Агроскина, или Маннинга, или Н.Н.Павловского, или Базена с использованием установленных в данном исследовании величин коэффициента гидравлической шероховатости дна и стенок кюветов (значения установлены для Республики Вьетнам).

Технико-экономическая оценка рекомендаций

Реализация рекомендаций не требует дополнительных затрат сил и средств, так как осуществляется в процессе проектирования автомобильной дороги путём включения новых расчётных схем и расчётных коэффициентов взамен старых, работы по содержанию кюветов предусмотрены контрактами на содержание дорог.

Целесообразность сохранения постоянства пропускной способности кювета можно путём оценки надёжности его работы, определяемой:

где:Wsyst - надёжность системы , Qi - вероятность отказа элемента системы.

. Фактически в каждом сельском населённом пункте съездов значительно больше. Поэтому надёжность работы кювета будет ещё ниже. В этих условиях повышение надёжности работы всего кювета от 0,125 до 1,0 окупает все дополнительные затраты.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Немчинов М.В. Проектирование водоотводных канав земляного полотна автомобильных дорог / М.В. Немчинов, Ву Туан Ань // Транспортное строительство / вып. 2 – 2009. – С.14 – 17.

Nemchinov M.V. Design of diversion ditches for highway roadbeds / Vu Tuan Anh, M.V. Nemchinov // Science journal of transportation / Especial issue No.1. – Moscow – Chengdu – Hanoi, 01 – 2009. – P.86 – 92.

Ву Туан Ань. Совершенствование методов проектирования водоотводных канав земляного полотна автомобильных дорог / Ву Туан Ань, М.В. Немчинов, И.В. Орельчикова // Труды первого всероссийского дорожного конгресса. – М., 2009. – С.98 – 113.

Немчинов М.В. О содержании водоотводных сооружений автомобильных дорог / М.В.Немчинов, М. Иваньски, Ву Туан Ань // Автомобильные дороги. Вып. 4 (917) апрель – 2008. – С.99–101.

загрузка...