3.5. Обсыпные устои при высоких насыпях
На рис. 1 показан обсыпной устой моста под железную дорогу - массивный с балластным корытом (аналогичной конструкции необсыпного устоя на рис. 2). Часть тела устоя, расположенная под подферменником, проектируется по размерам подферменника. Остальная часть может быть более узкой. Кроме того, для ее облегчения возможно устройство проемов (ниш). Фундамент смещен в сторону пролета в соответствии с положением равнодействующей нагрузок. Если фундамент обсыпного устоя проектируется свайным, то нет необходимости заглублять плиту ростверка ниже поверхности грунта. Возможно ее размещение выше естественной поверхности грунта с погружением свай сквозь отсыпанную или намытую часть насыпи ([1], п. 7.10). Это позволяет вести работы без устройства котлована, без водоотлива, что существенно упрощает и удешевляет сооружение устоя. Подошва конуса должна располагаться за пределами меженного русла.
Монолитные, бетонируемые на месте конструкции устоев оправданы экономически при строительстве больших и внеклассных мостов с большими объемами бетонных работ, когда так или иначе необходим бетонный завод или когда стройка может снабжаться товарным бетоном.
При строительстве же малых и средних мостов, разбросанных по трассе или на отдельной территории, перспективными являются конструкции из сборного железобетона заводского изготовления или с частичным его применением.
На рис. 6 показан обсыпной устой с элементами из сборного железобетона, спроектированный для двухпутного железнодорожного моста на БАМе, при высоте насыпи 15 м.
Рис. 6. Сборно-монолитный обсыпной устой моста под железную дорогу с использованием железобетонных элементов заводского изготовления:
1 - насадка-подферменник; 2 - переходные блоки с откосными крыльями; 3 – железобетонные стойки; 4 - железобетонные столбы, опущенные в пробуренные скважины
На устой опираются железобетонные балочные пролетные строения с ездой поверху. У этого устоя насадка (подферменник) 1, обеспечивающие «мягкий» въезд переходные блоки 2 с откосными крыльями, вертикальные и наклонные стойки 3 диаметром 0,8 м и столбы 4 диаметром 1,0 м, опущенные в пробуренные в вечномерзлом грунте скважины, являются типовыми железобетонными элементами заводского изготовления. Конструкция устоя очень легкая и экономичная. Однако ее следует рассматривать как опытную. Действительный характер работы таких конструкций в реальных условиях эксплуатации на железных дорогах при больших статических и динамических нагрузках, деформациях насыпи должен стать предметом серьезных исследований. Устои такого типа находят применение в автодорожных мостах, но устои железнодорожных мостов работают в более тяжелых условиях.
В мостах под железную дорогу устои существенно удешевляются, если на устой опирается пролетное строение с ездой поверху, а не понизу (за счет уменьшения ширины пролетного строения). Поэтому, если судоходный пролет моста с пролетным строением с ездой понизу примыкает к берегу, может оказаться более дешевым вариант с устройством под устоем переходного пролета, перекрытого пролетным строением с ездой поверху. Хотя при этом требуется дополнительная промежуточная опора, экономия за счет удешевления устоя и пролетных строений может существенно превзойти затраты на устройство дополнительной опоры (в мостах под автомобильную дорогу такой эффект обычно не достигается, так как пролетные строения с ездой поверху и понизу имеют почти одинаковую ширину).
На рис. 7 показано решение такого типа для моста под железную дорогу. Промежуточная опора расположена в пределах конуса (или струенаправляющей дамбы). Между устоем и опорой устроена так называемая «распорная» стенка. Основное ее назначение - не допустить протекания воды над откосом конуса или дамбы и предотвратить размыв. В целом такое решение называется «раздельный устой», так как опора и пролетное строение являются как бы частями устоя.
Если промежуточная опора располагается за пределами откоса, то распорная стенка не устраивается.
Обсыпные устои под автодорогу в настоящее время строятся существенно облегченными. Важное условие их надежной работы - исключение осадок и смещений конуса в процессе эксплуатации, в частности осадок проезжей части за задней гранью устоя.
Рис. 7. Вариант сопряжения железнодорожного моста с высокой насыпью по типу раздельного устоя с распорной стенкой
Отсыпка конуса ведется с тщательным уплотнением грунта. За задней гранью устоя под полотном дороги укладывается переходная железобетонная плита, которая должна плотно лежать на песчаном основании. Одним краем плита опирается на устой, другим - на железобетонный лежень, опирающийся в свою очередь на гравийно-песчаную подушку ([1], п. 1.69). Плита укладывается с небольшим уклоном (с подъемом в сторону устоя, где она располагается непосредственно под дорожным покрытием). Переходная плита препятствует образованию просадок проезжей части за задней гранью устоя и частично разгружает устой от горизонтального давления грунта насыпи, вызванного временной нагрузкой, что уменьшает опрокидывающий момент, действующий на устой. Длина плиты принимается по нормам не более 8 м.
Один из вариантов конструктивного решения устоя моста под автомобильную дорогу показан на рис. 8.
Рис. 8. Обсыпной устой моста под автомобильную дорогу:
1 - ригель с подферменником и подферменными площадками; 2 - подферменная площадка; 3 - шкафная стенка; 4 - переходная плита; 5 - откосное крыло; 6 - ограждающая стенка: 7 - лежень; 8 - стойка-стенка: 9 - плита сварного ростверка; 10 - песчаная отсыпка до уровня выше рабочего уровня воды в реке
Устой - железобетонный. В верхней части он имеет ригель 1 с подферменником и подферменными площадками 2, шкафной стенкой 3, на которую сзади опирается переходная плита 4, откосными крыльями 5, удерживающими верхнюю часть насыпи за устоем от расползания в стороны, ограждающими стенками 6, препятствующими попаданию грунта на опорные части. Переходная плита сзади опирается на лежень 7, лежащий на гравийно-песчаной подушке. Ригель поддерживается железобетонными вертикальными стойками-стенками 8, опирающимися на плиту свайного ростверка 9. Устройство ограждающих стенок позволило сократить длину откосных крыльев lу.
Возможны различные варианты устройства фундаментов и стоек, поддерживающих ригель. В частности, стойки могут быть (рис. 9) сборными железобетонными круглого, квадратного или прямоугольного сечения (вертикальными и наклонными).
Рис. 9. Сборно-монолитный обсыпной устой моста под автомобильную дорогу
Стыкование сборных стоек с фундаментом рекомендуется осуществлять бетонируемым стыком с взаимными выпусками арматуры ([1], п. 3.178). Стойки круглого сечения, устраиваемые с применением железобетонных оболочек достаточно большого диаметра (от 1,0 - 1,5 м и более), опускаемых в основание опоры до несущего слоя грунта, могут быть вертикальными. В этом случае отпадает необходимость в устройстве плиты ростверка. Полости стоек заполняются бетоном. Применяются также вертикальные железобетонные стойки-столбы сплошного сечения заводского изготовления, опускаемые в заранее пробуренные скважины. В частности, такие стойки диаметром 0,8 - 1,0 м применяются при строительстве на вечномерзлых грунтах.