1.6 Опоры мостов
По содержанию массивных (каменных» бетонных, железобетонных) опор мостовой мастер обязан:
а) следить за состоянием облицовки, своевременно производить расшивку швов и предупреждать повреждения облицовки, при появлении признаков выщелачивания раствора выяснить причины и принимать необходимые меры;
б) в случае появления трещин в кладке опор следить за их состояни
ем (ставить маяки, делать отметки краской, производить измерения, составлять эскизы), выяснять причины возникновения и принимать меры по заделке и ликвидации трещин;
в) вести наблюдения за положением опор и щековых стен сводов (нет ли в них выпучивания, аклона, смещения), производя при этом соответствующие измерения; в случае обнаружения деформаций немедленно принимать необходимые меры;
г) обеспечивать исправное состояние сливов подферменных площадок, тротуаров и проезжей части, не допуская застоя воды и проникновения ее в кладку;
д) следить за состоянием изоляции и в случае ее повреждения (при выщелачивании раствора) производить необходимый ремонт;
е) не допускать повреждения защитного слоя и обнажения арматуры в железобетоне» производя торкретирование или затирку поверхности;
ж) следить за состоянием дна русла у опор, нет ли значительных подмывов, повреждений (при их наличии), и принимать меры по устранению повреждений; периодически проверять состояние кладки подводной части опор, в особенности на старых мостах;
з) в необходимых случаях производить околку льда вокруг опор с защитой проруби от замерзания;
и) на электрифицированных участках требовать от руководителей энергоучастков исправного содержания заземления деталей крепления изоляторов контактной сети к мостам.
1.6.1 Облицовка и кладка опор
Признаками неисправности облицовки, а также блочной кладки опор являются: выкрашивание расшивки швов, трещины как по швам, так и по целому камню, выветривание кладки и выщелачивание раствора из швов между камнями (блоками).
Разрушение (выветривание) кладки, а также выкрашивание раствора из швов происходит под влиянием атмосферных воздействий (ветер, дождь, резкие изменения температуры). Выветриванию кладки способствует также низ
кое качество облицовочного камня (рыхлый и недостаточно морозостойкий) и неудовлетворительное производство работ по расшивке швов или кладке блоков. Все выкрошившиеся швы облицовки или блочной кладки должны своевременно и тщательно расшиваться. Для большей сохранности и долговечности расшивку следует применять вогнутого типа.
Состояние кладки опор обычно определяется по наружному виду. Однако, если в опорах имеются глубокие трещины, заходящие в тело кладки, необходимо произвести их исследование - глубину распространения, поведение под нагрузкой и т. п. В случае, если трещины в опорах уходят под воду или имеются данные о повреждении кладки под водой, необходимо произвести осмотр подводной
части опор при помощи водолазов. В бетонных и бутобетонных опорах без облицовки их естественным камнем необходимо следить за состоянием наружных поверхностей кладки.
1.6.2 Трещины в опорах
При появлении в кладке опор каких-либо трещин необходимо установить за ними наблюдение и выяснить причины их появления. При этом все обнаруженные трещины занумеровываются, обмеряются и заносятся на эскизный чертеж (рис. I.25) с указанием даты появления трещины. На опорах границы распространения трещин отмечаются краской (по концам трещин, перпендикулярно их направлению проводятся черточки). В случае роста трещин наносятся новые отметки границ их распространения с указанием даты. Во избежание проникания воды и размораживания кладки все трещины заделываются цементным раствором.
Рис.1.25. Эскизный чертеж трещин в кладке опоры: а - в облицовке; б - на поверхности бетона
Наблюдения за состоянием трещин можно производить при помощи марок (рис.1.26,а), заделанных в кладку по обеим сторонам трещин (расстояние между марками обычно измеряется штангенциркулем), или при помощи двух закрепленных в кладке металлических пластинок (рис.1.26,б). При наблюдении за трещинами надо иметь в виду, что при повышении температуры
воздуха ширина их уменьшается, а при понижении увеличивается. Результаты измерения трещин заносятся в журнал наблюдений с указанием номера трещины, даты измерения и температуры воздуха. Для наблюдения за поведением трещин могут применяться маяки (рис.1.27) в виде тонкой пластинки из цементного раствора или гипса, накладываемой на трещину. Для того, чтобы маяк хорошо держался, место его установки должно быть тщательно очищено от грязи и смочено водой. Если трещина в кладке опоры с течением времени или под проходящими поездами раскрывается ("дышит"), то в маяке образуется трещина.
Рис.1.26. Приспособления для наблюдения за раскрытием трещин:
а - марки; б - пластинки
Рис.1.27. Маяки для наблюдения за поведением трещин
Раскрытие (сжатие) трещины под проходящим поездом легко также выяснить по ощущению пальца» приложенного к трещине. В случае необходимости наблюдения за трещинами могут производиться при помощи специальных измерительных приборов - индикаторов, тензометров, трещиномеров, микроскопа или лупы со шкалой и т. п. В опорах мостов трещины бывают поверхностные (в пределах обли цовки) или глубокие, проникающие внутрь кладки. Характер трещин зависит от причин, вызвавших их появление. Так, например, при слабости основания или фундамента появляются значительные трещины, начинающиеся от фундамента и распространяющиеся к верху опоры (рис.1.28, а). В случае наличия на быке двух неподвижных опорных частей или большого трения в подвижных опорных частях могут образоваться сквозные продольные трещины, идущие от подферменников сверху вниз и раскалывающие бык на части (рис.1.28). При отсутствии прокладного ряда в передней стенке устоя могут появляться трещины, идущие сверху вниз, начиная от подферменника (рис.1.28, в); возможен также отрыв передней стенки (рис 1.28, г).
В шкафных стенках устоев при плохом состоянии кладки и наличии над ней стыков рельсов возможно появление трещин по рис.1.28,д. При неравномерной осадке основания двухпуткой опоры (обычно при пристройке под второй путь) могут появиться трещины, раскалывающие опору (рис.1.28, е). От плохо дренирующей и пучинистой засыпки между обратными стенками устоя может произойти сопровождаемый трещинами (рис. I.28, ж) отрыв обратных стенок устоя.
В бетонных опорах иногда наблюдаются горизонтальные трещины (рис.1.28, з), вызванные неудовлетворительным сцеплением бетона по швам бетонирования, а также трещины термического происхождения (рис.1.28, и), возникающие обычно в больших опорах вследствие выделения тепла при твердении бетона и неравномерного остывания бетонной кладки.
Кроме того, трещины в опорах могут появиться от недостаточной прочности опор или их оснований» а также от воздействия на опоры продольных сил, вызванных» например» угоном пути на подходах к мосту, на которые опоры не рассчитаны. В зависимости от степени повреждений опор трещинами производится соответствующий ремонт кладки, а именно: торкретирование поверхности опоры по металлической сетке, цементация кладки; устройство железобетонных оболочек» поясов и прокладных рядов; частичная или полная перекладка опоры» замена пучинистого грунта за устоем и т. п.
Рис.1.28. Виды трещин в опорах
В тех случаях, когда трещины в опорах заметно увеличиваются и создается явная угроза движению поездов» впредь до проведения капитального ремонта необходимо немедленно принять меры, обеспечивающие возможность безопасной эксплуатации сооружения. Такими мерами в зависимости от характера трещин и их местоположения могут быть: устройство металлических хомутов и каркасов; установка металлических тяжей или анкеров, схватывающих расстроенную кладку опоры; установка под концами пролетного строения временных рамных опор, разгружающих слабую опору; устройство горизонтальных распорок между опорами мостов малых отверстий и т. п.
1.6.3 Подферменные площадки и подферменники
Подферменные площадки должны содержаться в полной исправности и чистоте, так как на загрязненных подферменных площадках может задерживаться влага, способствующая разрушению поверхности сливов и появлению в них трещин, через которые вода проникает внутрь кладки опор.
При отсутствии стока воды с подферменных площадок сливы необходимо переделывать с приданием им надлежащего уклона, а трещины в сливах своевременно заделывать цементным раствором. Одним из признаков неисправности подферменных площадок являются следы выщелачивания раствора кладки опор в виде белых потеков и влажных пятен на облицовке опор ниже карниза. Однако необходимо иметь в виду, что выщелачивание раствора кладки может происходить также при наличии выкрошившихся швов облицовки, через которые паводковые или дождевые (при косом дожде) воды проникают внутрь кладки. В устоях выщелачивание раствора может быть вызвано отсутствием или неисправностью изоляции соприкасающихся с насыпью поверхностей опор, а также неудовлетворительным состоянием дренажа.
Подферменники должны обладать достаточной прочностью и плотно опираться на Подферменные площадки опор. При недостаточной прочности или неправильной укладке, когда подферменник работает на изгиб, в нем могут появиться трещины. За дефектными подферменниками должно быть установлено соответствующее наблюдение; в необходимых случаях должны ставиться хомуты или устраиваться железобетонные обоймы. Трещины в подферменниках могут появляться также вследствие ударов (при проходе поездов) неплотно опирающихся опорных частей. Поэтому, как уже указывалось выше» необходимо следить за исправным состоянием опорных частей.
1.6.4 Деформации опор
Деформации опор – осадка, наклон и смещение - могут быть вызваны различными причинами, например» недостаточным развитием площадки фундамента, подмывом опор. Смещение устоя может явиться следствием плохого отвода воды из насыпи за устоем и увеличения давления на него от переувлажненного грунта.
Деформацию опор можно заметить по положению рельсового пути над опорой: в случае осадки опоры наблюдается просадка рельсового пути; наклон опоры вызывает искривление рельсовых нитей в плане.
Смещение или наклон опоры можно обнаружить по изменению расстояний между смежными пролетными строениями или между концом пролетного строения и шкафной стенкой, а также по изменению взаимного положения осей балансира и опорной плиты подвижных опорных частей. При этом необходимо иметь в виду, что в случае смещения устоя, на котором находятся неподвижные опорные части (рис.1.29),балансиры подвижных опорных частей, расположенные не. соседней опоре, отклонятся от своего нормального положения; при смещении быка, на котором расположены подвижные и неподвижные опорные части, неподвижные опорные части быка отклонятся вместе с
быком, а подвижные опорные части как на быке, так и на соседней опоре отклонятся от нормального положения (рис.1.30). Для уточнения наблюдений за положением опорных частей на торцах шарниров делаются риски, а все измерения опорных частей ведутся с учетом температуры.
Рис.1.29. Смещение подвижных опорных частей на быке при наклоне устоя
Рис.1.30. Смещение подвижных опорных частей при наклоне быка
Признаком осадки, смещения или наклона (крена) опор могут служить также осадка и сползание насыпи за устоем, наличие трещин в опорах, отклонение граней опоры от вертикали и т. п. При наличии явлений, указывающих на деформация за опорами необходимо установить тщательное наблюдение. Наблюдения за опорами, имеющими осадку, обычно ведутся периодической нивелировкой подферменников и сравнением полученных данных с отметками надежного репера или подферменников других опор, не имеющих осадки. За креном опоры наблюдения можно вести: при помощи теодолита, отвеса, укрепленного на верху опоры и опущенного до обреза фундамента
(рис.1.31,а),при помощи двух взаимно-перпендикулярных уровней, расположенных на подферменной площадке (рис.1.31,б) и другими способами
Рис.1.31. Наблюдения за наклоном устоя с помощью: а) – отвеса; б) – уровней
1.7 Железобетонные, бетонные и каменные мосты
1.7.I Обязанности мостового мастера по содержанию железобетонных, бетонных и каменных мостов:
а) контролировать положение рельсового пути в плане и профиле по отношению к несущим элементам пролетного строения и требовать от дорожного мастера и бригадира пути соблюдения установленных допусков по положению пути;
б) обеспечивать работоспособное состояние водоотводных трубок и системы отвода воды из балластного корыта, не допускать попадание воды из балластного корыта и с проезжей части на незащищенные поверхности конструкций;
в) не допускать развитие ржавчины металлических закладных деталей и металлических элементов пролетных строений (тротуарных консолей, смотровых приспособлений и др.), обеспечивая исправное состояние окраски;
г) контролировать и обеспечивать исправное состояние узлов объединения железобетонных конструкций (блоков) в пролетное строение, узлов прикрепления тротуарных консолей и консолей
убежищ;
д) обеспечивать содержание подферменников и опорных частей в чистоте и исправности, вести наблюдения за плотностью опирания опорных частей, положением балансиров и катков, производя
необходимые измерения. Своевременно принимать меры по устранению неплотностей, угонов и перекосов;
е) при осмотре пролетных строений фиксировать обнаруженные повреждения и принимать меры к их устранению.
1.7.2 Типы и конструкции железобетонных пролетных строений на эксплуатируемых мостах
На железнодорожных мостах строились железобетонные пролетные строения различных типов, но основными стали: арочные с различным уровнем езды, рамные и балочные. Наибольшее распространение на отечественных железных дорогах получили балочно-разрезные конструкции в силу сравнительной простоты строительства, возможностью использования различных
технологических приемов строительства и сравнительной простоты текущего содержания.
До 50-х годов строительство пролетных строений велось преимущественно из монолитного железобетона на месте. Применение сборных конструкций в практике железнодорожного строительства началось сравнительно рано, но в ограниченном объеме. Следует иметь ввиду и учитывать при организации осмотров и составлении документации, что мосты постройки I9II - 1941 годов строились преимущественно по проектам повторного применения, т. е. документация, разработанная для строительства пролетных строений на каком-либо участке, позже могла быть использована при строительстве других участков в различных регионах страны.
Начиная с 50-х годов применяются в основном при строительстве железнодорожных мостов сборные железобетонные пролетные строения. С этого же времени начинается строительство предварительно напряженных пролетных строений. Были разработаны типовые конструкции заводского изготовле-
ния, технология и оборудование для их производства, транспортировки и монтажа. В результате создания и совершенствования индустриальной базы для изготовления железобетонных пролетных строений эти конструкции стали основными при пролетах до 30 м.
Применение обычного железобетона (без предварительного напряжения) в балочных разрезных пролетных строениях для железнодорожных мостов ограничено длиной 18,7 м. При больших пролетах в этих конструкциях резко возрастает вероятность трещинообразования, в том числе и по наклонным трещинам. Предварительно напряженные балочные пролетные строения в типовых сериях применяются с длины 1695 м и до 27,6 м. До начала 70-х годов изготавливались и пролетные строения длиной до 34,2 м.
Сборные железобетонные пролетные строения для железнодорожных мостов применяются в двух вариантах: ребристые и плитные - с пониженной строительной высотой. Последние применяются в случаях жестких требований по высоте конструкций - путепроводах и малых мостах при минимальной высоте насыпи.
Пролетное строение однопутного моста состоит из двух балок ребристого (таврового или двутаврового) поперечного сечения. Плита (консоли) балки, являющаяся элементом балластного корыта, снабжена бортами, в которых заделывается гидроизоляция. К наружному борту балластного корыта крепятся тротуарные консоли.
Балки ребристых пролетных строений снабжены диафрагмами, по которым производится объединение блоков в пролетное строение сваркой закладных деталей с постановкой соединительной планки. После сварки стыки бетонируются. Балки плитных пролетных строений не объединяются между собой. При этом каждая из них устанавливается на четыре опорные части.
Верхняя поверхность плиты балластного корыта снабжена гидроизоляцией, включающей выравнивающий слой, обеспечивающий уклоны в направлении водоотводных устройств двух-трехслойный оклеечный гидроизоляционный ковер и защитный слой из армированного бетона.
Водоотвод из балластного корыта в подавляющем большинстве эксплуатируемых пролетных строений осуществляется в водоотводные трубки, расположенные в наружных консолях плиты.
Ненапрягаемые балки пролетных строений, изготовленные начиная с 50-х годов, армированы каркасами и сетками из арматурных сталей классов AI, АII и АIII Изготовление конструкций осуществлялось, как правило, на специализированных заводах МЖБК, но значительное количество балок забетонированы на полигонах мостоиспытательных организаций, особенно при выполнении работ по замене пролетных строений на эксплуатируемых мостах. Типовые конструкции преднапряженных пролетных строений выполнены по стендовой технологии, т. е. с натяжением арматуры до бетонирования, на основе следующих конструктивно-технологических принципов:
- балки изготавливаются на заводах ШБК с натяжением пучковой высокопрочной арматуры на упоры стендов и имеют полную заводскую готовность; - балки доставляются на стройплощадку на специальных сцепах из железнодорожных платформ или автотранспортом и устанавливаются на опоры кранами соответствующей грузоподъемности, например, консольными;
- балки объединяются на монтаже сваркой и бетонированием стыков диафрагм.
Пролетные строения из предварительно напряженного железобетона применены во всех строительно-климатических зонах, сейсмических районах, использованы с незначительными изменениями на вторых путях, на станционных путепроводах и мостах.
В качестве напрягаемой арматуры в железнодорожных пролетных строениях использованы пучки из 24-28 высокопрочных проволок диаметром 5 мм с каркасно-стержневыми анкерами, располагаемыми в балке в соответствии с эпюрой моментов.
1.7.3 Повреждения железобетонных пролетных строений, методы их
обнаружения и наблюдения за ними
В процессе эксплуатации в железобетонных пролетных строениях могут появляться следующие повреждения, предупреждение появления и своевременное, устранение которых является основной задачей текущего содержания:
- трещины в бетоне;
- коррозия арматуры, приводящая к вспучиванию и отколам защитного слоя;
- механические отколы защитного слоя с обнажением и ржавлением арматуры;
- неудовлетворительное состояние гидроизоляции и водоотводных устройств, приводящее к протечкам воды сквозь бетон, его выщелачиванию и другим видам коррозии, интенсификации коррозии арматуры в результате периодических смачиваний;
- коррозия бетона;
- раковины и каверны в бетоне;
- отклонение оси пути от оси пролетного строения свыше установлен-
ной для данной конструкции величины и снижающее класс
пролетного строения по сравнению с классом обращающейся нагрузки.
Пролетные строения с обычной арматурой
Наиболее распространенным дефектом железобетонных конструкций, и пролетных строений в том числе, являются трещины в бетоне. В зависимости от природы образования трещины в этих конструкциях можно разделить на усадочные, силовые, температурные и вызванные коррозией арматуры. На рис.1.32 представлены наиболее характерные трещины, наблюдаемые в эксплуатируемых пролетных строениях из обычного железобетона.
Усадочные трещины (рис.1.32, а) возникают, как правило, в защитном слое железобетона или поверхностных слоях бетона вследствие неравномерностей процесса усадки. Этому способствуют чрезмерно высокое содержание цемента в бетоне, стесненность усадки из-за конструктивных форм и близости расположения арматурного каркаса. Признаком усадочных трещин является хаотичность их расположения» небольшие длина и раскрытие. Силовые поперечные (рис.1.32, б) возникают под воздействием поездной нагрузки. Они, как правило, образуются в средней по длине части балок и
располагаются приблизительно с равным шагом, зависящим от конструкции арматурного каркаса. В силу характера работы конструкций из обычного железобетона появление в них силовых трещин неизбежно, т. к. действительные деформации бетона превышают его растяжимость. Отрицательного влияния на несущую способность эти трещины не оказывают, но при раскрытии 0,2 мм от постоянной нагрузки способствуют развитию коррозии арматуры. В пролетных строениях из обычного железобетона возможно, но маловероятно, образование поперечных трещин, заходящих в сжатую зону, а также наклонных в приопорных участках балок. При обнаружении таких трещин
должно быть проведено испытание пролетного строения для принятия решения о режиме его дальнейшей эксплуатации Трещины в зонах опорных узлов (рис.1.32, в) являются чаще всего следствием нарушения подвижности опорных частей и усугубляются конструктивными недостатками опорных узлов пролетных строений в сопряжении с опорными частями. При неплотном опирании пролетных строений в опорных узлах могут образовываться отколы бетона. При обнаружении указанных дефектов должны быть приняты меры к восстановлению подвижности опорных частей и ремонту опорных узлов. Продольные трещины в нижних поясах балок или на нижних поверхностях плитных пролетных строений свидетельствуют, как правило, о начале процесса коррозии рабочей арматуры. Они могут быть обнаружены в местах периодических смачиваний поверхности конструкций протечками сквозь бетон из балластного корыта, с подфермнников, под плохо работающими водоотводными трубками и т. п. При малой толщине защитного слоя или недостаточной плотности бетона последний в результате карбонизации теряет
свои пассивирующие свойства по отношению к арматуре. В результате начнается коррозия арматуры, ржавчина откалывает или разрывает защитный слой с образованием трещины вдоль корродирующего арматурного стержня.
Рис.1.32. Виды трещин в железобетонных конструкциях
При обнаружении таких трещин необходимо простучать молотком поверхность конструкции вокруг трещины. Глухой звук при ударе ("бухтение") свидетельствует об отслоении защитного слоя и коррозии арматуры под ним. На таких участках пролетного строения защитный слой должен быть удален, проведена тщательная зачистка обнаженной арматуры от продуктов коррозии и обработка ее ингибиторами с последующим восстановлением защитного слоя. Повреждения такого же характера могут быть на нижних поверхностях плит проезжей части, на боковых поверхностях ребер вдоль стержней хомутов и вызвано это чаще всего недостаточной толщиной защитного слоя.
Неисправностью, существенно сокращающей долговечность железобетонных пролетных строений, являются расстройство гидроизоляции и отвода воды из балластного корыта. При плохом отводе воды и неисправной гидроизоляции вода из балластного корыта проникает в бетон конструкции,
выщелачивает цементный камень и вызывает ржавление арматуры. Участки с поврежденной гидроизоляцией и нарушенным водоотводом легко обнаруживаются по мокрым пятнам, высолам, потекам выщелачивания и другим следам просачивания воды. В этих местах необходимо проверить состояние гидроизоляции и водоотводных трубок. Обнаруженные дефекты и неисправности должны быть устранены. Своевременный ремонт гидроизоляции и водоотводных устройств предотвращает появление и развитие коррозии бетона и арматуры» увеличивает срок службы конструкций и снижает затраты на текущее содержание в последующем. При осмотрах пролетных строений выявляются также поверхностные раковины, поры и выколы в бетоне. Поскольку эти дефекты могут привести к коррозии арматуры и дальнейшему разрушению защитного слоя в их скорейшее устранение является обязательным.
Пролетные строения с напрягаемой арматурой
Для предварительно напряженных пролетных строений присущи, как правило, те же дефекты, что :и для конструкций с ненапрягаемым армированием. Однако, степень их опасности может оказаться более высокой, что требует более тщательного анализа влияния дефектов и повреждений на эксплуа-
тационные характеристики конструкций.
На рис.1.33 приведены наиболее характерные типы трещин для предва рительно напряженных пролетных строений первых лет изготовления. В дополнение к трещинам, указанным ранее для обычных конструкций, здесь могут быть отмечены:
- наклонные трещины в стенках балок на их приопорных участках, которые образуются в основном в результате силового воздействия главных растягивающих напряжений или температурно-усадочных
деформаций и могут снижать грузоподъемность пролетных строений (рис.1.33,1);
- продольные трещины по линии примыкания плиты балластного корыта к стенкам, образующиеся в результате стеснения температурных деформаций или нарушений в технологии бетонирования, которые представляют опасность с точки зрения несущей способности и должны учитываться при оценке грузоподъемности пролетных строений (рис.1.33,2);
- поперечные трещины в бортиках балластного корыта и плите вызываются изгибом на стадии создания предварительного обжатия балки или при транспортировке (рис.1.32,3). Эти трещины в процессе эксплуатации зажимаются под действием постоянной и временной нагрузок;
- продольные трещины в нижних поясах балок вдоль арматурных напрягаемых элементов возникают в результате поперечных деформаций, вызванных обжатием бетона и стесненной усадкой (рис.1.33,4). Представляют опасность с точки зрения коррозии арматуры;
- горизонтальные трещины на торцах балок (рис.1.33,5 ) вызываются местными напряжениями и появляются в первые годы эксплуатации. Представляют опасность с точки зрения коррозии арматуры.
Рис.1.33. Характерные трещины в предварительно напряженных балочных пролетных строениях первых лет изготовления
В предварительно напряженных пролетных строениях, армированных проволочной арматурой, нормативное раскрытие трещин, при котором возможно ржавление арматуры, составляет 0,15 мм. При большей величине трещины должны быть герметизированы тем или иным способом.
В обязанности мостового мастера входит наблюдение за появлением и развитием трещин в пролетных строениях. Оно заключается в периодической их зарисовке, фиксировании границ развития и измерения величины раскрытия. Результаты наблюдений заносятся на эскизы, которые прикладываются к Книге искусственных сооружений. В Книге также должны быть указаны дата
проведения измерений и температура воздуха. На конструкции трещины помечают масляной краской с присвоением номера, указанием границ развития и величины раскрытия в установленных местах. Все изменения в характере трещин, выявленные при последующих осмотрах, должны фиксироваться на эскизах в Книге искусственных сооружений и на самом сооружении.
Наблюдения за трещинами следует производить при помощи лупы или микроскопа с измерительной шкалой. При длительных постоянных наблюдениях за раскрытием трещин могут быть использованы трещиномеры, тензометры или индикаторы часового типа с точностью до десятых долей милли-
метра.
Простейшими приспособлениями для наблюдения за развитием трещин могут быть гипсовые или цементные маяки, представляющие крупные маски гипсовым или цементным раствором поперек трещины.
При оценке опасности трещин учитывается не только величина их раскрытия, но и расположение, интенсивность развития, общее состояние конструкции. Внешними признаками, характеризующими степень развития и опасность трещин, служат следы ржавчины на поверхности бетона, следы выщелачивания цементного камня, скалывание бетона вдоль трещины.
В результате наблюдения за трещинами должно быть также установлено: "дышит" ли трещина, т. е. раскрывается ли она при действии временной нагрузки, и является ли она сквозной, т. е. пересекает всю толщу элемента конструкции. От этого зависит выбор способа ремонта или герметизации трещины.
На эскизах в Книге искусственных сооружений должны быть подобным же образом занесены сведения обо всех дефектах и повреждениях, отмеченных при осмотре пролетных строений.
1.7.4 Каменные и бетонные арочные мосты
Неисправности в кладке и облицовке каменных к бетонных арочных мостов могут появиться из-за неудовлетворительного состояния водоотводов и изоляции, несвоевременной расшивки швов, от атмосферных воздействий (при плохом качестве камня или бетона), неравномерной осадки или сдвига опор, неправильного раскружаливания, воздействий временной нагрузки, колебаний
температуры и т. п. Трещины в каменных или бетонных мостах могут появиться у пят свода или в "замке" по направлениям, перпендикулярным оси свода. Эти трещины в своде нередко выходят на щековые стенки. Кроме поперечных трещин, на поверхности свода иногда образуются продольные трещины, разделяющие свод на отдельные кольца. В щековых стенках трещины могут возникнуть от пучения грунта между стенками, а также из-за засорения или отсутствия водоотводных приспособлений. В бесшарнирных железобетонных арочных мостах появление трещин снизу в средней части пролета и сверху в концевых частях арок (сводов) должно быть проанализировано в совокупности с проверкой положения опор, поскольку неравномерная осадка и смещение или поворот опор в направлении из пролета могут вызвать деформацию пролетного строения с образованием трещин в указанных местах, при этом трещины могут совпадать с поперечными швами бетонирования. В случае значительного поверхностного разрушения облицовки или кладки щековых стен арочных мостов рекомендуется торкретирование наружной поверхности по металлической сетке. При наличии в сводах арочных мостов указанного дефекта, следует проверить расчетом их грузоподъемность и произвести усиление по проекту. Если бутовая кладка массивных мостов имеет пустоты, трещины, недостаточно связана раствором, то следует произвести инъектирование кладки.
1.7.5 Водоотвод и гидроизоляция
При содержании железобетонных, бетонных и каменных мостов особое внимание должно быть обращено на предупреждение застоя воды в балластных корытах и других местах, на обеспечение исправного состояния гидроизоляции. При плохом отводе воды, неудовлетворительном состоянии изоляции и неисправности водоотводных трубок в массивных мостах могут появиться мокрые пятна, белые потеки выщелачивания раствора, сталактиты. При наличии подобных явлений необходимо в местах течи воды вскрыть балластный слой, проверить состояние изоляции и водоотводных трубок и принять необходимые меры. При отсутствии течи воды через трубки необходимо выяснить причины
неисправности и устранить их. Состояние водоотводных трубок должно периодически проверяться, независимо от наличия признаков их плохой работы, и их необходимо регулярно прочищать.
1.8 Водопропускные трубы и лотки
По содержанию труб мостовой мастер обязан:
а) содержать в исправном состоянии входные и выходные оголовки, лотки, водобойные колодцы и откосы насыпи; не допускать засорения и заиливания труб подмыва оголовков; б) следить за состоянием кладки сводов, стен, лотка, оголовков и укреплением откосов насыпи; принимать меры к предупреждению расстройств и ликвидации уже возникших неисправностей (выветривание швов, появление трещин, расстройство мощения и т. п.);
в) обеспечивать в деревянных трубах (впредь до их переустройства) исправное состояние рам и скреплений, не допускать гниения, своевременно производя необходимый ремонт;
г) следить за своевременным закрытием труб малых отверстий щитами перед наступлением зимы и открытием их весной;
д) в металлических трубах следить за состоянием металла в зонах болтовых соединений, за состоянием защитных покрытий и за развитием коррозии, а также за общим состоянием металлической оболочки, ее деформациями и за состоянием лотковой части.
В настоящее время эксплуатируют каменные, бетонные, железобетонные и металлические трубы. Деревянные трубы используются только в качестве временных, они подлежат переустройству на капитальные сооружения. По условиям протекания воды трубы подразделяются на напорные, в которых вода заполняет все сечение, безнапорные, заполняемые водой не более чем на 2/3 сечения, а также полунапорные, где вода, заполняющая все сечение на входе, имеет свободную поверхность на выходе. Напорные трубы в эксплуатации менее надежны, чем безнапорные, т. к. в них большая вероятность протекания воды в насыпь через швы между звеньями.
При содержаний труб (в том числе дюкеров) и лотков необходимо обращать особое внимание на состояние кладки звеньев и оголовков, положение звеньев в плане и профиле, состояние швов между звеньями и вынос грунта насыпи через швы и трещины, надежность укрепления русел и откосов насыпи, состояние входного и особенно выходного русла, а также лотков в трубах и защитных ограждений.
Надзор за состоянием кладки труб ведется так же, как за кладкой опор. При наличии в трубах трещин следует выяснить причины их появления. Наиболее серьезными для труб являются продольные трещины, возникающие от давления грунта насыпи, от неравномерной осадки фундамента, а также от динамического воздействия временной нагрузки при малой толщине насыпи над "замком" свода. В случае значительных косых и продольных трещин или больших деформаций поперечного сечения звеньев производится временное укрепление трубы постановкой подпорок, рам, кружал и т. п. впредь до капитального ремонта. При этом следует учитывать, что укрепления стесняют отверстие трубы и затрудняют проход воды. В таких трубах необходимо вести особо тщательное наблюдение за проходом воды и не допускать их закупорку.
При наличии в трубах трещин, выветривания облицовки, выкрашивания расшивки швов, выщелачивания раствора, вымывания бетона, откола защитного слоя, обнажения арматуры и т. п. должны приниматься такие же меры, как при содержании железобетонных, бетонных и каменных конструкций мостов.
Серьезными дефектами труб являются раскрытые и незаделанные швы между звеньями, просадки и расхождение звеньев. Вода, проникая через раскрытые швы, может вызвать намокание и размыв насыпи, что особенно опасно в напорных и бесфундаментных трубах. Просадка звеньев, обычно наблюдающаяся в середине трубы, вызывает застой воды и способствует намоканию насыпи. Ввиду этого все раскрывшиеся зазоры между отдельными звеньями труб и лотков должны быть тщательно заделаны просмоленной паклей. Зазоры, не являющиеся деформационными, кроме того, заделываются жестким цементным раствором. В трубах, работающих с напором, должна быть обеспечена полная водонепроницаемость стыков между звеньями, а также надежное укрепление выходного русла. При просадках или смещениях звеньев труб и лотков должны быть установлены за ними наблюдения с производством замеров смещений соседних звеньев относительно друг друга или нивелировкой. При просачивании воды в трубах через своды и стены, появлений на них сырости или мокрых пятен необходимо выяснить причины обводнения, в частности, установить не скапливаются ли поверхностные воды в насыпи, и принять меры к осушению посредством восстановления существующих или устройства новых дренажей, устройству гидроизоляции и пр.
Иногда в трубах наблюдаются трещины в оголовках, а также наклоны и отрывы оголовков от звеньев труб. Эти явления могут происходить от подмыва оголовков, от значительного горизонтального давления грунта насыпи или от наличия пучинистого грунта за оголовками. В случае наклона или отрываоголовков обычно производится их полная или частичная перекладка; при этом должны устраняться причины, вызывающие повреждение оголовков.
Основным типом водопропускных металлических труб являются трубы из гофрированного металла без оголовков с выступающими из насыпи вертикальными или скошенными параллельно откосу торцами концевых звеньев. Отверстия таких труб назначают исходя из условий безнапорной работы сооружений. Конструкция трубы состоит из отдельных элементов гофрированных листов, изогнутых по заданному радиусу. Гофрированные листы соединяются между собой внахлестку на болтах. Трубу укладывают в ложе, обеспечивая центральный угол опирания не менее 90°. По концам трубы устраивают грунтовые призмы (рис.1.34). Гофрированный металл защищают основным защитным покрытием - цинком марки ЦЗ и дополнительными покрытиями - битумными мастиками и полимерными лакокрасочными материалами. В трубе устраивают лотки из бетона.
Рис. 1.34. Конструкция грунтовой призмы металлических
гофрированных труб:
1 - откос насыпи при сооружении труб в портале; 2 - грунтовая призма;
3 - нулевой слой; 4 - подушка; β - угол опирания трубы
Выходное и входное русла водотока около трубы должны быть хорошо укреплены мощением. В необходимых случаях, у оголовков устраивают рисбермы. Откос насыпи со стороны входа также должен быть надежно укреплен мощением. При больших размывах выходного русла целесообразно производить укрепление с устройством предохранительного откоса. Русло водотока у трубы должно быть хорошо расчищено и спрямлено. При размыве русла и склонов оврагов и образовании наносов в подходном русле или в самой трубе русло укрепляется мощением» а склоны оврагов – габионами плетнями, посадкой кустарника и т. п. Наносы в трубах и подходных руслах должны своевременно расчищаться. Для предупреждения засорения и закупорки труб плывущими предметами перед ними устраиваются соответствующие ограждения в виде сквозных заборов и других типов.
Трубы во избежание заполнения их снегом и обмерзания на зиму закрываются деревянными щитами или плетнями. Перед наступлением весны это прикрытие убирается, а русло очищается от снега так, чтобы вода могла беспрепятственно подойти к трубе и выйти из нее.
1.9 Путепроводы и пешеходные мосты
1.9.1 Путепроводы
Содержание железобетонных и металлических конструкций пролетных строений и опор путепроводов под автомобильные дороги, пересекающие железнодорожные пути, должно осуществляться в соответствии с указаниями по содержанию аналогичных конструкций железнодорожных мостов. При этом необходимо обеспечивать исправное состояние ездового полотна, тротуаров, заборов, перил, водоотводных устройств и изоляции.
На автодорожных путепроводах должен быть, как правило, железобетонный настил с асфальтовым покрытием, тротуарные бордюры высотой 600 мм и надежные перила. При ремонте автодорожного покрытия в ряде случаев укладывают дополнительный слой асфальта, что уменьшает рабочую
высоту бордюрного ограждения. В этом случае бордюрное ограждение должно быть поднято на соответствующую высоту. На подходах к путепроводам при необходимости устанавливают надолбы или другие ограждения. При содержании автодорожных путепроводов следует также следить за отводом воды с поверхности проезжей части, за очисткой путепроводов от сора, снега и льда. При этом применение поваренной соли для очистки ото льда и снега запрещается. Для обеспечения безопасности движения поездов по железнодорожным путепроводам над автомобильными дорогами, используемых для пропуска транспортных средств, следует принимать меры по предупреждению повреждения пролетных строений негабаритными грузами. Такие меры крайне необходимы» если высота проезда под путепроводами менее 5 м. В этих случаях совместно с районной (городской) администрацией разрабатываются мероприятия по предупреждению повреждения пролетных строений негабаритными грузами. К ним относятся: установка габаритных ворот, установка соответ-
ствующих дорожных знаков, ограничение скорости движения автотранспорта. Опоры таких путепроводов должны быть надежно защищены от повреждения автотранспортом установкой надолб, высокого бордюра и других защитных средств.
1.9.2 Пешеходные мосты
Содержание пешеходных мостов осуществляется также, как содержание мостов и путепроводов из аналогичных материалов. При этом особое внимание обращается на исправное состояние пешеходного настила, сходов и перил; на очистку настила и ступеней от сора, снега и льда. Применение поваренной соли для этой цели запрещается. Зимой, в случае надобности, сту-
пени и настил посыпаются песком. На деревянные ступени следует набивать деревянные планки или металлические уголки для предохранения кромок досок от истирания. Все возникающие в пешеходных мостах дефекты должны своевременно устраняться. На автодорожных путепроводах и пешеходных мостах, расположенных над электрифицированными путями, должны устраиваться вертикальные предохранительные щиты высотой 2 м и по ширине не менее I м в обе стороны от каждого провода контактной сети, проходящего под сооружением. Могут так же устанавливаться горизонтальные щиты, прикрывающие находящиеся под напряжением части контактной сети, на расстоянии не менее 1,5 м от края путепровода или пешеходного моста и по ширине не менее I м в обе стороны от каждого провода контактной сети. Расстояние от частей контактной сети, находящееся под напряжением, до горизонтального щита должно быть не менее 0,8 м.
1.10 Смотровые и другие приспособления
Для возможности осмотра всех частей пролетных строений» видимых поверхностей опор, а также внутренних поверхностей пустотелых конструкций, должны быть смотровые приспособления. Они должны обеспечивать свободный доступ ко всем частям сооружений. В качестве смотровых приспо-
соблений могут использованы различного рода лестницы, перильные ограждения, настилы, откидные платформы, передвижные тележки, подъемные люльки, а также подъемники и гидрошарнирные подъемники на авто - и железнодорожном ходу, и плавучие средства.
Смотровые приспособления должны содержаться в полной исправности и быть безопасными для пользования [1]. Для укрытия людей при проходе поездов, размещения противопожарного инвентаря, а также оборудования и материалов при производстве ремонтных работ на мостах устраиваются убежища, а в тоннелях - ниши и камеры.
Осмотр и содержание мостов на электрифицированных участках, а также мостов» на которых подвешены линии электропередач, выполняются со строгим соблюдением необходимых правил безопасности. Все металлические конструкции мостов и путепроводов, расположенные, в непосредственной близости от проводов контактной сети и электропередач, должны быть заземлены.
В процессе эксплуатации снятие напряжения с контактной сети и воздушных линий электропередачи и их заземление для обеспечения ремонтных работ на мосту производится в порядке, установленном Правилами энергобезопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных железных дорогах.
На мостах с деревянными пролетными строениями пространство между контррельсами или между специальными брусками должно быть покрыто дощатым настилом и засыпано щебнем или гравием, а пространство между, путевым рельсом и контррельсом (или бруском) покрыто полосовой сталью (полосой кровельного железа). На мостах с металлическими пролетными строениями на деревянных опорах указанные покрытия необходимо устраивать над всеми опорами и в обе стороны от них на расстоянии 2 - 5 м (в зависимости от высоты опоры). Расположенные над железнодорожными путями части деревянных путепроводов должны быть обшиты снизу листовой сталью (кровельным железом) на ширину не менее 4 м со спущенными с обеих сторон на 0,3 м краями. Вместо стали допускается применение асбошифера, покрытие деревянных элементов огнеупорной краской, пропитка огнеупорными составами и другие мероприятия, которые согласовываются пожарной охраной дороги.
1.11 Особенности содержания искусственных сооружений в суровых климатических условиях
Суровые климатические условия характеризуют северную строительноклиматическую зону продолжительным зимним периодом, в течение которого при отрицательной температуре воздуха происходят снежные заносы, образование наледей, глубокое сезонное промерзание и распространение вечномерзлых грунтов. Такие климатические и геофизические факторы отрицательно воздействуют на состояние и работу искусственных сооружений, особенно малых мостов и водопропускных труб. Способы и приемы содержания искусственных сооружений, цель которых - предупреждение появления и развитие повреждений в суровых климатических условиях должны строго увязываться с принципиальными решениями, принятыми при проектировании и строительстве сооружений. Сохранение предусмотренных проектами условий работы сооружений является одним из основных принципов содержания сооружений в зоне сурового климата. Поэтому принятые при строительстве принципиальные решения по условиям работы сооружений обуславливают применение соответствующих способов содержания этих сооружений.
Так для сооружений, построенных по принципу I - сохранение грунтов основания в мерзлом состоянии, эксплуатационные мероприятия должны быть направлены на исключение возможности повышения их температуры. Такое повышение, вызывающее оттаивание грунтов, приводит, исключая скальные и малосжимаемые, к снижению прочности оснований и последующим просад-
кам фундаментов. Поэтому для малых искусственных сооружений, построенных по принципу I на весь период эксплуатации, не разрешается:
• скопление снега толщиной более 50 см;
• пропуск теплых промышленных и бытовых вод, неорганизованный сброс в грунт производственных и хозяйственных вод в бассейне сооружения;
• складирование горячих отходов производства (отвалы шлака, золы к т. д.) на расстояние ближе 25 м от сооружений;
• образование наледей мощностью более I м у сооружений, рассчитанных на безналедный пропуск водотока, в связи е возникновением деградации вечной мерзлоты;
• устройство дорог, проездов под мостами и в трубах.
Содержание сооружений, при эксплуатации которых предусмотрено оттаивание грунтов основания (Принцип II), должно обеспечивать равномерность этого процесса и не допускать возникновения значительных осадок элементов сооружения.
Проводимые в процессе эксплуатации мероприятия по содержанию мостов и водопропускных труб, возведенных в условиях наледеобразования, должны соответствовать принятому при проектировании принципу устранения непосредственного воздействия наледей на сооружение(8 Инструкция по снегоборьбе на железных дорогах Российской Федерации, 2000 г.). К числу таких принципов относятся задержание наледи выше сооружения, ее свободный пропуск через сооружение и безналедный пропуск водотока. Выбор целесообразного принципа устранения воздействия наледи зависит от климата района, расходов водотоков, условий их протекания на подходах и в сооружении. Обеспечение нормальной эксплуатации сооружений и своевременного
обнаружения возникающих неисправностей требует строгого соблюдения всех видов надзора за состоянием мостов и труб, предусмотренных Инструкцией по содержанию искусственных сооружений.
В суровых климатических условиях по сравнению с обычными условиями расширяется состав текущих и периодических осмотров за счет производства дополнительных наблюдений. Следует организовывать инструментальные наблюдения за развитием деформаций отдельных элементов, трещин и других неисправностей. С помощью термометрических трубок производят наблюдения за температурой вечномерзлых грунтов оснований. Систематически контролируют состояние противопучинных устройств, противоналедных средств и систем охлаждения. При осуществлении надзора необходимо своевременно выявить причины возникновения неисправностей, а также условия, способствующие их появлению и развитию.
Сооружения, подвергаемые действию наледей, деформациям морозного пучения или оттаиванию вечномерзлых грунтов основания, а также создающие затруднения при пропуске паводковых вод, необходимо дополнительно осматривать перед наступлением периодов действия этих природноклиматических факторов, а также после окончания их действия.
Результаты текущих, периодических и внеплановых осмотров искусственных сооружений с описанием и количественной оценкой обнаруженных неисправностей и указанием перечня и объемов ремонтных работ вносят в документы установленной формы, а результаты оперативного контроля - в журнал мерзлотного надзора, где приводят данные по мерзлотногрунтовым условиям и принципам использования вечномерзлых грунтов в качестве основания, рекомендации об особенностях эксплуатации сооружений, сеть термотрубок и высотных реперов, исходные материалы наблюдений и замеров, производившихся в период строительства. Особое значение при содержании искусственных сооружений имеет состояние русел и укрепительных сооружений, которые должны обеспечивать беспрепятственный пропуск паводковых вод. При этом во избежание образования наледей и предотвращения протаивают вечной мерзлоты вследствие застоев воды у сооружений необходимо систематически производить расчистку русел. Очистка должна осуществляться без нарушения естественного растительного покрова и с сохранением отметок входа и выхода водного потока.
Перед весенним паводком должны быть полностью очищены от снега отверстия малых искусственных сооружений, устроены канавы в наледях в случаях их образования, сняты щиты, которыми закрывают трубы в зимний период, приняты меры для предотвращения заиливания и засорения отверстий. Как показывает опыт эксплуатации, наиболее часто встречаются в северной климатической зоне неравномерные просадки опор мостов и оголовков водопропускных труб, пучение оснований этих конструкций, растяжки и просадки звеньев труб, разрушение облицовки.
Неравномерные просадки вызывают образование продольных и поперечных кренов опор и наряду с деформациями, связанными с пучением грунтов основания, приводят к повреждению элементов мостов в виде различных трещин в кладке опор, достигающих значительного раскрытия. Деформации оголовков и звеньев ведут к отделению оголовков от тела трубы, расстройству стыков сборных элементов и деформационных швов, а также к нарушению гидроизоляции. Вследствие разрушения раствора швов облицовки происходит их раскрытие, расстройство и выпадание отдельных камней или бетонных блоков сборных конструкций.
В процессе эксплуатации искусственных сооружений» возведенных на
вечномерзлых грунтах с использованием принципа сохранения расчетной отрицательной температуры, необходимы мероприятия, обеспечивающие надежность основания под фундаментами. Такие мероприятия необходимы для предотвращения деформаций, связанных с осадками элементов сооружений вследствие оттаивания или повышения температуры грунтов основания.
Понижение температуры грунтов может быть достигнуто специальными термотехническими мероприятиями:
• устройством термоизоляционных покрытий возле опор мостов и оголовков труб, в пределах лотков труб и подходных русел мостов и труб;
• устройством пористых вентилируемых обсыпок из крупнообломочного материала около опор мостов, звеньев и оголовков труб;
• промораживание основания опор мостов, секций и оголовков труб жидкостными охлаждающими установками; буровыми скважинами, пустотелыми сваями-трубами, вентилируемыми галереями, выморозочными траншеями.
Термотехнические мероприятия выбирают с учетом их эффективности в данных мерзлотно-грунтовнх условиях, продолжительности работ по укреплению основания и других факторов, Термоизоляционные покрытия устраиваются около опор мостов и оголовков труб в пределах подводящего и отводящего русел. Покрытие устраивают в виде подушек и берм из теплоизоляционных материалов (керамзит, пенопласт, минеральная вата? шлак, торф, дерево и т. п.). Для сооружений, расположенных на периодических водотоках, термоизоляционные покрытия ус-
танавливают на деревянных или железобетонных обрешетниках, оконтуренных специальными Г-образными железобетонными блоками против размыва (рис.1.35). Из 0пенопласта покрытие укладывают на поверхность грунта без настила и пригружают наброской из камня. Термоизоляционные покрытия не должны стеснять отверстие сооружения более чем на 10 –15%.
Пористые вентилируемые обсыпки из крупнообломочного материала достаточно эффективный и легко осуществляемый способ охлаждения протаивающих мерзлых оснований. Например, обсыпка камня с размерами не менеесм.
Размеры обсыпок в плане зависят от величины требуемой зоны охлаждения основания. Толщина обсыпки в зоне промежуточных опор мостов и оголовков труб должна быть не менее 100 см, а при покрытии конусов насыпи у устоев и насыпи у труб - не менее 50 см. Грунт насыпи за устоями и вокруг звеньев трубы заменяется каменной обсыпкой, которая выполняет не только функцию охлаждающего устройства, но и разгружает береговую опору от давления насыпи, предотвращает растяжку секции трубы, стабилизирует подходы к мостам и трубам.
Жидкостные охлаждающие установки, работающие на керосине, применялись при строительстве мостов и труб для сохранения грунтов в мерзлом состоянии. Установки представляют собой металлические трубы, установленные в пробуренные в грунте скважины ниже фундаментов (Рис.1Верхняя часть трубы диаметром мм находится над поверхностью земли и имеет на конце радиатор. Принцип их действия основан на том, что с наступлением отрицательных температур наружного воздуха ниже температуры грунтов основания керосин в верхней части трубы охлаждается, становится более тяжелым и опускается вниз, вытесняя более теплый керосин вверх.. В результате конвективного теплообмена, протекающего с интенсивностью, зависящей от разности температур керосина, происходит замерзание грунта, находящегося вокруг нижней части трубы. Теплообмен прекращается при температуре воздуха большей, чем грунта.
Рис. 1.35.Термоизоляционные покрытия у оперы моста из деревянного настила или пенопласта (а) или в виде отсылки ( б ) : I - каменная наброска; 2 - настил; 3 - уровень воды; 4 - верхняя граница вечной мерзлоты после устройства термоизоляционного покрытия; 5 - то же до устройства; 6 - теплоизоляционный материал; 7 - контурный блок
Рис. 1.46. Жидкостные охлаждающие установки а - с радиатором; б - без радиатора; I - корпус установки; 2 - металлические ребра 170х10 мм; 3 – теплоизоляционный кожух
Многолетние наблюдения за столбчатыми опорами мостов на Байкало-Амурской магистрали, а также уточненные теплотехнические расчеты показали, что однотрубные охлаждающие установки не отвечают возложенным на них задачам. Многотрубные охлаждающие керосиновые установки несколько эффективнее, чем однотрубные, в них не происходит перемешивание керосина, имеющего разную температуру, т. к. охлажденным керосин опускается по центральной трубе большого диаметра, а теплый керосин поднимается вверх по боковым трубам меньшего диаметра, наземные участки боковых труб изолируют к присоединяют к радиатору в верхней его части. Для оценки действительной работы многотрубных охлаждающих керосиновых установок еще недостаточно накоплено опытных данных. Дополнительное промораживание грунтов оснований водопропускных
труб, береговых опор и насыпей на подходах к мостам может быть достигнуто вентиляцией холодного воздуха зимой через полость специально укладываемой трубы большого диаметра (не менее 100 см) или нескольких труб меньшего диаметра. Трубы укладывают в насыпь выше отверстия для пропуска воды во избежание заполнения их льдом или снегом. После промораживания венти-
ляционные отверстия закрывают. В качестве охлаждавшей системы могут быть использованы термосваи, в которых охлаждение производится за счет конвективного движения наружного воздуха при температуре ниже минус 5 С°. По таким сваям с закрытым нижним концом, погруженным на глубину расположения охлаждаемого грунта происходит отток тепла в атмосферу. Охлаждение в таких установках может производиться также принудительной подачей холодного воздуха в ниж-
ний конец сваи.
Эффективность применения того или иного способа охлаждения грунтов оснований может быть оценена на основе результатов наблюдений за изменением температурного и влажностного режимов этих грунтов, а также на основе анализа длительных наблюдений за деформациями искусственных сооружений» возведенных с применением дополнительного охлаждения на протаивающих мерзлых грунтах. При эксплуатации малых мостов и труб в суровых климатических условиях значительные трудности вызывают деформации сооружений, происходящие вследствие пучения грунтов оснований. Выпучивание опор происходит в результате увеличения объема водонасыщенных грунтов основания при замерзании и наличии сил сцепления по контакту грунт-опора, превышающих собственный вес элементов сооружения. Деформации выпучивания могут достигать значительных величин (до 20 см), что может привести к возникновению неисправности пути и перебоям в движении поездов. Для устранения опасных деформаций проводят противопучинные мероприятия: замену пучинистого грунта вокруг фундаментов, устройство термоизоляционных покрытий и другие способы. При замене пучинистый грунт извлекают на глубину деятельного слоя и
после укладки на дно котлована локализаторов пучения в виде асбестовых отходов или промазученной гальки оставшуюся часть заполняют непучинистым материалом с галькой, крупным песком, шлаком и др. После заполнения котлована устраивают отмостку из камня или бетонных блоков. Отмостку применяют и для уменьшения деформаций пучения фундаментов оголовков водо-
пропускных труб. Малоэффективным средством в борьбе с пучением грунтов оказалась гидрофобизация окружающего фундамент грунта вследствие невысокого уровня снижения сил пучения и быстрой утраты материалом гидрофобных средств. Обеспечение нормальных условий эксплуатации малых искусственных сооружений, расположенных на переходах с наледями, требует специальных мероприятий. Отрицательное воздействие наледей выражается в отложении льда на верхнем строении пути, в отверстиях мостов и труб, препятствующем нормальному пропуску водотока, а также в обводнении земляного полотна и грунтов основания сооружения. Наледи оказывают силовое и механическое воздействие на элементы сооружений в виде горизонтального и вертикального давления льда, Вследствие горизонтального давления при замерзании u1085 наледных вод происходят деформации с образованием кренов опор мостов, оголовков и фундаментов водопропускных труб, расстройство швов между их звеньями и продольная растяжка секций.
В металлических гофрированных трубах, кроме того, срезается и разрушается дополнительное защитное покрытие. Вертикальные силы действуют на сооружения в случаях образования в отверстиях наледных бугров, пучение льда которых вследствие внутреннего гидростатического давления может приести к возникновению неисправностей элементов мостовых конструкций и
даже к их разрушению.
Наряду с силовыми наледи оказывают физико-химическое и теплофизическое воздействие на искусственные сооружения. Наледные воды, смерза-ясь с бетоном, вызывают размораживание и последующее выщелачивание по верхностного слоя. Теплофизическое воздействие наледей связано с тем, что скопление воды с верховой стороны сооружений может приводить к деградации вечной мерзлоты. Мероприятия, направленные на уменьшение опасности наледеобразования, следует выбирать с учетом вида воздействия, а также в соответствии с условиями пропуска каждого водотока. Способы борьбы с наледями подразделяются на активные и пассивные. Пассивные способы борьбы применяются в тех случаях, когда наледи появляются эпизодически. К числу таких способов относят околку наледного льда, выполняемую ручным инструментом, или механизированную разрезку наледей паровыми иглами о последующей уборкой льда, протаивание льда с применением электроэнергии, покрытие наледей угольной пылью или шлаком. В отдельных случаях производят взрывные работы, устраивают задерживающие валы из снега» льда, грунта или временных инвентарных конструкций, организуют пропуск наледной воды по временным лоткам открытого или закрытого типа, применяют прокалывание наледных бугров для уменьшения внутрен-
него гидростатического давления. При регулярном образовании наледей целесообразно использовать активные способы борьбы с ними. К ним относят устройство земляных валов или железобетонных заборов с целью образования наледи в безопасное месте с верховой стороны сооружения и последующего ее задержания. При этом для растекания воды перед валом планируют и покрывают каменной наброской площадки, на которых происходит интенсивное замерзание. Регулирование стока ключевых вод и задержание наледей производят с применением мерзлотно-водо-непроницаемых экранов в сочетании с удерживающими сооружениями. Наряду с этим в районах глубокого сезонного промерзания для перемещения наледей с целью уменьшения их опасного воздействия на сооружение устраивают тепловые пояса, представляющие собой канавы с продольным уклоном дна.
Активный способ борьбы с наледями, которые закупоривают водопропускные трубы, заключается в следующем. Отверстие трубы со стороны входного отверстия на зиму закрывается упругим шитом, состоящим из металлического каркаса, обтянутого с двух сторон полиэтиленовой пленкой (рис.1.37).
Каркас щита изготавливают под отверстие трубы из круглой арматурной стали диаметром 14 мм в виде незамкнутого кольца 1 с отогнутыми стержнями 2. Для увеличения жесткости кольца к отогнутым концам приваривают V-образные распорки 3. На каркас с двух сторон накладывают круглые листы полиэтиленовой пленки, края которых по окружности сваривают. Затем щит, предварительно обжав, вставляют в трубу, а небольшие неплотности заделывают ветошью.
Рис. 1.37. Упругий щит для закрытия входного отверстия водопропускной трубы.
Наледеобразующая вода натекает постепенно тонкими слоями, задерживается щитом и замерзает, при этом давление на щит со стороны наледи небольшое (0,,002 кгс/см2 ). Пленка опирается не только на края щита, но и на отогнутые стержни и V -образную распорку каркаса, поэтому большого выпучивания не наблюдается. Второй слой пленки, с внутренней стороны трубы, предотвращает выпучивание наружного под действием ветра из трубы.
Вся наледь аккумулируется перед щитом, а труба остается свободном от наледного льда. Весной в верхней части щита пленку прокалывают и разрывают. В образующееся отверстие стекает весенняя вода, размывая наледный лед. Каркас щита постепенно освобождается, его вынимают из трубы и убирают до следующей осени. В тех случаях, когда весь щит оказывается погребенным в наледи, над
ним во льду делают приямок, через который разрывают пленку для весеннего стока. Осенью над щитом устанавливают указательную веху. Наряду с устранением отрицательного воздействия наледей задержанием их выше искусственного сооружения может быть применен и безналедный пропуск постоянных водотоков. Такой пропуск выполняют путем концентрации протекания воды, для чего производят работы по углублению, спрямлению и расчистке русла, а в необходимых случаях – утепление водотоков мест-ными материалами в пределах сооружения и на расстоянии 20-30 м с верховой стороны.
Выбор способа активной борьбы с наледеобразованием зависит от вида наледей, их возникновения, типа искусственного сооружения, высоты насыпи, рельефа местности и представляет собой сложную инженерную задачу, решаемую применительно к конкретным условиям.
