Реконструкция водопропускных труб заключается в замене конструкций труб в теле существующего земляного полотна, удлинении труб в связи с увеличением размеров земляного полотна из-за увеличения числа путей и сдвижками пути при изменении радиуса кривых. Необходимость в реконструкции эксплуатируемых труб также возникает при значительных повреждениях кладки трубы и нецелесообразности ее ремонта, при недостаточной грузоподъемности трубы и невозможности ее усиления, а также при малой водопропускной способности.
Важнейшими условиями организации работ по реконструкции водопропускных труб, как и других искусственных сооружений на эксплуатируемых железнодорожных линиях, является обеспечение бесперебойности и безопасности движения поездов при производстве этих работ.
Реконструкция труб при постройке вторых путей, повышении высоты насыпи и смягчении крутизны ее откосов, а также в связи с развитиемстанционныхпутей,как правило, сводится к удлинениютруб.
При незначительном удлинении трубы и сложности устройства нового фундамента можно обойтись только перестройкой, наращиванием оголовков и удлинением откосных крыльев. Для наращивания оголовков по высоте (не более 1 м) используют каменные, бетонные и железобетонные сборные блоки, соединяя их с существующей кладкой металлическими анкерами. Сложные по очертанию в плане оголовки (воротниковые, коридорные, раструбные) наращивают по всему периметру монолитным бетоном или железобетоном. Для поддержания откоса насыпи можно также устроить защитные козырьки в месте примыкания тела трубы к оголовкам, а в отдельных случаях перекрыть их железобетонными плитами.
При значительном увеличении высоты насыпи и уположении ее откосов трубу удлиняют путем наращивания. Для этого к старой кладке пристраивают вплотную новые секции трубы, которые отделяют от существующей сквозными деформационными швами, обеспечивающими независимость деформаций этих двух участков трубы.Отверстие новых секций и их конструкцию принимают по аналогии с существующими частями трубы. Кладку старого фундамента, как правило, не разбирают и используют под новые секции. При необходимости переустраивают оголовки, опирая их на новые фундаменты.
Удлинение труб, как правило, производят без перерывов в движении поездов, методом «с поля», до начата работ по уширению земляного полотна. Вместе с тем максимально используют существующий железнодорожный путь для завоза материалов, конструкций, машин, для монтажа конструкций.
До начала работ по удлинению труб или одновременно с удлинением выполняется ремонт, переустройство или полная замена существующей трубы на новую (в зависимости от ее состояния).
На период производства работ в проекте предусматривают мероприятия по обеспечению пропуска постоянно действующих водотоков, а также паводковых вод от снеготаяния или ливней через отверстие существующего сооружения — устройство временных лотков, запруд, отвод воды в соседнее сооружение и т.д.
Удлинение существующей трубы обычно сопровождается также ремонтом бетонных поверхностей, устройством лестничных сходов, расшивкой швов, укреплением откосов, а также расчисткой русла.Расчистка русла водотока и укрепление откосов насыпи у трубы способствует лучшему протеканию воды и исключает заболачивание территории.
На рис. 6.67представлено проектное решение по удлинению существующей трубы со стороны входного оголовка. Конструкция удлинения принята применительно к проекту типовых конструкций 3.501.1-179.94, разработанному ОАО «Трансмост».
Рис. 6.67.Схема удлинения прямоугольной трубы со стороны
входного оголовка: 1- монолитный бетон; 2 – щебень 10 см
На дорогах эксплуатируется большое количество труб старой постройки, необтекаемые оголовки (портальные, коридорные, воротниковые и раструбные) которых имеют пониженную водопропускную способность. Известно, что обтекаемые оголовки, например, конические в сравнении с упомянутыми в трубах равных отверстий обеспечивают увеличение пропуска расхода воды на 40 %. Устройство повышенного звена на входе прямоугольной трубы увеличивает водопропускную способность до 50 %. Поэтому при необходимости увеличение водопропускной способности эксплуатируемой трубы может, быть достигнуто переустройством оголовка или установкой входной секции с повышенным расходом воды.
При недостаточной величине отверстия — по новым техническим условиям, минимальная величина отверстия трубы под главными путями должна быть не менее 1,0 м (при длине трубы до 20 м) и 1,25 м (при длине трубы 20 м и более), а также, если существующая труба не обеспечивает пропуск расчетного расхода воды или находится в аварийном состоянии и ее ремонт невозможен, производится укладка новой трубы. В этом случае трубу сооружают сразу нужной длины — с учетом уширения земляного полотна.
Водопропускную способность эксплуатируемых круглых труб с необтекаемыми оголовками можно также повысить устройством над входным отверстием обтекаемого открылка (предложение Л. Г. Рабухина) или струенаправляющей перемычки шириной 0,41 d (предложение Е. Н. Давиденко), которые дают увеличение пропускной способности труб на 20-30 % и более по сравнению с раструбными и портальными оголовками с нормальной входной секцией (рис. 6.68). Подобные струенаправляющие устройства, дополняющие конструкцию входных оголовков и улучшающие их пропускную способность, достаточно просты и могут быть реализованы силами дистанции пути в порядке текущего содержания.
Рис. 6.68.Водопропускная труба, работающая в условиях подпора (а) иварианты изменения ее входного оголовка с помощью струенаправляющей перемычки (б) и обтекаемого открылка (в):
1 — существующая перемычка; 2 — новая перемычка; 3 — открылок
Перед вводом в эксплуатацию трубы, оголовок которой переустроен для пропуска повышенного расхода воды, при необходимости следует отремонтировать дефектные участки, проверить и осуществить герметизацию зазоров между секциями, особенно если предусмотрена работа трубы в напорном режиме.
В том случае, если путем изменения конструкции входного оголовка не удается повысить водопропускную способность трубы, производят полную ее замену на новую с увеличенным отверстием одним из способов, изложенных ниже.
Оголовки трубы также переустраивают, если в них обнаружены серьезные повреждения и недопустимые деформации. При этом при необходимости кладку существующего фундамента под оголовками (низкая прочность, недостаточные размеры в плане, малая глубина заложения по промерзанию) частично или полностью разбирают. Новые оголовки, устанавливаемые взамен разрушенных, обычно меняют на более совершенные по водопропускной способности.
Удлинение трубы или перекладка оголовков, как правило, ведется под защитой грунтоудерживающих устройств без перерыва и ограничения скорости движения поездов (рис. 6.69).
Рис. 6.69. Схема укрепления откоса насыпи земляного полотна:
1 — временные грунтоудерживающие стенки; 2 — существующая кладка; 3 — новая кладка
В ряде случаев при пропуске паводков возникают повреждения, а иногда и разрушения отводящего русла за трубами, вызванные размывами русел.
Отводящие русла могут быть переустроены устройством гасителей энергии различного типа: стенки переменной высоты в пределах выходного оголовка, сплошного ребра и столбчатого, а также комбинаций этих типов.