СП 445.1325800.2018 Водопропускные трубы и системы водоотвода в районах вечной мерзлоты. Правила проектирования

     8 Конструирование водопропускных труб и систем водоотвода

8.1 При проектировании необходимо учитывать пространственную и временную изменчивость физико-механических свойств грунтов в пределах подстилающей и примыкающей к водопропускной трубе частей грунтового массива.

В отличие от регионов с сезонным промерзанием грунтов водопропускные трубы и системы водоотвода должны быть рассчитаны на два критических состояния - паводок, который может механически разрушить трубу, и меженные воды, которые оказывают существенное тепловое воздействие на мерзлоту.

Снегозаносы оказывают не только механическое, но и тепловое воздействие, поэтому снегозащитные заборы и другие сооружения должны быть рассчитаны с учетом их теплового влияния на грунты основания.

Для учета указанных выше особенностей следует использовать технические решения, приведенные в приложении В.

8.2 Многоочковые трубы допускается проектировать с расположением очков в разных уровнях, размещая одну из них в уровне русла водотока, а остальные - на отметке выше уровня меженных вод.

8.3 Трубы следует проектировать с возможно минимальным устройством котлованов, приемных колодцев, глубоких бетонных, железобетонных и других экранов, различных врезов в мерзлых грунтах, предусматривая подготовку основания подсыпкой с ее планировкой.

8.4 Проектирование труб в пучинистых грунтах необходимо выполнять с учетом расчета на воздействие вертикальных и горизонтальных сил морозного пучения, касательных к боковой поверхности частей трубы, расположенных в пределах деятельного слоя, над ВГВМ. Расчеты выполняют в соответствии с требованиями СП 25.13330. Для уменьшения этого воздействия и обеспечения устойчивости труб следует предусматривать конструктивные мероприятия, например придание наклона боковым поверхностям трубы, находящимся над ВГВМ, фундаментам под откосными крыльями и первыми секциями оголовков с противопучинными анкерными выступами, засыпку котлованов песчано-щебеночной смесью с тщательным послойным (по 10-15 см) уплотнением.

Для труб в тяжелых мерзлотно-грунтовых условиях (болота, сильнопучинистые грунты, вечная мерзлота) следует предусматривать мероприятия, направленные на повышение ремонтопригодности и приспособление трубы к ее нормальной эксплуатации при наличии деформаций звеньев и оголовков от воздействия морозного пучения грунтов и деградации вечной мерзлоты, а также от деформаций прилегающих участков насыпи.

8.5 На водотоках, основание которых в пределах двойной мощности сезоннооттаивающего слоя представлено непросадочными грунтами, допускается проектировать бесфундаментные трубы.

8.6 На водотоках, характеризующихся наличием слоя просадочных при оттаивании грунтов мощностью не более 2 м, предпочтение следует отдавать бесфундаментным трубам или трубам с фундаментами мелкого заложения при условии, что суммарная величина осадки грунтов основания может быть учтена при назначении строительного подъема. При невозможности выполнения этого условия предусматривают полную или частичную замену слабого грунта грунтовой подушкой из щебеночных, гравийных или гравийно-песчаных материалов, имеющих оптимальную или близкую к ней влажность.

8.7 На водотоках, характеризующихся наличием в основании слоя сильнопросадочных и просадочных грунтов мощностью более 2 м, предусматривают свайные фундаменты. Применение массивных бетонных фундаментов труб допускается только при отсутствии подруслового стока и при соответствующем технико-экономическом обосновании.

8.8 Минимальную глубину заложения фундаментов следует назначать в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания , их свойств (по СП 35.13330) и типа фундамента:

- свайного - +2 м, но не менее 3 м;

- массивного бетонного - , но не менее 1,5 м:

,                                                          (8.1)

где - нормативная глубина сезонного оттаивания грунта, м;

- коэффициент теплового влияния конструкций на грунт основания, принимаемый для фундамента: массивного бетонного - 0,8; свайного, с плитой на поверхности грунта - 1,0;

- поправочный коэффициент к нормативной глубине оттаивания грунта при его естественной влажности.

8.9 Для уменьшения толщины грунтовой подушки предусматривают в основании теплоизолирующие слои. При ММГ оснований, используемых в оттаявшем состоянии, несущая способность которых ниже расчетного давления под подошвой фундамента трубы, следует предусматривать свайные или столбчатые фундаменты. При этом подошва ростверка должна быть заложена на том же уровне, как при фундаментах на естественном основании.

8.10 Трубы следует проектировать с входными и выходными оголовками. При низких насыпях могут быть предусмотрены многоочковые безнапорные трубы без выходных оголовков. Металлические гофрированные трубы допускается проектировать без устройства оголовков при соблюдении требований СП 35.13330. В остальных случаях следует применять воротниковые оголовки, а при необходимости - портальные и раструбные с небольшим заглублением (не более 0,4-0,5 м) в грунты основания.

8.11 На водотоках, основание которых в пределах двойной мощности сезоннооттаивающего слоя сложено непросадочными грунтами, конструкции укреплений подводящих и отводящих русел принимают в соответствии с типовыми решениями для обычных условий, исходя из гидравлических расчетов.

8.12 На всех водотоках отводящее русло, как правило, должно быть запроектировано с уклоном не менее 2%. Тип укрепления подводящих и отводящих русел, сложенных просадочными грунтами, принимают в зависимости от их уклона: а) не более 1% - бутовая кладка по слою теплоизоляции из мха, торфа толщиной не более 20 см в плотном состоянии; б) от 1% до 5% - цементобетон (сборный или монолитный) по слою теплоизоляции из мха, торфа толщиной до 30 см в плотном состоянии; в) более 5% - быстротоки по слою теплоизоляции в соответствии с требованиями перечисления б).

8.13 На водотоках, основание которых сложено сильнопросадочными грунтами, тип укрепления принимают в зависимости от уклона русел: не более 1% с учетом перечисления а) 8.12; от 1% до 5% с учетом перечисления б) 8.12; более 5% - бетонные, металлические или деревянные лотки на сваях, заглубляемых в вечномерзлый грунт по расчету на выпучивание. На местности с уклоном более 1% отводящие русла целесообразно укреплять по всей длине косогора, устраивая у его подножия гасители энергии водного потока.

8.14 При проектировании следует предусматривать: максимальное сохранение мохорастительного покрова на расстоянии не менее 20 м от концевых звеньев трубы и не менее 20 м в каждую сторону от нее; засыпку пазух в котлованах, подсыпку под фундаменты; устройство подготовок под крепления русел водонепроницаемыми глинистыми грунтами; устройство на откосах насыпи каменной наброски толщиной от 1 до 1,5 м выше уровня верха трубы на 1 м или торфяной призмы толщиной не менее 1 м до уровня верха трубы, протяженность которых вдоль дороги должна быть не менее четырех диаметров трубы в каждую сторону от ее оси или от оси крайних звеньев для многоочковых труб; устройство общего фундамента под звенья многоочковых труб.

8.15 Для повышения устойчивости конструкции следует предусматривать: размещение откосных крыльев оголовков и оголовочной секции на общем фундаменте, засыпку понижений в районе трубы глинистым грунтом в виде бермы высотой от 0,2 до 0,3 м с уклоном ее верха от 2% до 4% в сторону русла водотока с целью предотвратить застой воды и увеличить скорость ее протекания вдоль подошвы насыпи; обеспечение проветривания труб в зимний период с помощью вентиляционных труб, концы которых выводят за пределы снежных отложений, или других устройств в условиях большой снегозаносимости (когда отверстие трубы может быть полностью занесено снегом).

8.16 На участках природных наледей, образующихся по руслам водотоков, трубы применяют совместно с утепленными лотками и (или) другими противоналедными защитными сооружениями, а также трубы с конструкциями фундаментов совместно с дренажно-каптажными устройствами. На постоянных водотоках вместо труб следует применять мосты.

8.17 Безналедный пропуск водотоков осуществляют с применением утепленных лотков при четко выраженном, сконцентрированном в одном месте наледном источнике с температурой воды выше 3°С и его незначительном удалении от сооружения. Толщину утепления лотков устанавливают теплотехническим расчетом.