Наружная рабочая арматура; 2-внутренняя рабочая арматура; 3 - распределительная арматура основания; 4 - хомуты; 5 - распределительная арматура тела трубы

Строительство труб с плоским основанием диаметром 1, 5 м и длиной звеньев 3 м [9] и диаметром 1 м и длиной звеньев 2 м [10] достаточно эффективно: производительность труда при этом возросла на 20%; расход бетона уменьшился на 50%, арматуры - на 10%. Доказано, что наибольшие изгибающие моменты в продольных сечениях труб с плоским основанием возникают при минимальной высоте насыпи и одностороннем расположении временной нагрузки.

Длинномерные звенья (L = 2-4 м) выпускаются с торцевыми участками различной формы: фальцевые, раструбные (рис. 7). Типовые звенья таких труб изготавливают с диаметрами: 1, 0; 1, 2; 1, 4 и 1, 6 м.

Ведутся разработки по изготовлению удлиненных (до 3 м) звеньев прямоугольных водопропускных труб под железные и автомобильные дороги с использованием имеющегося оборудования в заводских условиях [11]. По сравнению с блоками длиной 1 м при применении секции длиной 3 м достигается экономия на 1 м изделия: цемента - 50 кг, металла до 4 кг, электроэнергии - до 3 кВт ч.

Рис. 7. Длинномерные цилиндрические звенья труб:

а - фальцевые; б - раструбные типа РТС и РТБ; в – раструбные типа РГ

Заводы Минтрансстроя СССР ежегодно изготавливают 120 тыс. м³ водопропускных труб, в том числе около 70 тыс. м³ прямоугольных, из которых свыше 35 тыс. м³ составляют звенья труб. Внедрение удлиненных звеньев позволит снизить себестоимость строительства на 20%, сократить затраты труда на 30%, но повлечет за собой использование более мощного кранового оборудования грузоподъемностью 16-25 т.

При производстве работ большое внимание необходимо уделять выполнению стыков (швов) между звеньями труб (рис. 8). Основным конструктивным элементом, обеспечивающим герметичность шва, является плотно утрамбованная (зачеканенная) пакля, пропитанная битумом и цементным раствором. С наружной поверхности стыки дополнительно покрывают горячей асбестобитумной мастикой, битумным лаком, горячей асбестоцементной или асбестобитумной мастикой, мешковиной, отделочным слоем из горячей битумной мастики толщиной 1, 5-3 мм.

Рис. 8. Стыки звеньев труб с обмазочной гидроизоляцией:

а - стык звеньев труб со стенками одинаковой толщины по всей длине; б - стык звеньев фальцевых труб; 1 - смежные звенья трубы; 2 - цементный раствор: 3 - пакля, пропитанная битумом; 4 - асбестобитумная мастика; 5 - битумный лак: 6 - асбестоцементная или асбестобитумная мастика; 7 - армирующий материал (мешковина); 8 - отделочный слой из горячей битумной мастики

На практике стыки между звеньями и фундаментами труб нередко расстраиваются вследствие неравномерной осадки основания. При слабых основаниях осадки сопровождаются выдавливанием грунта в стороны оголовков. Труба является составной частью насыпи и объединена с силами трения и. сцепления.

Слабо уплотненная насыпь " растягивается" вдоль трубы, которая при этом удлиняется за счет увеличения осадочных швов каждой секции. Механизм деформаций швов труб достаточно хорошо представлен в работе Ф.Г. Карманова [12]: предложено длину секций между осадочными швами увеличивать до 6 м вместо рекомендуемой типовым проектом длины 3 м (рис. 9). Под стык секций целесообразно укладывать на всю ширину фундамента бетонные или железобетонные плитки размером 49x49x8 см, используемые для укрепления русла.

Швы между секциями рекомендуется выполнять с помощью прокладок из рыхлой резины толщиной 3-4 см, приклеиваемых к торцам уже установленных блоков фундаментов или тела трубы. При укладке по следующей секции (с нанесением на ее торцы клея) прокладку сжимают до толщины 5-6 мм. В источнике [12] рассматривается работа шва, растянутого до 4-4, 5 см, но сохранившего водонепроницаемость.

Рис. 9. Стыки звеньев и фундаментных секций труб:

А - по типовому проекту; б - по предложению Ф.Г. Карманова; в - рекомендуемые размеры шва с прокладкой из сырой резины; г - шов с прокладкой из сырой резины в сжатом состоянии; д - шов с прокладкой из сырой резины в растянутом состоянии;

Деформационные (осадочные) швы между секциями; 2 - швы между звеньями; 3 - звенья круглых или прямоугольных труб; 4 - сборные фундаменты; 5 - монолитный бетон; 6 - плиты под стыками секций; 7 - прокладка из сырой резины; 8 - клей; 9 - цементный раствор

Только после нескольких лет эксплуатации, когда стабилизируются процессы осадки и продольные деформации трубы, рекомендуется заполнять деформационные швы цементным раствором.

Опыт строительства дорог в условиях высокотемпературной мерзлоты (температура грунта до 1°С) на БАМе и Севере страны показал, что многие трубы деформируются [13]. Наибольшие деформации испытывают трубы на глинистых грунтах (удлинение, отжим оголовков, осадки, трещины в звеньях). В некоторых сооружениях растяжка достигла 2 м при максимальном раскрытии швов в средней части трубы до 50 см. Как правило, растяжка сопровождается неравномерной осадкой секций.

Многолетние (в течение 8-10 лет) наблюдения за состоянием труб показали, что наиболее интенсивно деформации труб на мерзлых грунтах оснований происходят во время отсыпки насыпи и в первый год эксплуатации. Удлинение некоторых труб в этот период составило около 50% от общей деформации за десятилетний период наблюдений. В работе [13] приводится формула величины наибольшего раскрытия швов в зависимости от высоты насыпи (для насыпей высотой более 6 м). Анализ конструктивных различных приемов показал, что замена текучих и текучепластичных грунтов только по ширине фундамента эффекта не дает. Неэффективны также такие мероприятия, как увеличение высоты фундамента без опирания его на прочные грунты, сооружение деревянных свай и деревянных ростверков. Целесообразно для строительства сборных или монолитных труб использовать фундаменты на подушках из крупнообломочных грунтов (рис. 10), свайные фундаменты и трубы с экранирующими элементами.

При неглубоком залегании прочных грунтов рекомендуется первый тип грунтовых подушек (рис. 10, а), при глубоком залегании - второй тип (рис. 10, б). Толщина грунтовой подушки устанавливается расчетом. Можно устраивать над трубой или под подошвой фундамента (возможно и по боковым граням) экранирующие элементы в виде гибких полос из объединенных по длине деревянных или металлических щитов [13]. Экранирующие элементы предназначены для уменьшения сил трения вдоль наружных поверхностей трубы.

Дальнейшее развитие экранирующих конструкции, препятствующих растяжке труб и уменьшающих их осадку, было предложено в виде плиты-экрана [14]. Прямоугольная в плане плита-экран выполняется из монолитного бетона в форме арки толщиной в середине 20 см и утолщениями по концам до 1-2 м. Под плитой-экраном предусматривается щебеночный слой толщиной 20 см, пропитанный цементным раствором.

Рис. 10. Трубы с фундаментами на подушках из крупнообломочных грунтов: