Основные принципы функционирования дорожного водоотвода (стр. 1 из 3)

Основные принципы функционирования дорожного водоотвода

Реферат по дисциплине «Транспортно-эксплуатационные качества автомобильных дорог и городских улиц»

Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота»

Калининград 2014

Введение

Система дорожного водоотвода является важным элементом дороги. Задача водоотводных сооружений - предотвратить переувлажнение земляного полотна. По мере увеличения влажности физическое состояние грунта меняется от твердого к текучему, резко уменьшается способность сопротивляться нагрузкам.

Для отвода поверхностной воды устраивают боковые и водоотводные канавы, которые собирают воду, стекающую как с дороги, так и с прилегающей местности, и отводят ее в пониженные места, прокладывают нагорные канавы для перехвата воды, текущей по склону к дороге. Канавы бывают трапециевидными и треугольными в зависимости от расчетного количества отводимой ими воды.

Подземный сток воды осуществляется по тем пластам грунта, которые обладают хорошей водопроницаемостью. Такие пласты называют водоносными. Если водоносный слой залегает неглубоко от поверхности, возникает опасность переувлажнения грунтовыми водами земляного полотна и оказывается необходимым их искусственное понижение - удаление воды от земляного полотна на беопасное расстояние. Для перехвата, понижения уровня и отвода грунтовых вод применяют устройства, которые составляют систему подземного водоотвода - дренаж - сеть уложенных под землей труб или каменных набросок с крупными пустотами, по которым вода стекает быстрее, чем по порам окружающего водоносного грунта.

Основные принципы функционирования дорожного водоотвода

Важнейшую роль в обеспечении надлежащего уровня функционирования систем водоотвода автомобильных дорог играют правильное выполнение работ на стадии проектирования, своевременное обнаружение отклонений в технологическом процессе при строительстве водоотводных сооружений и принятие соответствующих мер по их устранению, а также работы по содержанию конструкций дорожного водоотвода в эксплуатационный период.

Система дорожного водоотвода функционально и конструктивно сопряжена с устойчивостью земляного полотна и дорожных одежд, а также с пересечениями и примыканиями, откосными водопропускными, водоперепускными сооружениями, откосами выемок, прилегающими к автомобильной дороге склонами, водоемами и водотоками.

На автомобильную дорогу оказывают влияние не только природные факторы (климат, рельеф, гидрологические и геологические условия проложения трассы), но и результаты строительства дороги и искусственных сооружений на ней, которые находятся во взаимосвязи между собой. Поэтому на стадии проектирования автомобильной дороги при оценке климатических, гидрологических и геологических условий района строительства и выборе схемы сбора и отвода поверхностных вод следует прогнозировать работу водоотводной конструкции в процессе эксплуатации, тем самым, уменьшая возможность изменения природных условий под влиянием производственной деятельности человека.

Дождевые осадки оказывают определяющее воздействие на изменение водно-теплового режима земляного полотна и дорожных одежд. На основе результатов многочисленных исследований, проведенных в России и за рубежом, было доказано, что влажность грунта земляного полотна возрастает при уменьшении расстояния от горизонта грунтовых вод, при сокращении расстояния от фильтрующего слоя, а также при увеличении среднего количества осадков за 15 сут.

Земляное полотно - фундамент дорожной одежды, и его устойчивость определяет долговечность дорожной одежды. Устойчивость земляного полотна обеспечивается не только его рационально проектируемыми конструкциями, характеристиками грунтов и условиями их сложения, но также особенностями сбора, отвода воды, водоотводных конструкций и технологией строительства. Разрушения, возникшие в земляном полотне из-за отсутствия надлежащего отвода воды с поверхности покрытия, могут быть полностью устранены только в период проведения работ по реконструкции автомобильной дороги.

Сопротивление сдвигу грунтов земляного полотна значительно изменяется при колебаниях их влажности и степени уплотнения, поэтому необходимо поддерживать водный режим земляного полотна постоянным в течение всего года. Насыщение грунта откосов земляного полотна дождевыми или паводковыми водами является основной причиной их сплывов и оползней, что в дальнейшем приводит к потере прочности всех элементов автомобильной дороги.

Неудовлетворительная работа водоотводных конструкций приводит также к аккумуляции воды на поверхности покрытия и ее проникновению в грунт земляного полотна через обочины, трещины и швы в покрытиях. Согласно результатам многочисленных лабораторных исследований за рубежом, асфальтобетонные покрытия, в которых имеются усталостные трещины, пропускают 70-95 % воды по количеству, эквивалентному дождевым осадкам интенсивностью 50 мм/ч.

Наибольший вред устойчивости дорожной конструкции причиняет свободная вода, находящаяся в ее конструктивных слоях, где под давлением колес транспортных средств происходит ее перемещение. Свободная вода в зернистом слое основания дорожной одежды при динамических нагрузках может снизить его прочность на 25 % и более.

Интенсивные кратковременные летние дожди не оказывают существенного влияния на повышение влажности грунта земляного полотна из-за недостатка влажности воздуха и значительного испарения. Однако понижение температуры воздуха способствует миграции к поверхности покрытия связанной воды, содержащейся на различных глубинах промерзающего грунта земляного полотна.

Кроме этого, водная пленка на поверхности проезжей части автомобильной дороги значительно ухудшает условия движения транспортных средств из-за снижения сцепных качеств дорожного покрытия и ограничения видимости при движении. Практически в 70 % дорожно-транспортных происшествий с особо тяжкими последствиями среди сопутствующих основной причиной являются неудовлетворительные дорожные условия.

Дождевые осадки, выпадающие в летний период, непосредственно влияют на состояние покрытия и безопасность движения автомобилей. Вода, задерживаясь на дорожном покрытии, приводит к возникновению в зоне контакта шины колеса автомобиля с покрытием водяного клина, который растет по мере увеличения скорости движения. Возникает эффект аквапланирования, при котором колесо автомобиля полностью теряет продольное и поперечное сцепление. Наибольшее количество дорожно-транспортных происшествий, вызванных низкими сцепными качествами дорожных покрытий, происходит именно на мокрых покрытиях, когда не обеспечен отвод воды.

На степень функционирования водоотводных конструкций также влияет качество устройства покрытия проезжей части автомобильной дороги. Застой воды на проезжей части и обочинах наблюдается в том случае, если не обеспечивается ровность покрытия (рис. <http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/52/52577/>, <http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/52/52577/>). Кроме того, температурные швы и мелкие трещины в дорожных покрытиях пропускают воду в количестве, более чем достаточном для появления разрушений (рис. 3 <http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/52/52577/>, а). В процессе эксплуатации в асфальтобетонных покрытиях появляются усталостные трещины вследствие динамических нагрузок и деформаций дорожной одежды, в цементобетонных покрытиях всегда имеются трещины в местах сопряжения с обочинами, а температурные швы со временем теряют водонепроницаемость. Давление от колес транспортных средств вызывает перемещение воды в слоях дорожной одежды (см. рис. 3 <http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/52/52577/>, б) и их разрушение (см. рис. 3 <http://www.tehlit.ru/1lib_norma_doc/52/52577/>, в).

Рис. 1. Участок автомобильной дороги, где в неровностях покрытия скапливается вода

Рис. 2. Аккумуляция воды в дорожном покрытии на участке просадки

Рис. 3. Разрушение дорожной одежды:

а - накопление воды на дорожном покрытии и ее проникание через трещины в нижележащие слои дорожной одежды; б - миграция воды в слоях дорожной одежды под действием нагрузки; в - разрушенный участок дорожной одежды

Для принятия обоснованных решений необходима точная оценка расчетных гидрометеорологических условий в заданном районе с использованием имеющихся данных проектных разработок прошлых лет и опыта эксплуатации построенных сооружений. В случае применения новых схем и сооружений необходимо тщательно анализировать особенности их функционирования и при возможности проводить лабораторные исследования их работоспособности, так как косвенные, необоснованные аналогии с имеющимися конструкциями недопустимы. Кроме того, использование новых конструктивных элементов в системе дорожного водоотвода может потребовать проведения дополнительных исследований с целью разработки методов оценки исходных гидрометеорологических параметров проектирования.

Конструкции дорожного водоотвода относятся к сооружениям специального назначения и не только испытывают воздействия природно-климатических факторов, но и под их влиянием способны оказывать негативное влияние на прилегающую природную среду.

Преждевременные разрушения и засорение водоотводных конструкций, зачастую обусловленные отсутствием расчетов их пропускной способности и надлежащей апробации, а иногда и опыта строительства подобных сооружений, а также отсутствием оборудования для их содержания приводят, прежде всего, к переувлажнению грунтов земляного полотна.