РАСЧЕТ ДРЕНАЖА В СЛОЖНЫХ ГРУНТОВО-ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ НА УЧАСТКЕ РЕКОНСТРУКЦИЯ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ В РЕСПУБЛИКЕ ТАТАРСТАН

Основной целью разработки проекта реконструкции автомобильной дороги М-7 «Волга» Москва - Владимир - Нижний Новгород - Казань - Уфа на участке ПК 48+00 – ПК 78+00 в Республике Татарстан является разработка оптимальных, обоснованных, экономически целесообразных и эффективных функционально-технологических, конструктивных и инженерно-технических решений при реконструкции объекта капитального строительства и их частей.

Работоспособность систем водоотвода автомобильных дорог определяется правильностью и целесообразностью выбранных инженерно-технических сооружений. Важную роль в обеспечении надлежащего уровня функционирования систем водоотвода автомобильных дорог играет правильное выполнение работ на стадии проектирования.

Для разгрузки миграции воды из водоносного слоя в откосах выемки в сторону автомобильной дороги, предусмотрено устройство вертикального дренажа Q Drain 20. Основной целью вертикального дренажа конструкций Q Drain 20 является  повышение работы дренажа за счет устройства перфорируемой трубы и использования геотекстиля, что значительно снижает вымыв мелких частиц грунта, расширяет гидрогеологические условия использования вертикального дренажа. Структура дренажа представляет собой дренажный геокомпозит, который состоит из дренажной основы (экструдированные полипропиленовые нити) и нетканого геотекстильного полотна, прикрепленного термическим способом к основе с двух сторон. Вода при попадании в лотковую часть дрены фильтруется через нетканый гаситель и попадает в трубу - коллектор (полиэтиленовая труба d=300мм с перфорацией) с последующим выпуском в овраг за счет продольного уклона.

Расчет расходы воды в дренаже производили в следующим образом. Для одиночного дренажа расход воды вычисляется по формуле:

,                                                  (1)

где  q_АБ  –  Расход воды из зон А и Б в соответствии с расчетной схемой (рис.17)

q_В  – Расход воды со стороны дна дренажа

Рисунок 1. Расчетная схема притока воды к дренажу

Расход воды из зон А и Б вычисляли по формуле:

                           (2)

Где:  – средний уклон кривой депрессии, (для грунт ИГЭ №7б карбонатно- глинистая мука 0.1=100‰);

 – коэффициент фильтрации грунта (0.0005);

 – расстояние от дна дренажа до верха трубы (0.3 м);

 – бытовая толщина грунтового потока, м;

Бытовая толщина грунтового потока рассчитывалась для отдельного узла дренажа в соответствии со схемой  (рис.2) по формуле:

 м,                 (3)

 – отметка дренажа;

Г_ГВ – отметка горизонта высокой воды;

Рисунок 2. Схема расчета бытовой глубины грунтового потока

Вычисление расхода воды из зон А и Б:

 м³/с                     (4)

Расход воды со стороны дна дренажа вычисляли по формуле:

                                               ,                                           (5)

где:

-значение  определяют по графику (рис.3) в зависимости от величин  и ,

Рисунок 3. График для определения параметра

Величины  и определяли по формулам:

                                     (6)

                                              (7)

где – толщина подстилающего водоносного пласта;

Вычисляем толщину подстилающего водоносного пласта в соответствии со схемой (рис.4)

 м,                                 (8)

где – отметка дренажа;

 – отметка водоупора;

 – длина проекции кривой депрессии на горизонталь, вычисляемая по формуле:

                      м               (9)

Определяем  значение  по графику (рис.3) в зависимости от величин  и , получаем

Вычисляем расход воды со стороны дна дренажа:

 м³/с              (10)

Вычисляем расход воды в дренаже:

м³/с                      (11)

Рисунок 4. Схема расчета толщины подстилающего водоносного пласта

Для расчета пропускной способности дренажной трубы-дрены необходимо определить расход на протяжении всей длины рассматриваемого дренажа. Суммарный расчетный расход для концевого сечения дрены определяется по формуле:

                        м³/с,                 (12)

где  – транзитный расходы воды притекающий из сопряженных дренажей (=0 м³/с);

 – полный расход воды на 1 м длины дренажа, м³/с;

–длина дренажа, (м);

 – коэффициент учитывающий возможность постепенного загрязнения труб (принимаем 1.5);

Назначаем диаметр трубы 300 мм и выполняем поверочный расчет пропускной способности трубы по формуле;

                                                ,                                          (13)

где  - площадь живого сечения трубы:

                                      м²;                               (14)

С - коэффициент  учитывающий шероховатость:

                           (15)

R - гидравлический радиус:

                                        (16)

 – показатель степени для труб, имеющих круглое сечение с внутренним диаметром -300мм и менее,  = 0,164;

 – уклон дренажа (39.94‰=0.040);

Выполняем расчет пропускной способности трубы:

 м³/с                 (17)

Проверка выполняется.

При толщине водоносного слоя более 3 м, дренаж устраивается в несколько ярусов. Далее вода перепускается через автомобильную дорогу по проектируемым водопропускным МГТ на ПК 61+20.00, ПК 54+75.00 и ПК 47+24.00.

Весь сток воды от дренажа, нагорных канав, кюветов на участке выемки объемом 32 м³/сек. аккумулируется и пропускается по установившемуся руслу оврага вдоль дороги с ПК 62+00.00 до ПК 45+00.00. Далее вода перепускается по проектируемой водоотводной канаве для предотвращения размыва прилегающей территории населенного пункта Савино в проектируемую прямоугольную ж.б. трубу на ПК 41+60.00, сток из которой направлен в установившееся русло береговой зоны реки Сулица.

Аналогичная система дренирования применялась при реконструкции аэродрома аэропорта города Сочи (Адлер), при устройстве дренажа подпорной стенки на Красная Поляне в Краснодарском крае и в конструкции трибун на стадионе «Олимпийский» городе Киев.

Таким образом, устройство горизонтального  и вертикального дренажа на участке детального проектирования позволило  разгрузить и понизить горизонты водоносных слоев в откосах выемки, осуществить и аккумулировать сток воды непосредственно в дренажные устройства, организовать сброс воды в водоотводные сооружения с целью обеспечения защиты участка детального воздействия грунтовых и поверхностных вод при эксплуатации земляного полотна автомобильной дороги.

Список литературы:

1. Бабков В.Ф., Андреев О.В. «Проектирование автомобильных дорог», часть I,II,М.: Транспорт, 1987.-368с., 415с.
2. Красильщиков И.Н., Елизаров А.С. Проектирование автомобильных дорог. М.: Транспорт, 1986.-368 с.
3. СНиП 2.01.14-83 Определение расчетных гидрологических характеристик. –М.: Госстой РФ, ГУП ЦПП, 1998 – 43с.
4. ТПР 503-0-43 «Дренажные устройства земляного полотна автомобильных дорог». –М.: Минтрансстрой, ГПИ Союздорпроект, 1981 – 40с.
5. Целевая программа «Развитие транспортного комплекса Республики Татарстан на период 2006 - 2010 гг. и среднесрочную перспективу до 2020 г.г.»