Основные повреждения и деформации водопропускных труб

К числу наиболее распространенных повреждений и деформаций каменных, бетонных и железобетонных водопропускных труб, эксплуатируемых на железных дорогах, относят развитие трещин, скола, выщелачивания и других расстройств кладки, раскрытие деформационных швов, осадки и кренов звеньев и оголовков, нарушение гидроизоляции, разрушение оголовков, размывы грунта в зоне трубы (рис. 1.56).

 

Рис. 1.56. Схема повреждений и деформаций водопропускной трубы: 1 – трещины;
2 – сколы или частичное разрушение кладки; 3 – выщелачивание; 4 – растяжка секций и осыпание грунта с образованием пустот в теле насыпи; 5 – осадка секции; 6 – раскрытие деформационного шва; 7 – отрыв оголовка от тела трубы; µ – крен секции

Трещины развиваются в разных элементах трубы и имеют различный характер.

  Рис. 1.57. Разрыв открылка оголовка при развитии продольной трещины
Продольные трещины, как правило, возникают в зонах действия максимальных изгибающих моментов, если рассматривать плоскость поперечного сечения трубы. Кроме того, продольные трещины находят свое развитие в звеньях под влиянием временной нагрузки при небольшой толщине засыпки над трубой, а также при развитии неравномерной осадки фундамента [1]. Продольные трещины относят к наиболее опасным, снижающим несущую способность и долговечность элементов трубы (рис. 1.56). При эксплуатации труб в суровых климатических условиях продоль­ные трещины находят свое развитие в крыльях оголовков (рис. 1.57).

  Рис. 1.58. Скол и частичное разрушение оголовка трубы
Поперечные трещины в звень­ях и оголовках являются следст­вием действия больших изгибающих моментов в вертикальной плоскости из-за пучения грунта или неравномерной осадки грунта основания трубы. Поперечные трещины снижают долговечность конструктивных элементов трубы.

Скол бетона с разрушением защитного слоя и оголением арматуры в наибольшей степени развивается в ригеле и основании стенок звеньев прямоугольного сечения, оголовках (рис. 1.58, 1.59).

 

 

Рис. 1.59. Скол бетона с оголением арматуры в ригеле трубы прямоугольного сечения: а – с процессом выщелачивания бетона; б – с разрушением защитного слоя бетона

 

Скол бетона значительно снижает несущую способность и долговечность звеньев и оголовков, сопровождается, как правило, коррозией арматуры.

Выщелачивание бетона в элементах водопропускных труб развивается аналогично железобетонным пролетным строениям (рис. 1.60). Процесс выщелачивания способствует снижению прочности бетона и долговечности элементов труб.

Нарушение гидроизоляции можно определить по внешним признакам, к которым относят мокрые пятна – просачивание воды через кладку, наличие продуктов выщелачивания, а также образование пустот за элементами трубы.

 

Рис. 1.60. Процесс выщелачивания в каменной трубе овоидального сечения
Раскрытие деформационных швов между секциями происходит от горизонтального давления насыпи и наличия при этом значительных растягивающих продольных сил. При эксплуатации водопропускных труб в суровых климатических условиях растяжка деформационных швов между секциями обусловлена деградацией вечномерзлых грунтов основания трубы, пучением грунтов, а также наледеобразованием. Раскрытие деформационных швов способствует взаимному смещению секций, обводнению тела насыпи, образованию пустот в зоне швов, отрыву оголовка от тела трубы, появлению и развитию трещин в звеньях и оголовках (рис. 1.61).

Данный вид повреждений в значительной степени нарушает эксплуатационный режим труб и его относят к наиболее опасному, требующему проведения ремонтно-восстановительных работ.

Осадка и крен секций и оголовков труб находят наибольшее свое развитие при эксплуатации в суровых климатических условиях (рис. 1.62).

 

Рис. 1.61. Отрыв оголовка от тела трубы Рис. 1.62. Осадка концевой секции трубы овоидального сечения

Такие смещения секций и ого­лов­ков снижают работоспособность эксплуатируемых труб, для восстановления которой необходимо проведение соответствующего ремонта.

Разрушение лотка трубы является результатом воздействия водотока или наледи (рис. 1.63).

Разрушение лотка создает пред­посылки для подмыва насыпи в зоне трубы, просачивания воды под фундамент и, как правило, требует проведения ремонтно-восстановитель­ных работ.

Заиливание русла чаще всего происходит при осадке элементов трубы. Создает угрозу обеспечению нормального гидравлического режима и требует очистки русла (рис. 1.64).

 

  Рис. 1.63. Разрушение лотка трубы прямоугольного сечения Рис. 1.64. Заиливание русла трубы, нарушающее нормальный гидравлический режим водотока

 

Разрушение оголовков в процессе эксплуатации водопропускных труб имеет разнообразные формы своего проявления: разрушение
открылков, подпорных стенок, растрескивание и разрывы кладки (рис. 1.65, 1.66).

Данные повреждения появляются при возникновении больших растягивающих усилий от горизонтального давления насыпи. Разрушение оголовков в наибольшей степени развивается при эксплуатации труб в суровых климатических условиях при наличии вечномерзлых и пучинистых грунтов основания.

Эксплуатируемые водопропускные трубы постоянно подвергаются паводковым воздействиям, в результате чего происходят размывы насыпи, русл, разрушение мощений (рис. 1.67).

 

 

Рис. 1.65. Частичное разрушение оголовков трубы:

а – подпорной стенки; б – открылка

 

Рис. 1.66. Полное разрушение оголовка трубы:

а – в результате паводка; б – с обрушением открылков

 

 

Рис. 1.67. Размыв насыпи в зоне трубы во время паводка

Данные повреждения требуют проведения дорогостоящих восстановительных работ. Как правило, их регистрируют и изучают с целью предупреждения возможности появления в дальнейшем.