б) рамные галереи позволяют сократить объем работ по перекрытиям и опорам, что особенно существенно при больших расчетных нагрузках. Однако в рамных галереях горизонтальная составляющая сил Qл и Тл 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.
Окончательный выбор системы галерей должен производиться путем технико-экономического сравнения вариантов.
Конструкции рамных и арочных галерей рассмотрены в учебных пособиях [8] и [11].
Наиболее распространены балочные галереи, типы и конструкции которых рассматриваются ниже [9], [10].
Балочная галерея состоит из следующих основных элементов:
а) перекрытие;
б) верховая опора;
в) низовая опора;
г) фундамент под верховую опору;
д) фундамент под низовую опору;
е) порталы;
ж) амортизирующая отсыпка;
з) гидроизоляция, водоотводные и дренажные устройства.
Перекрытия
При выборе типа сборных железобетонных перекрытий галерей балочного типа предпочтение следует отдавать конструкции из Т-образных бездиафрагменных блоков или пустотных плит (одно или двухъярусных). Там, где позволяют местные условия, и при технико-экономической целесообразности перекрытия рекомендуется выполнять с разгрузочными консолями с нагорной стороны (см. рекомендации [10] и проекты галерей Тбилисского филиала Союздорпроекта [9]).
Для перекрытий из обычного железобетона следует применять бетон марки не ниже 300, а из предварительно-напряженного железобетона - бетон марки не ниже 400 и стержневую арматуру класса не ниже А-IV.
Перекрытие, верховые и низовые опоры (включая фундаменты) делятся поперечными сквозными вертикальными швами на секции длиной от 6 до 15 м.
Блоки сборных перекрытий в пределах каждой секции галереи должны быть объединены между собой путем обетонировки поперечных швов с арматурными выпусками, путем сварки закладных деталей или шпоночными соединениями, а также устройством защитного слоя с арматурной сеткой поверх укладываемой гидроизоляции.
Верховые и низовые опоры
При выборе типов верховых опор галерей предпочтение следует отдавать сборным железобетонным конструкциям из крупноразмерных элементов или конструкциям с использованием бетонных блоков при условии надлежащего их замоноличивания с учетом требований сейсмостойкости (перевязка швов между блоками, устройство антисейсмических поясов, применение шпоночных соединений).
Для уменьшения объемов верховых опор рекомендуется применять опоры из железобетонных уголковых стен с контрдорсами или из бетонных поперечных стенок с закладными железобетонными плитами-брусьями.
Возможны также верховые опоры из монолитного бетона с разгружающими консолями или без них. При наличии скального косогора может быть применена анкеровка верховых опор.
Низовые опоры чаще всего проектируют в виде продольного ряда железобетонных колонн-стоек (обычно с шагом в 3 м), объединенных поверху железобетонной насадкой в виде неразрезной (в пределах секции) трех-пятипролетной балки или однопролетной с двумя консолями, длина которых равна половине длины пролета между стойками. Предпочтение следует отдавать однопролетным двухконсольным насадкам, в которых изгибающий момент посредине пролета от равномерной нагрузки равен нулю. Нижние концы стоек заделываются в фундаменте стыком стаканного типа.
Низовые и верховые опоры противолавинных галерей должны обладать продольной жесткостью для сопротивления, не учитываемым расчетом продольным составляющим лавинного воздействия, а также сейсмическим нагрузкам, направленным вдоль галереи.
Верховые сборные железобетонные опоры в пределах каждой секции должны быть объединены поверху продольными обвязками или сваркой закладных деталей.
Для железобетонных опор следует применять бетон марки не ниже 300, а для бетонных блоков - не ниже 200.
Соединения перекрытий с опорами (опорные части) должны рассчитываться на восприятие горизонтальных составляющих от прохождения снежной лавины, а также не срезающие или выдергивающие усилия от сейсмической нагрузки.
Стойки низовых опор в поперечных к оси галереи гранях должны иметь вертикальные пазы для закладных железобетонных плит, предотвращающих занос снега с низовой стороны в галерею.
Фундаменты верховых и низовых опор
Фундаменты опор смежных секций галерей рекомендуется закладывать на одном уровне. В случае заложения фундаментов опор смежных секций на разных отметках переход от более углубленных к менее углубленным рекомендуется осуществлять уступами высотой не более 50 см. В скальных грунтах уступы могут устраиваться без ограничения по высоте.
Фундаменты низовых опор могут быть выполнены сборными из бетонных или железобетонных блоков или монолитными из неармированного бетона или бутобетона.
В соответствии с конфигурацией косогора сплошные монолитные фундаменты могут конструироваться в виде низовых подпорных стен переменной высоты.
Верхняя грань монолитных фундаментов может быть горизонтальной, ступенчатой или наклонной с уклоном, равным продольному уклону галереи.
Фундаментами верховых стен часто служат нижние горизонтальные плиты железобетонных уголковых контрфорсных стен или фундаменты выполняются из бетонных блоков монолитного бетона (бутобетона) или из бутовой кладки на растворе.
В случае монолитных фундаментов их конструкция должна предусматривать индустриальные способы производства работ (применение инвентарной опалубки, специальных бетоноукладчиков и т.п.).
Для железобетонных фундаментов следует применять бетон проектной марки не ниже 200. При устройстве монолитных фундаментов следует применять бетон марки не ниже 150 или бутовую кладку из камня марки не ниже 400 при растворе марки не ниже 100.
В нескольких грунтах между раздельными фундаментами рекомендуется устраивать железобетонные распорки вдоль галереи.
Для повышения сопротивления фундаментов опор галерей сдвигу подошве фундаментов рекомендуется придавить уклон в зависимости от свойств грунтов основания (в направлении поперек галереи).
Глубина заложения подошвы фундамента верховых и низовых опор при непучинистых наскальных грунтах в основании должна быть не менее 1 м, а при прочих грунтах должна, кроме того, не менее чем на 0,25 м превышать расчетную глубину промерзания грунта. При описании на скальные грунты глубина заложения подошвы-фундамента должна быть не менее 0,25 м.
Глубина заложения подошвы фундамента определяется для верховой опоры от отметки предохранительной полосы, расположенной сбоку проезжей части, а для низовой - от поверхности грунта (по нормали к ней). Допускается при грунтах в основании, подверженных пучению, проектировать фундамент такой же глубины, как и в случае непучинистых нескальных грунтов, при условии, что под подошвой фундамента до глубины, на 0,25 м превышающей глубину промерзания, устроена специальная подушка из утрамбованного песка или щебня.
К подверженным пучению грунтам относятся суглинки, супеси, пылевидные и мелкие пески, а также крупнообломочные грунты, содержащие частицы размером 0,1 мм в количестве 30 % по весу и более.
В соединениях стаканного типа глубину заделки стоек опор в фундаментах следует принимать не менее 1,1 наибольшего размера поперечного сечения стойки и не менее длины анкеровки стержней арматуры стойки в бетоне.
Толщину стенок стакана поверху следующей принимать не менее 25 см и не менее 0,75 высоты верхней ступени фундамента. Стенки стаканов рекомендуется армировать замкнутыми сварными хомутами или спиральной арматурой и проверять расчетом.
Минимальный размер зазоры между стенками стакана и стойки принимается 7,5 см поверху и 5,0 см понизу. Глубину стакана необходимо назначать на 5,0 см больше глубины заделки стойки.
Порталы
Вход в галерею отделывается декоративными колоннами и портальной стенкой, поставленной перпендикулярно оси галереи. Портальная стенка сопрягается с откосом выемки и поддерживает с торца галереи засыпку, расположенную за верховой опорой.
Для поддержания подошвы откоса амортизирующей отсыпки с фасадной стороны портала над крайней балкой перекрытия и над портальной стенкой устраивается парапет-карниз.
Портальная стенка и колонны выполняются из бетона с рустованной цементной штукатуркой, железобетона и кладки из искусственных или естественных камней. Они могут иметь облицовку из штучных камней или из циклопской кладки.
Амортизирующая отсыпка
Толщину амортизирующей отсыпки противолавинных галерей над низовыми опорами следует принимать не менее 0,3 м. Поверхности амортизирующей отсыпки необходимо придавать уклон из условия плавного сопряжения с косогором для снижения до минимума ударного воздействия лавины, зависящего от параметров α, β и αот (см. рис. 11). При этом угол αот, образованный поверхностью отсыпки с горизонтом рекомендуется принимать не менее 12 - 15°.
Как указывалось выше в § 3, динамическое воздействие лавины на галерею равно нулю при β = 0 и его можно не учитывать и при β > 0 только в том случае, когда расстояние от галереи до вершины A угла β (см. рис. 11) превышает удвоенную толщину лавины или 15 м.
С целью предотвращения разрушения низовая часть амортизирующей отсыпки должна быть укреплена мощением или выкладкой из железобетонных плит индустриального изготовления на ширину не менее 1,0 м и поддерживаться упором-карнизом соответствующей высоты, расположенным на перекрытии галереи.
Гидроизоляция, водоотвод и дренаж
Для перекрытия галереи могут быть применены следующие виды гидроизоляции:
а) термопластичная из одного или двух армирующих слоев стеклосетчатой ткани между двумя или тремя слоями битумной мастики, наносимой механизированным способом;
б) из битумных рулонных материалов на стеклосетчатой основе с безмастичной проклейкой (один или два слоя из утяжеленных рулонных материалов на стеклооснове, приклеиваемых к основанию и между собой оплавлением их поверхности пламенем горелки);
в) оклеечная из двух - трех слоев гидроизона между слоями горячей битумной мастики;
г) оклеечная из двух слоев битуморезиновых рулонных материалов между слоями холодной битуморезиновой мастики.
Для гидроизоляции перекрытия галерей, строящихся в северной строительно-климатической зоне, рекомендуется тиоколовая гидроизоляция из двух слоев тиоколовых двух- или трехкомпонентных мастик - герметиков, между которыми размещается стеклянная сетка.
Блоки перекрытия укладываются с поперечным в низовую сторону уклоном не менее 2 %.
Гидроизоляция перекрытия должна быть покрыта защитным слоем из бетона толщиной 3 - 4 см с тем же поперечным уклоном, желательно марки не ниже марки бетона блоков перекрытия, что, в частности, будет способствовать наиболее эффективному (обычно не учитываемому расчетом) включению защитного слоя в совместную работу на изгиб с балками перекрытия.
Поверхность защитного слоя после его отвердения покрывают битумным лаком (грунтовкой), а после его высыхания - слоем горячей битумной мастики.
Для отвода воды с защитного слоя устанавливают водоотводные трубки, проходящие сквозь карнизы, располагаемые на перекрытии галереи и служащие упорами для низа амортизирующей отсыпки (см. выше).
Поверхности подпорных стен (верховых опор и фундаментов низовых опор), соприкасающихся с грунтом (кроме подошвы фундамента), следует покрывать безрулонной обмазочной гидроизоляцией, из двух слоев горячей битумной мастики.
Изолируемые поверхности перед нанесением оклеечной или обмазочной изоляции должны быть прогрунтованы битумным лаком (за 2 раза).
Для обеспечения учитываемых в расчете сил трения между грунтом и боковыми поверхностями верховых подпорных стен эти поверхности следует делать неровными.
При бетонных и железобетонных стенах это можно достичь, смещая горизонтально расположенные соседние доски опалубки относительно друг друга на 0,5 - 1,0 см.
Для обеспечения водоотвода с поверхности амортизирующей отсыпки при пересечении водотоков должно быть предусмотрено устройство бетонных лотков, перепадов, консольных водосбросов, приемных колодцев и т.п. Длина консолей водосбросов-леек назначается из условия устранения возможности попадания воды в галерею с низовой стороны.
Для отвода талых вод, стекающих с косогора и образующихся в процессе таяния занесенного внутрь галереи снега, в верховом кювете у порталов и в пределах галереи следует устраивать водоприемные колодцы с решетками. Отвод воды из колодцев должен осуществляться с помощью поперечных труб или закрытых лотков, располагаемых под проезжей частью дороги перед порталами и внутри галереи.
Для отвода грунтовых вод, стекающих сквозь боковую засыпку к фундаментам верховой опоры с верховой стороны склона, должно быть предусмотрено устройство продольного непрерывного застенного дренажа, связанного с упомянутыми предпортальными водоприемными колодцами. В пределах длинных галерей продольный застенный дренаж должен быть разгружен путем устройства поперечных дренажей, связанных с упомянутыми водоприемными колодцами внутри галереи.
На рис. 13 - 16 приведены 8 типов технических решений сборных и сборно-монолитных конструкций балочных галерей, разработанных Тбилисским филиалом Союздорпроекта для автомобильных дорог II, III, IV и V категорий [9].
Рис. 13. Галерея с Т-образными блоками перекрытия с уголковой контрфорсной верховой стеной для дорог II - III категории:
а - поперечный разрез; б - фасад; в - разрез I-I; 1 - блок перекрытия; 2 - двухконсольная насадка-прогон; 3 - колонна стойка; 4 - блок фундамента; 5 - закладные плиты; 6 - уголковый контрфорсный блок стены; 7 - блок верхней обвязки; 8 - закладной блок; 9 - блок карниза; 10 - дренажная труба
