Противообвальные галереи что это
ПРЕДИСЛОВИЕ
Постоянно возрастающий объем строительства защитных галерей в районах Северной строительно-климатической зоны вызвал необходимость в составлении Методических рекомендаций по проектированию сборных и сборномонолитных эстакад для пропуска скальных обвалов и противолавинных и противообвальных галерей.
Несмотря на широкое применение галерей до настоящего времени не были разработаны методика их расчета и нормативные документы по проектированию. Это приводило к тому, что в одинаковых инженерно-геологических условиях принимались различные решения по устройству галерей. Методики расчета эстакад для пропуска скальных обвалов также не существовало.
Настоящие Методические рекомендации разработаны в Закавказской лаборатории ЦНИИСа на основании опыта проектирования, строительства и эксплуатации галерей и эстакад и отдельных исследований, проведенных в ЦНИИСе.
Настоящие рекомендации рассмотрены и одобрены Главтранспроектом и Техническим управлением Минтрансстроя.
Зам. директора института
земляного полотна и
верхнего строения пути
1. Общие положения
1.1. Проектируемые противообвальные и противолавинные галереи в течение всего срока их службы должны обеспечивать безопасность и бесперебойность движения поездов при оптимальных затратах на содержание сооружений в процессе эксплуатации.
Особое внимание при проектировании должно быть уделено надежности несущих конструкций, тщательному выполнению полного комплекса водоотводных и дренажных устройств, а также гидроизоляции, выход из строя которых может существенно осложнить эксплуатацию галерей и сократить срок их службы.
Обязательным условием нормальной эксплуатации галерей является устройство на их перекрытии амортизирующей грунтовой отсыпки, снижающей динамическое воздействие горных обвалов, снежных лавин и предотвращающей повреждения конструкций.
Проектом должны быть также предусмотрены специальные мероприятия по защите галерей от снежных обвалов и заносов с низовой стороны (срезка с низовой стороны галерей площадок, устройство надпортальных парапетных стен, сплошных низовых опор и т.п.).
1.2. Проектирование противообвальных и противолавинных галерей должно осуществляться в комплексе с другими защитными мероприятиями в виде улавливающих или ограждающих стен, траншей, рвов и т.п. в зависимости от характеристики каждого участка проектируемой магистрали.
1.4. Противолавинные галереи следует проектировать на основании изучения и опенки лавинной опасности на выбранной трассе дороги но материалам специальных станций и изысканий в соответствии с «Указаниями по учету лавинной опасности и расчету снеголавинных нагрузок при проектировании сооружений» (ГУМС, 1971).
Кроме того, материалы изысканий должны содержать:
а) сведения о лавинах, включающие их классификацию по генетическому принципу и по принципу морфологии пути и состояния снега, объемы лавин и их повторяемость с привязкой по трассе (по возможности с указанием мест отрыва и натурных данных о дальности выбросов по следам прошедших лавин).
При недостаточности натурных данных расчетная дальность выброса лавин может определяться по методике Сибгипротранса согласно приложению 2 ;
б) сведения о снежном покрове в лавиносборах (высота, плотность, распределение на местности);
в) сведения о климатических условиях района (помесячные температурные параметры, направление и сипа ветров);
г) топографические карты районов строительства в масштабе не мельче 1:25000 с нанесенными очагами лавин, путями их схода и зонами действия;
д) топографические планы участков расположения противолавинных галерей с контурами лавиноопасных зон в масштабе не мельче 1:5000 и поперечные профили в характерных местах до мест отрыва лавин в масштабе 1:2000;
е) данные инженерно-геологического обследований участков с описанием состояния покрова склонов и коренных пород по характерным поперечникам в местах проектируемых сооружений;
1.5. Проект должен предусматривать широкую индустриализацию строительства на базе современных средств комплексной механизации строительного производства.
Конструкции сборных галерей следует проектировать из крупных элементов для уменьшения количества монтажных соединений и операций, а также сокращения сроков сборки сооружений в условиях крайне ограниченного строительного сезона.
Для осмотра галерей в процессе эксплуатации необходимо предусматривать ходовые скобы и лестницы.
1.6. Размеры конструкций следует назначать исходя из принципов модульности и унификации элементов, а также максимального использования грузоподъемности транспортных средств и кранового оборудования.
2. Выбор и назначение типов противообвальных и противолавинных галерей
1.7. При проектировании противообвальных и противолавинных сооружений в условиях Северной строительно-климатической зоны галереи следует рассматривать в качестве основных конструкций, обеспечивающих безопасность движения поездов.
Противолавинные галереи целесообразно устраивать в тех случаях, когда снегосборные бассейны имеют большую площадь, а на склоне лавины проходят по узким лоткам.
Проектирование защитных галерей на склонах, покрытых курумами должно осуществляться с учетом «Рекомендаций по проектированию подпорных стен в районах Северной строительно-климатической зоны» (ЦНИИС 1971) и в соответствии со специальными указаниями.
1.8. Выбор системы галерей следует производить исходя из величины и характера расчетных нагрузок, топографических и геологических условий соответствующих участков магистрали с учетом условий производства работ.
При выборе системы галерей необходимо учитывать следующие их особенности:
а) балочные галереи позволяют полностью освободить низовые опоры от восприятия горизонтальных составляющих реакций перекрытия, они наиболее просты в изготовлении и при монтаже. Однако с ростом расчетных нагрузок в балочных галереях резко возрастают объемы работ по перекрытиям и, как правило, по верховым опорам;
б) рамные галереи позволяют сократить объем работ по перекрытиям и опорам, что особенно существенно при больших расчетных нагрузках. Между тем в рамных галереях горизонтальная составляющая реакций перекрытия обычно передается и на низовые опоры, а ответственные стыковые соединения, выполняемые при монтаже, усложняются;
в) в арочных галереях достигается существенное снижение расхода арматуры, однако их применение отвинчено благоприятными топографическими и геологическими условиями. Низовые опоры арочных галерей воспринимают значительные горизонтальные силы от перекрытия, в связи, с чем конструкция их усложняется.
1.9. Окончательный выбор системы галерей должен производиться путем технико-экономического сравнения вариантов.
3. Габаритные размеры, план и профиль галерей
1.10. Размеры поперечного сечения галерей должны удовлетворять габариту приближения строений на железных дорогах колеи 1520 мм согласно ГОСТ 9238-59 с учетом электрической тяги.
Размеры поперечного сечения галерей следует назначать с учетом размещения за пределами габарита приближения строений устройств сигнализации, централизации и блокировки.
1.11. Для галерей, расположенных на кривых, необходимо учитывать уширения согласно «Указаниям по применению габаритов приближения строений», ГОСТ 9238-59.
1.12. Защитные галереи при сплошных низовых опорах (в виде стен) должны иметь камеры шириной 4 м, высотой 2,8 м и глубиной 2,5 м и ниши шириной 2 м, высотой 2 м и глубиной 1 м. При этом камеры следует располагать в шахматном порядке в верховых и низовых опорах через 300 м (считая по каждой стороне) ниши следует располагать между камерами через 60 м в шахматном порядке. При сквозных (например, столбчатых) низовых опорах камеры и ниши в галереях не устраиваются.
1.13. Длина защитных галерей назначается по условиям пропуска над сооружением полного объема возможного горного обвала или снежной лавины; при этом порталы противолавинных галерей желательно располагать на менее заносимых участках местности.
Для уменьшения длины противолавинной галереи в отдельных случаях, при явно выраженном лотке лавины, резко расширяющемся у проектируемого сооружения, могут применяться направляющие стенки. Плановое очертание направляющих стен должно обеспечивать пропуск лавины без стеснения живого сечения лотка (в плане раструб стен должен быть обращен в сторону галереи).
Для уменьшения длины противообвальных галерей в соответствии с местными условиями в предпортальных частях галерей могут устраиваться противообвальные улавливающие стены или другие специальные сооружения (валы, рвы и т.п.).
1.14. Профиль и план пути в защитных галереях проектируется по нормам, установленным для проектирования открытых участков трассы.
1.15. Расположение защитных галерей в плане должно по возможности обеспечивать снижение до минимума динамического воздействия на сооружение обвалов и снежных лавин.
2.1. Расчет несущих конструкций и оснований галерей на силовые воздействия должен производиться по методу предельных состояний.
Проверке по первому предельному состоянию на прочность и устойчивость подлежат несущие конструкции и основания галерей.
Проверке по второму предельному состоянию (деформациям) подлежат основания опор галерей.
Проверке по третьему предельному состоянию (трещиностойкости) подлежат железобетонные элементы несущих конструкций галерей.
2.2. Расчеты по первому и третьему предельным состояниям должны быть произведены для стадий монтажа и эксплуатации галерей.
2.3. При расчете несущих конструкций и оснований галерей учитываются возможные для данного сооружения нагрузки и воздействия согласно табл. 1.
2.4. Нагрузки и воздействия, учитываемые при расчете, следует разделять на следующие сочетания:
2.5. Расчеты по второму предельному состоянию должны производиться лишь на основные сочетания нагрузок, действующих на стадии эксплуатации галерей.
2.6. Расчетные нагрузки при проверке по первому предельному состоянию следует определять путем умножения нормативных нагрузок на коэффициенты перегрузок, значения которых приведены в табл. 2.
2.8. При определении нормативной нагрузки от ве са грунта объемный вес его следует принимать по данным лабораторных исследований.
Расчет стен галерей производится в соответствии с «Техническими указаниями по проектированию подпорных стен для транспортного строительства» (ВСН 167-70) и «Рекомендациями по проектированию подпорных стен в районе северной строительно-климатической зоны (ЦНИИС, 1971).
Наименований нагрузок и воздействий
№№ нагрузок, с которыми не учитывается данная нагрузка
Противообвальные галереи
5.37 Противообвальные галереи необходимо размещать на обвальных участках железных, автомобильных и пешеходных дорог для защиты от падающих обломков и глыб и рассчитывать на нагрузки и воздействия в соответствии с 5.10.
5.38 На кровле противообвальных галерей необходимо устраивать амортизирующую грунтовую отсыпку, снижающую динамическое воздействие обвалов, предотвращающую повреждение конструкций и обеспечивающую скатывание обломков через галерею. В основании отсыпки необходимо укладывать гидроизоляцию, а также предусматривать отвод с кровли галерей поверхностных вод.
Для отвода подземных вод, поступающих к галерее с верховой стороны, должен быть устроен продольный застенный дренаж.
Агролесомелиорация, защитные покрытия и закрепление грунтов
5.39 Мероприятия по агролесомелиорации следует предусматривать в комплексе с другими противооползневыми и противообвальными мероприятиями для увеличения устойчивости склонов (откосов) за счет укрепления грунта корневой системой, осушения грунта, предотвращения эрозии, уменьшения инфильтрации в грунт поверхностных вод, снижения воздействия выветривания.
5.40 Мероприятия по агролесомелиорации включают: посев многолетних трав, посадку деревьев и кустарников в сочетании с посевом многолетних трав или одерновкой.
Подбор растений, их размещение в плане, типы и схемы посадок следует назначать в соответствии с почвенно-климатическими условиями, особенностями рельефа и эксплуатации склона (откоса), а также с требованиями по планировке склона и охране окружающей среды.
5.41 Для обеспечения устойчивости склонов (откосов) в слабых и трещиноватых грунтах допускается применять цементацию, смолизацию, силикатизацию, электрохимическое и термическое закрепление грунтов.
5.42 Для защиты обнаженных склонов (откосов) от выветривания, образования вывалов и осыпей допускается применять защитные покрытия из торкретбетона, набрызг-бетона и аэроцема (вспененного цементно-песчаного раствора), наносимые на предварительно навешенную и укрепленную анкерами сетку.
5.43 Для снижения инфильтрации поверхностных вод в грунт на горизонтальных и пологих поверхностях склонов (откосов) допускается применять покрытия из асфальтобетона и битумоминеральных смесей.
ПРОТИВООБВАЛЬНАЯ ГАЛЕРЕЯ (полутуннель)
— сооружение для защиты дорог от загромождения камнями, от снежных и горных обвалов, лавин и осыпей с целью обеспечения безопасности движения по трассе горных и подходных к туннелю участков пути (рис.). В СССР П. г. применяются при стр-ве железных и автомобильных дорог (в горных р-нах Кавказа, Урала, Сибири и др.)- Различают противообвальные галереи легкого и тяжелого типа. Конструкции их могут быть железобетонными, металлич., каменными и деревянными.
Противообвальные галереи применяются главным образом для предохранения пути от засыпки обломками пород, не вызывающими значительного динамич. воздействия на конструкцию галереи. Такая противообвальная галерея часто представляет собой перекрытие из металлич. балок, к-рые одной стороной опираются на подпорную стенку, выложенную с нагорной стороны пути, а другой — на ряд металлич. колонн. Поверхность кровли галереи покрывается слоем щебня толщ. 0,5 м. Полутуннели тяжелого типа сооружаются преим. на таких припортальных участках туннеля, где откосы состоят из пород, подвергающихся непрерывному выветриванию, и где поэтому следует ожидать значит, оползней, причем куски скальных пород могут падать с большой высоты. В этих случаях полутоннели рассчитываются не только на вес устремляющихся вниз сыпучих масс, но и на динамич. удары больших глыб горных пород, к-рые могут разрушить конструкцию галереи.
В мировой практике наиболее распространены П. г. железобетонной или метал- лич. конструкции, покрываемые слоем щебня (толщ. 1,5—2 м) для амортизации ударов падающих скальных глыб. Расчет противообвальных галерей представляет значит, трудности из-за неясности проявления внешних сил и невозможности учета местных неблагоприятных условий в период устремления лавины на перекрытие галереи. Учитывая неопределенность динамич. воздействия, в большинстве случаев предпочитают применять железобетонную конструкцию с усиленным армированием, наиболее приспособленную к восприятию ударной нагрузки.
Ниже приведены характерные примеры построенных полутуннелей различных типов. При подходе к туннелю Миттенштейн на Сен- Готардской ж. д. (Швейцария) путь с одной стороны ограничивается скальным обрывом, а с другой — озером. Для защиты полотна дороги от обвалов здесь устроена П. г. в виде перекрытия с щебеночной засыпкой толщиной 2 м. При подходе к туннелю Ауца (Швейцария) в связи с опасностью осыпания больших масс камней построена П. г. протяжением 132 м. Конструкция ее представляет собой подпорную бетонную стенку толщ. 50 см с уклоном 0,1 и ряд железобетонных колонн, поддерживающих железобетонную балку, на к-рую опирается несущее перекрытие галереи в виде ребристой железобетонной плиты толщ. 10 см. Перекрытие засыпано слоем щебня толщ. 0,5 м. На ж. д. Грейт норзерн (Англия) для ограждения пути от снежных обвалов, содержащих глыбы горных пород и стволы деревьев, сооружен ряд П. г. Перекрытие галерей рассчитано на нагрузку 6 т/м2 и состоит из железобетонных ребристых плит толщ. 25 см и балок сечением 50 смХ 75 см. С одной стороны галереи возведена железобетонная подпорная стенка, с другой — два ряда колонн (в междупутье и с краю ж.-д. пути). При крепких скальных породах опорные части железобетонных конструкций устраивались с выпусками арматуры, заанкеренными непосредственно в породу. Железобетонная опорная конструкция, заанкеренная в породу с нагорной стороны, в сочетании с деревянными перекрытием и колоннами обеспечила восприятие нагрузки 4 т/м2. Противообвальная галерея одного из южных участков Закавказской ж. д. сооружена между крутым горным склоном и рекой на уклоне 0,022; во время стр-ва галереи движение поездов на участке не прекращалось. Конструкция противообвальных галерей возведена из сборных железобетонных элементов весом до Ът. Перекрытие галереи состоит из железобетонных балок таврового сечения длиной 7,15 м, шириной 1 м и высотой 0,62 м. В Норвегии на ж. д. Осло—Берген общей протяженностью 115 км сооружена П. г. дл. 30 км. В Канаде на Тихоокеанской ж.д. при подходе к горному хребту Сьерра-Невада построена П. г. дл. 48 км.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Постоянно возрастающий объем строительства защитных галерей в районах Северной строительно-климатической зоны вызвал необходимость в составлении Методических рекомендаций по проектированию сборных и сборномонолитных эстакад для пропуска скальных обвалов и противолавинных и противообвальных галерей.
Несмотря на широкое применение галерей до настоящего времени не были разработаны методика их расчета и нормативные документы по проектированию. Это приводило к тому, что в одинаковых инженерно-геологических условиях принимались различные решения по устройству галерей. Методики расчета эстакад для пропуска скальных обвалов также не существовало.
Настоящие Методические рекомендации разработаны в Закавказской лаборатории ЦНИИСа на основании опыта проектирования, строительства и эксплуатации галерей и эстакад и отдельных исследований, проведенных в ЦНИИСе.
Настоящие рекомендации рассмотрены и одобрены Главтранспроектом и Техническим управлением Минтрансстроя.
Зам. директора института (И. НАСЕДКИН)
Руководитель отделения земляного полотна и верхнего строения пути (Б. ЦВЕЛОДУБ)
I. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТИВООБВАЛЬНЫХ И ПРОТИВОЛАВИННЫХ ГАЛЕРЕЙ
1. Общие положения
Особое внимание при проектировании должно быть уделено надежности несущих конструкций, тщательному выполнению полного комплекса водоотводных и дренажных устройств, а также гидроизоляции, выход из строя которых может существенно осложнить эксплуатацию галерей и сократить срок их службы.
Обязательным условием нормальной эксплуатации галерей является устройство на их перекрытии амортизирующей грунтовой отсыпки, снижающей динамическое воздействие горных обвалов, снежных лавин и предотвращающей повреждения конструкций.
Проектом должны быть также предусмотрены специальные мероприятия по защите галерей от снежных обвалов и заносов с низовой стороны (срезка с низовой стороны галерей площадок, устройство надпортальных парапетных стен, сплошных низовых опор и т.п.).
Кроме того, материалы изысканий должны содержать:
а) сведения о лавинах, включающие их классификацию по генетическому принципу и по принципу морфологии пути и состояния снега, объемы лавин и их повторяемость с привязкой по трассе (по возможности с указанием мест отрыва и натурных данных о дальности выбросов по следам прошедших лавин).
При недостаточности натурных данных расчетная дальность выброса лавин может определяться по методике Сибгипротранса согласно приложению 2;
б) сведения о снежном покрове в лавиносборах (высота, плотность, распределение на местности);
в) сведения о климатических условиях района (помесячные температурные параметры, направление и сила ветров);
г) топографические карты районов строительства в масштабе не мельче 1:25000 с нанесенными очагами лавин, путями их схода и зонами действия;
д) топографические планы участков расположения противолавинных галерей с контурами лавиноопасных зон в масштабе не мельче 1:5000 и поперечные профили в характерных местах до мест отрыва лавин в масштабе 1:2000;
е) данные инженерно-геологического обследования участков с описанием состояния покрова склонов и коренных пород по характерным поперечникам в местах проектируемых сооружений;
Конструкции сборных галерей следует проектировать из крупных элементов для уменьшения количества монтажные соединений и операций, а также сокращения сроков сборки сооружений в условиях крайне ограниченного строительного сезона.
Для осмотра галерей в процессе эксплуатации необходимо предусматривать ходовые скобы и лестницы.
2. Выбор и назначение типов противообвальных и противолавинных галерей
Противолавинные галереи целесообразно устраивать в тех случаях, когда снегосборные бассейны имеют большую площадь, а на склоне лавины проходят по узким лоткам.
При выборе системы галерей необходимо учитывать следующие их особенности:
а) балочные галереи позволяют полностью осв ободить низовые опоры от восприятия горизонтальных составляющих реакций перекрытия, они наиболее просты в изготовлении и при монтаже. Однако с ростом расчет ных нагрузок в балочных, галереях резко возрастают объемы работ по перекрытиям и, как правило, по верховым опорам;
б) рамные галереи позволяют сократить объем работ по перекрытиям и опорам, что особенно существенно при больших расчетных нагрузках. Между тем в рамных галереях горизонтальная составляющая реакций перекрытия обычно передается и на низовые опоры, а ответственные стыковые соединения, выполняемые при монтаже, усложняются;
в) в арочных галереях достигается существенное снижение расхода арматуры, однако их применение ограничено благоприятными топографическими и геологическими условиями. Низовые опоры арочных галерей воспринимают значительные горизонтальные силы от перекрытия, в связи с чем конструкция их усложняется.
3. Габаритные размеры, план и профиль галерей
Размеры поперечного сечения галерей следует назначать с учетом размещения за пределами габарита приближения строений устройств сигнализации, централизации и блокировки.
Для уменьшения длины противолавин ной галереи в отдельных случаях, при явно выраженном лотке лавины, резко расширяющемся у проектируемого сооружения, могут применяться направляющие стенки. Плановое очертание направляющих стен должно обеспечивать пропуск лавины без стеснения живого сечения лотка (в плане раструб стен должен быть обращен в сторону галереи).
Для уменьшения длины противообвальных галерей в соответствии с местными условиями в предпортальных частях галерей могут устраиваться противообвальные улавливающие стены или другие специальные сооружения (валы, рвы и т.п.).
II. РАСЧЕТ ГАЛЕРЕЙ
Проверке по первому предельному состоянию на прочность и устойчивость подлежат несущие конструкции и основания галерей.
Проверке по второму предельному состоянию (деформациям) подлежат основания опор галерей.
Проверке по третьему предельному состоянию (трещиностойкости) подлежат железобетонные элементы несущих конструкций галерей.
2. 2. Расчеты по первому и третьему предельным состояниям должны быть произведены для стадий монтажа и эксплуатации галерей.
Наименование нагрузок и воздействий
№№ нагрузок, с которыми не учитывается данная нагрузка
А. Постоянные нагрузки и воздействия
Собственный вес конструкций
Вес и боковое давление грунта
Гидростатическое давление воды
Воздействие осадки грунта
Воздействие усадки бетона
Воздействие максимально возможного накопления продуктов выветривания горных пород на кровле
Б. Временные нагрузки и воздействия
Воздействие от удара одиночного камня расчетного объема
Воздействие максимально возможного накопления снежного покрова на кровле
Воздействие от прохождения снежной лавины
Боковое давление грунта от воздействия временной вертикальной нагрузки
В. Прочие временные нагрузки и воздействия
Воздействие колебаний температуры
* В отдельных случаях на основании материалов изысканий при расположении противообвальных, галерей на лавиноопасных участках необходимо учитывать сочетание нагрузки 6 с нагрузкой 8 или 9.
Коэффициенты перегрузки п для определения расчетных нагрузок
Значения коэффициентов перегрузки при сочетаниях нагрузок
А. Постоянные нагрузки
Собственный вес выравнивающего, изоляционного, защитного слоев
Вес и боковое давление грунта
Воздействие осадки грунта
Воздействие усадки бетона
Остальные постоянные нагрузки
Воздействие максимально возможного накопления продуктов выветривания горных пород на кровле
Б. Временные нагрузки и воздействия
Воздействие от удара одиночного ка мни расчетного объема
Воздействие максимально возможного накопления снежного покрова на кровле
Воздействие от прохождения снежной лавины
Боковое давление грунта от возде йствия временной вертикальной нагрузки