Состав работ по содержанию систем водоотвода и полосы отвода

Содержание

Введение

Для автомобильных дорог России, особенно в последние годы, характерным является резкий рост интенсивности движения с преобладанием в транспортном потоке легковых автомобилей, что обусловливает возрастание требований к качеству проектирования, строительства и содержания автомобильных дорог и сооружений на них, а также необходимости доведения параметров и показателей качества до уровня мировых стандартов.

Тем не менее, некоторым вопросам, определяющим показатели транспортно-эксплуатационного состояния автомобильных дорог, в частности, функционированию системы водоотвода, уделяется недостаточное внимание. Подобное отношение к вопросам организации поверхностного водоотвода с проезжей части автомобильных дорог приводит к снижению прочности дорожных одежд, нарушению устойчивости земляного полотна, сокращению межремонтных сроков дорог и искусственных сооружений, снижению уровня безопасности и удобства движения транспортных средств и загрязнению окружающей среды.

В отечественной практике проектирования исследования по разработке системы поверхностного водоотвода с проезжей части и разделительных полос на автомобильных дорогах I - III категорий были начаты в 1967 г. в Союздорпроекте. В результате этих исследований была разработана методика расчета и регулирования максимального поверхностного стока; обобщены все возможные схемы организации поверхностного водоотвода; создана типовая схема организации отвода воды с проезжей части и разделительных полос для дорог I - III категорий безбордюрного профиля, состоящая из дождеприемных колодцев, прикромочных продольных лотков, откосных телескопических лотков и водобойных устройств в концевых участках этих откосных лотков; разработаны мероприятия по отводу поверхностной воды от земляного полотна, при устройстве транспортных развязок и мостов, от подтопляемых насыпей и испытательных сооружений; разработаны мероприятия водоотвода по предотвращению эрозионных и оползневых процессов, а также по очистке сточных вод.

В современных условиях типовые решения по организации водоотвода с поверхности проезжей части автомобильных дорог и разделительных полос, представляющие собой жестко регламентированные однотипные конструкции и размеры как прикромочных, так и откосных лотков для дорог всех категорий и условий применения, не отвечают требованиям нормативного обеспечения транспортно-эксплуатационных показателей современных скоростных многополосных дорог и могут быть лишь основой для проведения последующих исследований, накопления опыта и его обобщения.

Водоотводные сооружения, построенные в прошлые годы, характеризовались различной степенью гидрологической обоснованности их функционирования и отсутствием систематичности методологических подходов к их выбору и назначению. За последние годы применения типовой схемы дорожного водоотвода были выявлены многочисленные случаи ее недостаточности. Это вызвано тем, что в нормативно-технической базе проектирования автомобильных дорог произошли значительные изменения.

На основании этого, а также в связи с необходимостью изучения результатов научных исследований, проведенных в последние годы, и требований современной нормативной базы на проектирование автомобильных дорог, целесообразным явилось проведение дополнительных исследований и обобщений имеющегося в России и за рубежом опыта проектирования систем дорожного водоотвода. Научное обоснование различных систем организации отвода воды с поверхности автомобильных дорог является неотъемлемой частью их совершенствования.

Полоса отвода на любой трассе, а точнее сказать, на обочине таковой представляет собой участок земли, на котором находятся лесопосадки, различные водоотводящие сооружения, линии связи и электропитания, наконец, снегозащитные заборы. Обычно её пределы обозначаются специализированными знаками. Последние устанавливаются в местах изгиба дорожного полотна на расстоянии, никак не меньшим, чем четверть километра друг от друга.

По сути, полоса отвода автомобильной дороги представляется типичным инженерным объектом, нуждающимся в собственном проектировании перед тем, как быть воплощённым в жизнь. Задокументированная определённым образом, вся техническая информация содержится в специальных дорожных службах.

1 Системы водоотвода

1.1 Конструктивные схемы отвода  воды с поверхности автомобильных  дорог и их функциональные  особенности

     С целью своевременного отвода воды с поверхности покрытия проезжая часть автомобильных дорог всех категорий принимается с двускатным поперечным профилем на прямолинейных участках. Поперечные уклоны проезжей части следует назначать в зависимости от числа полос движения и климатических условий. При радиусах кривых в плане менее 3000 м для дорог I категории и менее 2000 м для дорог других категорий, исходя из условия безопасности движения, предусматривается устройство виражей.

     Поперечный уклон обочин для автомобильных дорог с двускатным поперечным профилем назначается на 10 - 30‰ больше поперечного уклона проезжей части во избежание застоя воды на обочинах и их размывов. С целью повышения уровня безопасности и удобства движения рекомендуется устраивать укрепленную полосу обочины по типу основной проезжей части, а обочины укреплять вяжущими материалами, щебнем, гравием, шлаком, бетонными плитками или засевом трав в зависимости от климатических условий и назначения автомобильной дороги. Поперечный уклон обочин на вираже принимается одинаковым с уклоном проезжей части автомобильной дороги.

     В настоящее время в практике проектирования и строительства автомобильных дорог в России и зарубежных странах существуют следующие схемы организации поверхностного водоотвода.

     Схема 1 . Характеризуется свободным стеканием воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги на обочины, далее на откосы и затем в боковые водоотводные канавы (кюветы). Скорость стекания воды в этом случае определяется параметрами продольных и поперечных уклонов проезжей части и обочин, нормированных СНиП 2.05.02-85, состоянием покрытия проезжей части, а также его типом, регламентированным типовым проектом на дорожные одежды.

     Такая схема широко применялась и применяется на автомобильных дорогах всех категорий. При этом для защиты от размывов необходимо укреплять откосы земляного полотна и кюветы. Типы укреплений кюветов и откосов земляного полотна в насыпях и выемках назначаются в каждом конкретном случае в зависимости от геологических, гидрологических и климатических условий проложения автомобильной дороги.

     Поперечные сечения водоотводных сооружений назначаются на основе результатов гидрологических и гидравлических расчетов. Согласно требованиям, продольный уклон водоотводных канав должен быть не менее 5‰, а в исключительных случаях - 3‰, что объясняется необходимостью обеспечения своевременного и быстрого отвода поверхностных вод.

Рис 1. Система организации поверхностного водоотвода на автомобильных дорогах по схеме 1

     Схема 2 . Характеризуется свободным стеканием воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги к прикромочным водосборным лоткам, располагаемым с обеих сторон проезжей части, далее в открытые откосные водосбросные лотки, установленные через определенные расстояния друг от друга, затем в водоотводные укрепленные канавы, очистные сооружения или на прилегающую территорию. Эта схема применяется на автомобильных дорогах I - III, иногда - IV категорий.

Рис 2. Система организации поверхностного водоотвода на автомобильных дорогах по схеме 2

     Одной из разновидностей схемы 2 является система поверхностного водоотвода, применяемая на участках невысоких насыпей. Эта система включает устройство цементобетонных берм, водосливов переменного сечения и открытых откосных лотков треугольного сечения. При этом откосы насыпи укрепляются засевом трав, а в нижнем бьефе откосных лотков устраивается бетонный зуб. На затяжных участках с постоянным продольным уклоном возможно устройство водослива с расширенным поперечным сечением и открытого лотка треугольного поперечного сечения, располагаемого на откосе под определенным углом.

Рис 3. Система поверхностного водоотвода с устройством откосных лотков треугольного сечения:

а - переменного сечения; б  - с расширенным поперечным сечением

     Схема 3. Характеризуется свободным стеканием воды по поверхности проезжей части автомобильной дороги к бордюрам, располагаемым с обеих сторон проезжей части, далее в открытые откосные водосбросные лотки, располагаемые через определенные расстояния друг от друга, затем в водоотводные укрепленные русла, очистные сооружения, закрытую канализацию или на прилегающую территорию. Эта схема получила широкое применение при реконструкции МКАД, на внегородских автомобильных дорогах I - II категорий, городских мостах, путепроводах и улицах, а также дорогах промышленных предприятий.

Рис 4. Система организации поверхностного водоотвода на участках автомобильной дороги:

а - с шестиполосным движением; б  - с раздельными проезжими частями

1.2 Конструктивные элементы и сооружения  дорожного водоотвода, основные  требования, предъявляемые к их  устойчивости

     Согласно схеме 1, отвод поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог производится по обочинам и откосам земляного полотна в кюветы, водоотводные канавы и резервы.

     Во избежание проникания воды в нижележащие конструктивные слои дорожной одежды необходимо обеспечивать своевременный отвод воды с поверхности обочин. Это достигается устройством поперечного уклона обочин, величина которого регламентирована в нормативных документах, и укреплением, что позволяет практически полностью исключить деформации поверхности от заезда транспортных средств и фильтрацию поверхностных вод в дорожное полотно.

     Объем фильтрации воды в слои дорожной одежды зависит не только от ширины и уклона обочины, но также от количества ливневых осадков в районе проложения автомобильной дороги и фильтрационной способности материалов укрепления обочин. Широкое практическое применение получили укрепление обочин засевом трав, фракционированным щебнем, черным щебнем.

     Наиболее благоприятным решением с целью обеспечения устойчивости всей дорожной конструкции является устройство обочин с укреплением на всю ширину по типу основной проезжей части, однако оптимальную конструкцию укрепления необходимо назначать на основе результатов технико-экономического сравнения различных вариантов конструкций укреплений и наличия местных материалов в районе строительства.

     Разрушающему воздействию стекающих поверхностных вод и дождевых осадков подвержены не только обочины, но и откосы земляного полотна автомобильной дороги. Для защиты откосов от разрушения производится их укрепление засевом трав, тяжелыми грунтами, органическими вяжущими, сборными бетонными конструкциями, габионами, конструкциями с применением георешетки и т.д.

     Область применения различных способов укрепления обочин и откосов земляного полотна автомобильных дорог регламентируется типовыми проектными решениями, требованиями нормативных документов и методическими рекомендациями, которые учитывают целесообразность и эффективность применяемого укрепления в конкретном районе строительства.

     Поверхностные воды, притекающие к подошве откосов дорожного полотна, в случае прохождения автомобильной дороги в насыпях и полунасыпях предусматривается отводить кюветами, лотками, продольными и поперечными водоотводными канавами, осушительными канавами или резервами; в выемках и полувыемках - кюветами или лотками. Отвод поверхностных вод с прилегающих к насыпям и полунасыпям склонов и откосов выемок и полувыемок осуществляется водоотводными нагорными и забанкетными канавами, испарительными бассейнами, поглощающими колодцами, закрытой ливневой канализацией и водоперепускными трубами.

     Согласно нормативным требованиям, дно водоотводных канав должно иметь продольный уклон не менее 5‰, в исключительных случаях - не менее 3‰ . Водоотводные канавы выемок рекомендуется устраивать с продольными уклонами, величины которых равны продольным уклонам оси земляного полотна. В том случае, если продольные уклоны автомобильной дороги в выемке составляют значения менее 2‰, кюветы устраиваются с продольными уклонами не менее 2‰ с выпуском воды в одну или обе стороны выемки.

     Конструкции укреплений водоотводных канав и кюветов должны обеспечивать необходимую прочность, устойчивость всей дорожной конструкции и удобство при содержании в период эксплуатации. Кроме того, укрепление необходимо производить в строгом соответствии с типовыми конструкциями и нормативными требованиями, а также с учетом максимального использования местных материалов и механизмов.

     Практическое применение получили типовые конструкции укреплений водоотводных канав щебнем с засевом трав на откосах, сборными бетонными плитами, кюветными сборными лотками, торкретбетоном, монолитным бетоном, бетонными сегментами, асфальтобетонными плитами и песчаным асфальтобетоном.

     Укрепление водоотводных канав щебнем слоем 8 - 10 см с засевом многолетних трав на откосах применяется в районах с умеренным и влажным климатом при скорости течения воды в канаве не более 1 м/с. В случае, когда скорость течения воды в канаве не превышает значение 0,5 м/с, допускается укрепление дна водоотводных канав засевом трав.

     Сборные бетонные плиты используются для укрепления водоотводных и нагорных канав, а также кюветов при скоростях течения воды до 3,5 м/с. Они изготавливаются в заводских условиях и имеют прямоугольную форму со следующими размерами: для укрепления откосов крутизной 1:1,5 и дна водоотводных канав - 0,69×1,05×0,08 м; для укрепления откосов крутизной 1:1 и дна кюветов - 0,49×0,85×0,08 м.

     При скорости течения воды не более 2 м/с поверхности дна и откосов кюветов укрепляются торкретбетоном. Укрепление торкретбетоном не допускается в условиях пылеватых и лессовидных суглинков, пучинистых, засоленных и малоустойчивых грунтов, а также на оползневых участках, в условиях сурового климата и агрессивной среды. Данный тип укрепления обладает малой несущей способностью и требует предварительного тщательного выравнивания укрепляемой поверхности.

     В районах строительства с благоприятными климатическими, гидрологическими и геологическим условиями для укрепления откосов и дна водоотводных канав при скорости течения воды в них до 3,5 м/с применяется монолитный бетон, однако подобный способ укрепления является достаточно трудоемким.

     В зарубежных странах широкое использование получило укрепление водоотводных канав бетонными плитами, изготавливаемыми в заводских условиях и имеющими форму трубчатого сегмента толщиной 7 - 8 см, хорда которого равна 100 см.

     В прежние годы в качестве укреплений кюветов, нагорных и водоотводных канав на опытных участках применялись асфальтобетонные плиты, однако они не получили дальнейшего широкого практического использования из-за повышенного трещинообразования, дефицита битума и необходимости применения при их приготовлении канцерогенных веществ (дегтя, жировых гудронов и т.п.).

     Кроме вышеуказанных способов укреплений водоотводных, нагорных канав и кюветов применяются лотки-желобы, железобетонные прямоугольные и рамные лотки, длинномерные телескопические лотки, которые являются сборными и изготавливаются в заводских условиях. Эти конструкции рекомендуется применять в том случае, когда в районе строительства автомобильной дороги преобладают слабые, водонасыщенные грунты; необходимость увеличения поперечных размеров кюветов приводит к значительному объему земляных работ; автомобильная дорога I - II категорий проходит в насыпи высотой более 4 м с затяжным продольным уклоном более 30‰, а также в пониженных точках вогнутых кривых продольного профиля; автомобильная дорога проходит через населенные пункты; необходимы перехват и понижение уровня грунтовых вод.

     Не допускается применение открытых лотков в качестве укреплений водоотводных канав в пылеватых грунтах в условиях сурового климата из-за возможности их быстрой) разрушения в результате многократного сезонного промерзания и оттаивания.

     Сбор поверхностных вод, согласно схеме 2, осуществляется в открытые прикромочные лотки, которые устраиваются на стыке кромки проезжей части и обочины, при этом обочине придается уклон в сторону проезжей части. Прикромочные лотки выполняются монолитными или из сборных элементов различного поперечного сечения.

     Наибольшее распространение на территории России получили типовые сборные прикромочные лотки треугольного поперечного сечения, разработанные в Союздорпроекте.

     Для удобства установки в процессе строительства в ряде случаев выпускаются прикромочные лотки треугольного поперечного сечения с выступами (рис. 5, в).

     Кроме типовых прикромочных конструкций, на автомобильных дорогах применяются водосборные лотки эллипсоидного, круглого, трапецеидального и прямоугольного поперечных сечений.

     В ряде случаев для повышения пропускной способности в прикромочных лотках через определенные расстояния устанавливаются дождеприемные колодцы, однако такой способ организации поверхностного водоотвода не получил широкого практического применения на территории России из-за трудоемкости содержания в эксплуатационный период. Подобным недостатком содержания обладает и прикромочный щелевой закрытый водосборный лоток круглого поперечного сечения, использование которого распространено в ряде зарубежных стран.

     Широкое применение на зарубежных автомобильных дорогах получил метод устройства асфальтобетонных водоотводных лотков одновременно с укладкой покрытия проезжей части. Лоток шириной 75 см и глубиной 5 см устраивается с помощью асфальтоукладчика, оборудованного дополнительными трамбующим и вибрационным брусьями соответствующего профиля.

     В соответствии со схемой 3, поверхностные воды с покрытия аккумулируются в предбордюрном пространстве, образующемся на стыке кромки проезжей части и бордюрного камня. Форма поперечного сечения предбордюрного пространства определяется поперечным профилем проезжей части и в большинстве случаев имеет треугольное, реже - криволинейное очертание.

Рис 5. Прикромочные водосборные лотки:

а, б - типовые блоки, разработанные в Союздорпроекте, и их типоразмеры; в - с выступами; г - эллипсоидного поперечного сечения; д - круглого поперечного сечения; е - круглого поперечного сечения, разработанный в Союздорпроекте

     Для обеспечения своевременного отвода поверхностных стоков проезжей части необходимо придавать как можно больший поперечный уклон, учитывая условия безопасности движения транспортных средств. В случае невозможности выполнения этого условия поперечный уклон целесообразно увеличивать непосредственно у бордюра на ширине 1 - 1,5 м, придавая сечению предбордюрного пространства полигональное очертание.

     В России широкое практическое применение на магистральных автомобильных дорогах, МКАД и городских улицах получили цементобетонные бордюры (рис. 6) длиной 1 и 3 м, устанавливаемые на бетонное основание.

Рис 6. Типовые (а, б) бордюрные блоки

     В ряде зарубежных стран установка бордюрного камня на автомобильных дорогах производится на бетонное основание с обязательным устройством упора из двух рядов силикатного кирпича. В некоторых случаях для дополнительной защиты участка стыка проезжей части и бордюрного камня от разрушения предбордюрное пространство выполняется из клинкера.

     В последние годы в Германии на автомобильных дорогах часто устраиваются водонаправляющие бордюры высотой 12 - 15 см плавного поперечного профиля, выполненные из асфальтобетонной смеси определенного состава.

     Для увеличения скорости отвода воды с поверхности покрытия в настоящее время как в России, так и за рубежом на автомагистралях, подходах к мостам и путепроводам, а также городских улицах широко применяются подземные ливневые стоки с отводом воды за пределы земляного полотна. Существуют три типа дождеприемных колодцев: с горизонтальным отверстием, вертикальным отверстием и комбинированный тип. На внегородских автомобильных дорогах устанавливаются дождеприемные колодцы с горизонтальным отверстием, а в городских условиях находят применение все три типа дождеприемников.

     Решающую роль в своевременности отвода поверхностных стоков при такой схеме организации водоотвода выполняют пропускная способность дождеприемных колодцев и правильность их установки через определенные расстояния друг от друга.

  Сброс поверхностных стоков из прикромочных водосборных лотков и предбордюрного пространства в пониженные места и очистные сооружения осуществляется с помощью водосбросных лотков, располагаемых на откосе земляного полотна через определенные расстояния. Схема устройства сопряжения откосных и прикромочных сооружений в плане назначается в зависимости от продольных уклонов - встречных или уклонов одного знака.

     На территории России для поперечного сброса поверхностных стоков с автомобильных дорог применялись и применяются типовые открытые сборные железобетонные телескопические лотки Б-6 и Б-7 трапецеидального поперечного сечения, разработанные в Союздорпроекте.

     В прежние годы на опытных участках автомобильных дорог использовались открытые откосные лотки-полутрубы и быстротоки с рассеивающими трамплинами из железобетонных блоков, однако они не получили дальнейшего широкого практического применения.

Рис 7. Откосные телескопические лотки:

а - типовые, разработанные в Союздорпроекте; б - из стеклофибробетона

2. Полоса отвода автомобильной дороги

     Полоса отвода автомобильной дороги – земельные участки (независимо от категории земель), которые предназначены для размещения конструктивных элементов автомобильной дороги, дорожных сооружений и на которых располагаются или могут располагаться объекты дорожного сервиса.

2.1 Ширина полосы отвода автомобильной  дороги

Минимальная ширина полосы отвода не может быть меньше, чем 24 м. А в местах, где есть нужда в защитных сооружениях, она изменяется с учётом их параметров. В то же самое время средние величины таких объектов должны быть равны:

-для дорог первых двух категорий – 75 м;

-для путей III и четвёртой категорий – 50 м;

-для линейных объектов 5-й категории – 25 м;

-для подъездов, способствующих соединению админцентров, крупных городов, участков трасс, построенных в целях огибания населённых пунктов с населением менее четверти миллиона человек – 100 м;

-для трасс, используемых в целях объезда городов, с количеством проживающих в них, более 250000 человек – 150 м.

2.2 Границы полосы отвода автомобильной  дороги и факторы, влияющие на  них

     Рамки полос отвода автомобильных дорог определяются, исходя из плановых требований, специализирующихся на формировании автомобильных путей, а также объектов дорожного сервиса с учётом имеющихся норм.

     Положение данных пределов определяется, исходя из таких, ниже перчисляемых, факторов:

-угол земляных откосов;

-боковые резервы (их наличие или отсуствие);

-требования относительно реализации правил техники безопасности;

-количество полос движения;

-категория дороги;

-высота насыпей, а также глубина обустраиваемых выемок.

2.3 Ограничения на внедрение норм  при создании отводных дорожных  полос

     Стоит отметить, что на использование только что озвученных норм налагаются определённые рамочные ограничения. В частности, они не относятся к участкам дорог:

-которые не требуют оформления проектной документации;

-которые обладают откосами с высотным максимумом, превышающим 12 м;

-наконец, которые находятся в горной или сильно пересечённой местности, между водоёмами, а также в пойменных зонах и на подходах к тоннелям, путепроводам и мостам.

3 Состав работ по содержанию  систем водоотвода и полосы отвода

1) поддержание полосы отвода, обочин, откосов в чистоте и порядке; очистка их от мусора и посторонних предметов с вывозкой и утилизацией на полигонах;

2) планировка откосов насыпей и выемок, исправление повреждений с добавлением грунта и укрепление засевом трав;

3) поддержание элементов системы водоотвода в чистоте и порядке (в том числе прочистка, профилирование, укрепление стенок и дна кюветов и водоотводных канав, устранение дефектов их укреплений, прочистка и устранение мелких повреждений ливневой канализации, дренажных устройств, быстротоков, водобойных колодцев, перепадов, лотков, подводящих и отводящих русл у труб и мостов);

4) устройство дренажных прорезей;

5) противопаводковые мероприятия;

6) срезка, подсыпка, планировка и уплотнение неукрепленных обочин дренирующим грунтом толщиной до 10 см; подсыпка, планировка и уплотнение щебеночных и гравийных обочин; устранение деформаций и повреждений на укрепленных обочинах;

7) восстановление земляного полотна на участках с пучинистыми и слабыми грунтами на площади до 50 м2;

8) ликвидация съездов с автомобильных дорог (въездов на автомобильные дороги) в неустановленных местах;