Файл: Силкин А.М. Инженерные сооружения на осушительных системах в торфяниках учеб. пособие.pdf

щине засыпки над трубой 0,96 м, эпюры давлений уже заметно накладываются друг на друга, благодаря чему на наиболее нагруженные звенья трубы суммарное дав­ ление передается практически по трапецеидальной эпю­ ре с меньшей интенсивностью, поэтому и перемещения стыков меньше.

При отношении, равном 0,75С, что соответствует тол­ щине засыпки над трубой 1,44 м, суммарное давление по оси трубы на наиболее нагруженные звенья переда­ ется уже как при равномерно распределенной нагрузке и работает большее число звеньев. Относительные пере­ мещения звеньев труб будут уже незначительными.

На рисунке 39 показана зона распространения на­ пряжений в засыпке относительно поперечного сечения трубы при угле рассеивания а=30°. Из рисунка видно, что напряженная зона «обтекает» и трубу, и соответ­ ствующую ей разгрузочную плиту, если толщина засып­ ки над трубой будет:

При этих толщинах засыпки низ разгрузочных плит имеет соответственно отметки от поверхности земли: 1,04; 1,47; 1,90; 2,12 и 2,45 м. На этих глубинах в насыпи максимальные давления составляют: 2,29; 1,08; 0,77; 0,66 и 0,42 Т/м2 *, что меньше средних давлений (2,46; 1,39; 0,89; 0,74 и 0,62 Т/м2) под плитами, когда колесо машины стоит непосредственно на трубе посередине зве­ на, и меньше максимальных, когда колесо стоит на конце звена.

Следовательно, при засыпке толщиной более, чем указано выше, для перераспределения временной на­ грузки необходимости в разгрузочных плитах нет. Пли­ ты можно не укладывать и при меньших толщинах за­ сыпки, когда под трубой предусматривается устройство подушки толщиной 1 м и более.

14. Сооружения на предварительно уплотненном торфяном основании

Метод строительства на предварительно уплотненном торфяном основании применялся в гидротехническом строительстве еще сто лет назад [27], но в последние годы был забыт.

Согласно проекту Росгипроводхоза торфяное основа­ ние необходимо уплотнять специально устраиваемой песчаной пригрузкой. Высота пригрузочной насыпи должна быть такой, чтобы нагрузка от нее на каждый квадратный сантиметр торфяного основания превышала нагрузку от сооружения в процессе его эксплуатации.

Учитывая, что торф уплотняется длительное время, проектом предусмотрено (с целью ускорения уплотне­ ния) устройство под пригрузочной насыпью вертикаль­ ных песчаных дрен (глава III).

В качестве экспериментальной проверки были по­ строены два сооружения на осушаемом торфяном мас­ сиве Яхромской поймы: закрытый трубчатый шлюзрегулятор с переездом (1962— 1963 гг.) и открытый шлюз-регулятор без переезда (1963— 1964 гг.).

* Напряжения от колеса машины подсчитаны в соответствии с указаниями СНиП П-Б. 2-62 как от равномерно распределенной на­ грузки интенсивностью 55,5 Т/м2, действующей по квадратной пло­ щадке со стороной 0,3 м (отпечаток колеса).

88

Наблюдения за общей и послойной осадкой торфя­ ного основания в обоих случаях вели путем нивелирова­ ния головок поверхностных и глубинных реперов [35, 36] относительно специально устроенных около соо­ ружений постоянных реперов.

Порядок устройства насыпей был принят следующим. Вручную по дну котлована «с головы» отсыпали дрени­ рующий слой толщиной 40 см. Далее устраивали песча­ ные дрены. Когда были пройдены все дрены, отсыпку грунта в пригрузочную насыпь продолжали. При этом устройство дренирующего слоя по откосам котлована шло с опережением. Насыпи обоих шлюзов возводились в осенне-зимний период.

З а к р ы т ы й т р у б ч а т ы й шл ю з - р е г у л я т о р

из двух ниток труб, уложенных под полотно внутрихо­ зяйственной дороги.

По проекту водопропускную часть шлюза пред­ усматривалось выполнить из раструбных труб диамет­ ром 1 м, длиной звена 2 м. Заводы железобетонных из­ делий поставляли только трубы диаметром 0,9 м, длиной звена 5 м. Эти трубы и были применены на строитель­ стве. В каждую нитку водопропускной части было уло­ жено по три звена труб. Общая длина каждой нитки по­ лучилась 15 м вместо 14 м, предусмотренных проектом.

На конструкцию входной и выходной частей шлюза замена труб практически не повлияла. Конструкция соединения звеньев труб, естественно, изменилась. Звенья укладывали встык. Концы стыкуемых звеньев труб обмазывали горячим битумом и обвертывали в три слоя мешковиной, пропитанной битумом. Поверх мешко­ вины устанавливали и стягивали болтами пояс шириной 25 см, изготовленный из 2-миллиметрового листового же­ леза. Пояс на концах труб зажимали бандажными кольцами. Таким образом, получилось достаточно гиб­ кое и в то же время надежное муфтовое соединение.

Входной оголовок каждой нити труб оборудован подъемно-щитовым устройством и сопряжен с подводя­ щим каналом ныряющими стенками (каждый отдельно). Водобойная часть с гасителями и рисберма трапецеи­ дального сечения выполнены из прямоугольных ребрис­ тых плит, уложенных на гравийно-песчаную подготовку. В конце рисбермы устроен из гравия зуб.

89

Общая мощность торфяной залежи в месте постройки составляет 4,77 м; ниже отметки дна котлована (до уплотнения) — 2,53 м. Физические характеристики тор­ фов основания приведены в таблице 8.

5,8 м и общей длиной около 35 м. Вертикальные песча­ ные дрены проходили на полную глубину торфа с раз­ мещением в плане по сетке с размерами 6X6 м.

В таблице 9 приведены величины (с точностью до 1 см) полных конечных осадок торфяного основания под насыпью, определенные по данным нивелирования по­ верхностных реперов.

Т а б л и ц а 9

По данным таблицы 9 на рисунке 40 построена ли­ ния подошвы насыпи. Осадка торфяного основания под насыпью между поверхностными реперами 9-П и 12-П практически равна нулю. Значительной осадки торфя­ ного основания здесь нельзя было и ожидать, так как давление от веса насыпи в этом месте приблизительно равно природному давлению верхних слоев торфа, сня­ тых при отрывке котлована *, то есть вес верхних слоев

Канал в месте расположения шлюза ранее отрыт не был.

90

123 .88

^12Ш.

Рис. 40. Продольное сечение по оси пригрузочной насыпи после полной осадки торфяного основания (сплошная ли­ ния — положение подошвы насыпи; пунктирная линия с точками — положение подошвы после удаления насыпи спустя 21 день).

торфа практически был заменен равным весом песчаной пригрузочной насыпи.

В таблице 10 приведены величины послойного сжа­ тия торфов в основании, полученные по данным нивели­ рования глубинных реперов. Величина общей осадки принята по результатам нивелирования поверхностного репера 5-П *.

* Величина опускания репера 5-Г принята за нуль.

Меньшее сжатие второго слоя по сравнению с пер­ вым и третьим слоями обусловлено большей природной плотностью (см. табл. 8); четвертого и пятого слоев— меньшими напряжениями, передающимися на них от пригрузочной насыпи.

* По расстановке глубинные реперы тяготеют к поверхностно­ му реперу 5-П.

91

V

Рис. 41. Ход осадки 5 торфяного основания трубчатого закрытого шлюза-регулятора под пригрузочной насыпью во времени Т по поверхностному реперу (5-П).

На рисунке 41 отражены результаты замеров осадки основания во времени; в среднем за строительный пе­ риод (во время отсыпки пригрузочной насыпи) произо­ шло около 80% осадки, а спустя два месяца после окон­ чания отсыпки насыпи (140 дней со дня начала отсыпки) величина осадки в среднем составили 90% от полной.

После стабилизации основания (прекращения осад­ ки) пригрузочная насыпь была ликвидирована. Разра­ ботка насыпи велась экскаватором-драглайном с ем­ костью ковша 0,5 м3 несколько дней, так как нижние слои ее, находящиеся под водой, оказались проморожен­ ными. Кроме того, после разборки насыпи до проектных отметок дна котлована работы в нем из-за отсутствия необходимых механизмов для укладки труб шлюза не вели. В сумме перерыв в работе составил 21 день. За это время уплотненное торфяное основание за счет упру- ~гих деформаций разуплотнилось (поднялось). Подъем основания в центральной части в среднем составил 20— 30 см. На 22-й день после ликвидации насыпи были уложены (по проектным отметкам) обе нитки труб, которые в течение пяти суток в связи с устройством сты­ ков, изоляции труб и т. п. не засыпали. В этот период подъем основания продолжался; в среднем величина подъема составила еще около 2 см.

Устойчивость подобных сооружений обычно опреде­ ляется общей осадкой основания под ними и взаимным смещением отдельных частей и конструкций. Поэтому до засыпки труб наблюдения проводились путем систе­ матического нивелирования верха обоих концов каждого

92

звена труб, после засыпки — нивелированием головок

специальных марок, установленных на концах звеньев труб.

На рисунке 42 показан ход осадки торфяного основа­ ния во времени под средними звеньями обеих ниток во­ допропускных труб. Через пять дней после укладки и выравнивания по отметкам пазухи труб до верха за­ сыпали минеральным грунтом. Торфяное основание начало давать осадку. Однако удельное давление, пере­ даваемое на основание весом труб и засыпкой, еще мало, и осадка основания под отдельными звеньями труб со­ ставила лишь 1—5 см. На 10-й день после укладки тру­ бы были засыпаны слоем минерального грунта высотой 110 см; нагрузка на торфяное основание значительно возрасла. На 23-й день насыпь над трубами была дове­ дена до проектных отметок, до высоты 2,15 м над верхом труб. Основание получило полную расчетную нагрузку от сооружения. Дальнейшая осадка основания продол­ жалась, но интенсивность ее упала. К 38-му дню после

О 10 20 30 W 50 ВО 70 ВО ЗОО ЗЮ 320 770730Т,С//т

Рис. 42. Ход осадки торфяного основания 5 во времени Т под водо­ проводящими трубами:

а — левая нить (по 3-й и 4 й маркам); б — то же, правая нить.

93