Монтаж сборных железобетонных, металлических гофрированных труб

Общие положения. Малые водопропускные сооружения: мосты длиной до 25 м и трубы относятся к числу массовых объектов железнодорож­ного строительства. Количество малых водопропускных со­оружений на I км пути зависит от формы рельефа местности. Так, для железных дорог Урала и Восточной Сибири коли­чество малых мостов (числитель) и труб (знаменатель) состав­ляет: при равнинном рельефе — 0, 1/0, 24, при холмистом — 0, 14/0, 53, при горном рельефе — 0, 21/0, 9 штук/км, а доля их от общего числа водопропускных сооружений N: 26/58, 18/74, 6 и 15, 5/79, 5% соответственно.

Таким образом, в сумме малые мосты и трубы составляют от 84 до 95% N. Возводят малые мосты и трубы по типовым проек­там из конструкций заводского изготовления. Наибольшее распространение в последние годы получили круглые сборные железобетонные трубы отверстиями 1, 0, 1, 5 и 2, 0 м в одно- двух- и трехочковом исполнении; прямоугольные сборные железобетонные трубы отверстиями 1, 0; 1, 5; 2, 0; 3, 0, 4, 0 м в одно- и двухочковом исполнении; прямоугольные бетонные трубы отверстиями 2, 3, 4, 5 и 6 м; гофрированные металлические трубы отверстиями 1, 0; 1, 5; 2, 0 и 3, 0 м.

Труба состоит из входного оголовка, тела трубы и выходного оголовка (рис. 9.4). И оголовки, и тело трубы монтируются из отдельных блоков. Фундаменты бывают трех типов. На прочных основаниях, например скальных, применяют фунда­менты I типа, состоящие только из лекальных блоков (для круг­лых труб) или плит (для прямоугольных труб). На сравнитель­но слабых основаниях устраивают фундаменты из монолитно­го бетона — III типа. В прочих условиях применяют фундаменты II типа, отличающиеся от фундаментов I типа до­полнительным нижним рядом прямоугольных блоков. Фунда­мент под оголовками устраивают на большую глубину. Труба состоит из звеньев длиной 1 м и блоков оголовков. Масса мон­тажных элементов типовых железобетонных труб: блоков фун­даментов 0, 75…4 т, звеньев круглых 0, 9…4, 2 т, прямоугольных 3, 5…10, 3 т, частей оголовков 2, 4…6, 9 т. Фундаментные блоки ук­ладываются краном на слой щебеночной (песчано-гравийной) подготовки толщиной 0, 10…0, 20 м.

Рис. 9.4. Сборные железнобетонные трубы:

а — круглая; б — прямоугольная; / — портальная стенка оголовка; 2 — звенья; 3 — коническое звено; 4 — откосное крыло оголовка; 5 — фунда­ментные плиты оголовка; 6 — щебеночная подготовка; 7 — блоки фунда­мента; 8 — лекальные блоки; 9 — плиты фундамента; 10 — лоток

Металлические бесфундаменптые трубы монтируют из гоф­рированных элементов заводского изготовления, выпускаемых в обычном и северном исполнении. Элементы из стали толщиной 1, 5…2, 5 мм имеют гофры (гребни) высотой 32, 5 мм с шагом 130, 0 мм. С помощью болтов элементы объединяют в звенья. Для защиты от коррозии элементы труб покрывают слоем цин­ка и специальными битумными мастиками или полимерными эмалями. Укладывают трубы на песчаную или песчано-гравийную подушку толщиной не менее 0, 40 м с размером частиц не крупнее 50 мм. Гофрированные трубы устраиваются, как пра­вило, без оголовков. На концевых участках трубы устраивают противофильтрационные подрусловые экраны — водонепрони­цаемые перемычки из глинистого грунта, глинощебня, бетона и других материалов.

Комплекс работ по строительству водопропускных труб включает: подготовительные работы, устройство котлованов, подготовку оснований под фундаменты, устройство фундаментов, монтаж тела труб, гидроизоляцию. До начала сооружения труб проектная организация должна закрепить в натуре и сдать по акту строительной организации в присутствии заказчика точку пересече­ния оси насыпи и продольной оси трубы, необходимое количество створных знаков, закрепляющих продольную ось трубы и высотный репер (рис. 9.5), расчистить и спланировать строитель­ную площадку, устроить водоотводы и подъезды, завести и раз­местить материалы по заранее разработанному и вычерченному в масштабе 1: 500 или 1: 200 плану строительной площадки. План строительной площадки (рис. 9.6) составляют на основе решений, принятых в типовом проекте производства работ.

Рис. 9.5. Схема закрепления местоположения трубы на трассе:

1 – выносные столбы (колья); 2 – точка и сторожок с надписью «ось», «пикет» и «плюс»; 3 – репер

Рис. 9.6. План строительной площадки при сооружении прямоугольной трубы:

1 – звенья тела трубы и оголовков; 2 – блоки откосных крыльев; 3 – фундаментные плиты; 4 – ящик с цементом; 5 – бак с водой; 6 – песок; 7 – щебень; 8 – бетономешалка; 9 – электростанция; 10 – вагончик для хранения инструмента; I_СТ, II_СТ, III_CT – места стоянки крана при ведении монтажных работ; α _min, α _max – минимальный и максимальный углы поворота стрелы крана при монтаже звеньев тела трубы; l_{стрелы –} максимальный вылет стрелы, при котором возможна установка звеньев тела трубы

От оси трубы намечают и закрепляют металлическими колья­ми контур котлована. В зависимости от объемов работ, характе­ра грунтов, формы котлована и других местных условий разра­ботку грунтов в котловане предусматривают: бульдозерами, гидравлическими экскаваторами обратная лопата с ковшом ем­костью 0, 15…0, 65 м³ или кранами с грейферным оборудованием. При рытье котлованов под водой и в неустойчивых водонасыщенных грунтах устраивают грунтовые перемычки, бездонные ящики или шпунтовые ограждения с водоотливом. Верх шпун­тового ограждения должен быть на 0, 2…0, 4 м выше максималь­ного уровня грунтовых вод, а для русловых опор — на 0, 7 м выше принятого рабочего горизонта воды в реке. Зимой при ес­тественном замораживании грунтов допускается разработка кот­лованов глубиной до 4 м без крепления. Котлованы разрабаты­ваются с недобором до проектных отметок на 10…20 см. Окончательную зачистку дна котлована производят вручную непосредственно перед монтажом фундамента. Котлованы длиной более 20 м в неустойчивых грунтах и при наличии грунтовых вод разрабатывают посекционно. Дно котлована в продольном направлении под блочный фундамент трубы планируют по дуге окружности. При этом величина строительного подъема зависит от вида грунта и высоты насыпи. Строительный подъем по оси насыпи для оснований из супеси, суглинка и глин принимается равным 1/40, а при песчаных и гравийных грунтах — 1/80 высоты насыпи. После приемки котлована устраивается щебеночная подготовка. Щебень завозят автосамосвалами и выгружают в бадьи, а затем краном в котлован слоем толщиной 10 см и уп­лотняют пневмотрамбовками. Отметки верха щебня проверяют нивелиром. Разравнивают щебень вручную лопатами.

Монтаж железобетонных труб. До начала монтажных работ на расстоянии I м от котлована устраивают обноску из досок и брусьев, обозначая на ней ось трубы, контуры фундамента и другие размеры.

Монтаж труб начинают с монтажа фундамента в направле­нии от выходного к входному оголовку. Вначале укладывают краном нижний ряд блоков фундамента оголовков до уровня подошвы фундамента тела трубы. Затем заполняют песчано-гравийной смесью и заливают цементным раствором скосы мелкой части котлована с более глубокой. Блоки верхней части фундамента укладывают рядами. При секционной разработке котлована монтаж фундамента ведут на всю высоту в пределах секции. Очищенные от грязи блоки укладывают на слой цемен­тного раствора марки не ниже 150 толщиной 1…2 см. Отклоне­ние в рядах по высоте не должны превышать 5 мм. Вертикаль­ные швы между блоками заливаются раствором. В процессе монтажа проверяют горизонтальность рядов в пределах секции и уклон трубы. Засыпку пазух котлована производят после приемки фундамента. Засыпку ведут слоями толщиной 15…20 см с тщательным уплотнением грунта в каждом слое электротрам­бовками. Монтаж фундаментов труб на косогорных участках производится секциями длиной по 3…4 м, начиная с фундамента выходного оголовка

Монтаж оголовков и тела трубы начинают с выходного ого­ловка. Вначале устанавливают блоки оголовка. При установке портальных стенок и откосных крыльев оголовка используются расчалки или инвентарные подкосы. Затем монтируют звенья трубы, используя специальные хомуты или скобы. Круглые зве­нья устанавливают на лекальные блоки. Для обеспечения необ­ходимого зазора 2 см звенья укладывают на деревянные клинья. Раствор с осадкой конуса 11…13 см сначала укладывают и уплот­няют с одной стороны звена, добиваясь появления его с другой стороны. Недостающее количество раствора дополняют.

При укладке звеньев прямоугольных труб необходимо обес­печить их плотное опирание на фундаментные плиты. Нельзя подбивать или подклинивать звенья щебнем. Это может приве­сти к повреждению и даже к разрушению звеньев. Между звень­ями труб оставляют швы шириной 1 см, а между секциями (3…4 звена) — 3 см. Мешающие монтажные петли срезают авто­геном. Срубать и загибать петли запрещается.

Швы между звеньями заполняют паклей, пропитанной биту­мом (рис. 9.7). А затем все швы, кроме деформационных, с внут­ренней стороны заполняют цементным раствором марки 300. С наружной стороны их заливают битумом. Перед гидроизоля­цией производится очистка поверхности трубы.

В качестве оклеенной гидроизоляции применяют ткань, пропи­танную битумом, или стеклосетку, два слоя которой укладыва­ют на слой горячей битумной мастики и ею же покрывают уло­женные слои сверху.

Обмазочная гидроизоляция состоит из двух слоев горячей или холодной битумной мастики толщиной 1, 5…3 мм. Ее наносят на загрунтованную лаком поверхность трубы. При производстве ра­бот в зимнее время применяют внутренний обогрев трубы. Торцы трубы закрывают щитами, а ее наружную поверхность утепляют.

Рис. 9.7. Оклеенная и обмазочная гидроизоляция:

а — шов нал звеньями труб; б — межсекционный шов труб на фундамен­тах; 1 — звено; 2 — оклеенная изоляция звена; 3 — битумная мастика; 4 — обмазка; 5 — пакля; 6 — расшивка швов

Смонтированную трубу засыпают грунтом. Высота засыпки должна быть на 0, 5 м выше трубы, а ширина поверху — рав­няться ширине блока трубы, крутизна откосов не круче 1: 1. За­сыпку ведут слоями с уплотнением грунта электротрамбовками и катками на пневмошинах. В зимнее время толщину засыпки над трубой увеличивают до 1 м и ведут ее талым, а лучше дрени­рующим грунтом. При этом следят, чтобы в грунт засыпки не попали крупные камни, мерзлые комья грунта, льдины и снег.

Укрепительные и отделочные работы производят после от­сыпки земляного полотна до проектных отметок в соответствии с проектом.

Работы по монтажу трубы ведет поточным способом комплек­сная бригада, состоящая из трех звеньев по 4 человека. Первое звено выполняет подготовительные и земляные работы, второе — монтажные, третье — гидроизоляционные и засыпку трубы грун­том. Члены бригады должны владеть несколькими профессиями.

Средства механизации — бульдозеры, самоходные стреловые краны грузоподъемностью до 15 т, бетоносмесители вместимос­тью до 100 л, передвижные электростанции мощностью до 8 кВт, автомобили, насосные установки, передвижные агрегаты для ра­зогрева битума, вибраторы и электротрамбовки, катки и др.

Монтаж металлических водопропускных труб. По спланированному и зачищенному дну котлована отсыпа­ют и уплотняют песчаную подушку шириной на 1 м превышаю­щей диаметр трубы и толщиной не менее 0, 4 м (рис. 9.8). Песок из автосамосвалов выгружают в котлован, планируют бульдозе­ром и уплотняют катками или гружеными автосамосвалами.

В процессе сооружения подушки устраивают необходимый строительный подъем лотка трубы. После устройства основания устраивают противофильтрационные экраны под крайними зве­ньями трубы длиной 2, 8 м. Толщина и ширина экранов должны соответствовать размерам подушки. Для образования экранов основание под крайними звеньями разрыхляют, добавляют це­мент, тщательно перемешивают и уплотняют вручную трамбов­ками. Затем производят окончательную планировку основания и, пользуясь обноской, натягивают по оси трубы шнур.

Монтируют трубу из отдельных элементов или после предва­рительной сборки секций, которые собирают либо на централизо­ванной сборочной базе, либо на месте строительства трубы. Дли­на секций определяется возможностями имеющегося в наличии транспорта. При погрузке и разгрузке элементов и секций трубы пользуются пеньковыми канатами, а при стальных стропах - прокладками из брезента, предотвращающими повреждения по­крытия. Запрещается цеплять элементы крюками стропов через имеющиеся отверстия, сбрасывать с высоты пакеты и секции. При сборке трубы из отдельных элементов, имеющих три стандартных элемента в звене, сначала укладывают по оси трубы нижние элементы на длину секции или трубы, соеди­няя их 3…4 болтами. Продоль­ные швы четных звеньев долж­ны находиться на одной линии, а нечетных — на другой (рис. 9.9). Затем монтируют два других элемента звена также на 3…4 болта по середине продольного шва. Центровку отверстий выполняют с помощью ло­миков, вставляя их в рядом расположенные отверстия. Через три звена от собираемого ставят и затягивают все болты. При сборке труб большого диаметра для временного крепления эле­ментов применяют поперечные стяжки.

Рис. 9.9. Размещение стыков элементов 1…6 трубы

При предварительной сборке секций из звеньев элементы ус­танавливают в вертикальные положения и соединяют между собой 3…4 болтами. Собранные звенья соединяют по три, а трехзвенные секции связывают одним промежуточным звеном, получая одну семизвенную монтажную секцию или плеть. Сек­ции трубы краном устанавливают на спрофилированное осно­вание на деревянные подкладки так, чтобы продольные швы соединяемых торцов секций имели одинаковый нахлест и были расположены на одном уровне. Расстояние между торцами сек­ций должно быть равно полезной ширине элемента — 910 мм. Затем секции соединяют между собой стандартными соедини­тельными элементами. Стыки выполняют в нахлестку так же, как при объединении звеньев.

Для придания жесткости по концам трубы устанавливают окаймляющие уголки 40x40x4 мм длиной 4, 7 м, которые кре­пятся к звеньям с помощью болтов.

По завершении проверки качества монтажных работ и очис­тки поверхности трубы производится дополнительное гидро­изоляционное покрытие из битумных мастик. На покрытие 1 м² поверхности расходуется 0, 3…0, 4 кг битумного лака и 2…3 кг ма­стики. Грунтовку лаком производят краскораспылителем, избегая сгустков, подтеков и пузырей. Не позднее суток нано­сят слой битумной мастики толщиной 2 мм при помощи пере­движной битумной установки. Качество гидроизоляционных работ оформляется актом. После устранения недостатков, но не позднее трех суток производится засыпка трубы грунтом. За­сыпку гофрированных металлических труб производят песча­ным и крупноблочным грунтом с размером частиц до 50 мм. Засыпку на высоту 0, 5 м над верхом трубы делают одновремен­но с обеих сторон одинаковыми слоями с тщательным уплот­нением каждого слоя. Уплотняют грунт машиной виброудар­ного действия. Для лучшего уплотнения грунта вблизи трубы отсыпку ведут наклонными слоями (рис. 9.10). При высоте засыпки над верхом трубы 0, 5 м нагрузка от машин, проходящих над трубой, не должна превышать 98 кН, при высоте засыпки 0, 8 м — 108…196 кН.

Нормативное время на сборку секций из отдельных элементов — 4, 8 чел.-ч на 1 м трубы, на укладку секций на деревянные про­кладки — 1, 26 чел.-ч на 1 секцию, на сборку трубы из секций — 6, 5 чел.-ч на 1 стык, на установку окаймляющего уголка — 1, 4 чел.-ч на 1 оголовок, на устройство дополнительного защитного слоя битум­ной мастикой — 0, 3 чел.-ч на 1 м² поверхности трубы, на устрой­ство противофильтрационного экрана — 0, 99 чел.-ч на 1 м³ (Е5-3).

Для устройства одной трубы диаметром 1, 5 м и длиной 26, 5 м потребуется 7 ч, включая разбивочные и подготовительные работы.