Для выбора лучшего варианта требуется определить две группы показателей:
общерайонные, характеризующие район проектирования в целом:
номера ливневого района и группы климатических районов.
местные, характеризующие каждый бассейн в отдельности: площадь бассейна F и уклон главного лога Iл.
Амурская область относится к 4 ливневому району, и 7 группе климатического района. Площадь бассейна определяется по карте. С помощью палетки, определяется площадь в квадратных сантиметрах, а затем переводится в квадратные километры, умножая на коэффициент, зависящий от масштаба карты. Для данной карты этот коэффициент равен 0,25.
Уклон главного лога определяется по формуле:
Iл=(Hвл-Hнл)/Lл; (‰) (6.1)
где, Iл – уклон главного лога
Hвл – отметка верха лога, м
Hнл – отметка низа лога, м
Lл – длина лога, км.
На основании формулы 6.1 определяем уклон главного лога
1) Iл=(260-155)/3,75=28 (‰);
2) Iл=(250-180)/1,85=38 (‰);
3) Iл=(250-175)/2=37,5 (‰);
4) Iл=(360-285)/2,9=26 (‰).
2 Этап. Основным показателем, характеризующим количество притекающей к сооружению воды, является расход Q – количество воды, притекающее к сооружению за единицу времени. Для количественной оценки частоты повторения расходов определенной величины введен показатель вероятности превышения– это вероятность того, что данный расход будет повторяться не чаще одного раза за n лет. В практике проектирования используют понятия расчетного и максимального расходов. Расчетным называется относительно часто повторяющийся расход, на пропуск которого рассчитывается отверстие сооружения. Максимальным называется расход больший по величине, чем расчетный. На пропуск этого расхода проверяется высота насыпи по условию обеспечения безопасности движения поездов. Для железных дорог III категории за расчетный принимается расход с вероятностью превышения один раз в 100 лет, за максимальный – расход с вероятностью превышения один раз в 300 лет.
Расчетный расход Qрас определяется по номограмме ливневых расходов вероятности превышения 1% для песчаных и супесчаных грунтов. Для этого на правом графике номограммы находится значение площади бассейна F, км2, от этой точки поднимается вертикаль до пересечения с линией, соответствующей номеру ливневого района. Полученная точка переносится на ось ординат. Затем на левом графике номограммы находится значение уклона лога Iл, %, проводится вертикаль до линии, соответствующей номеру группы климатических районов. Полученная точка также переносится на ось ординат. Затем эти точки соединяют. Расход определяется по шкале расходов в месте пересечения линии, соединяющей две полученные точки. Для определения расходов при супесных грунтах используется поправочный коэффициент:
- для расчетного расхода k1%=1,00
- для максимального расхода k0,33%=1,39
Расчётный расход определяется по следующей формуле
Qрас=Qном*k1% ; (м3/с) (6.2)
где, Qрас – расчётный расход;
Qном – номинальный расход.
На основании формулы 6.2 определяем расчётный расход
1) Qрас=21*1,00=21 (м3/с);
2) Qрас=17*1,00=17 (м3/с);
3) Qрас=8*1,00=8 (м3/с);
4) Qрас=15*1,00=15 (м3/с).
Определяем максимальный расход по следующей формуле
Qmax=Qном*k0,33%; (м3/с) (6.3)
где, Qmax – максимальный расход.
На основании формулы 6.3 определяем максимальный расход
1) Qmax=21*1,39=29 (м3/с);
2) Qmax=17*1,39=24 (м3/с);
3) Qmax=8*1,39=11 (м3/с);
4) Qmax=15*1,39 (м3/с).
3 и 4 Этапы. На пересечениях железной дороги с периодическими водотоками размещают водопропускные сооружения: трубы и мосты, лотки, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи. Наиболее распространенными являются трубы и малые железобетонные мосты.
Водопропускные трубы различают по форме поперечного сечения, материалу и величине отверстия.
Различают три режима работы водопропускных труб: безнапорный, полунапорный и полунапорный.
Безнапорный – это режим, при котором входной оголовок трубы не затоплен и поток на всем протяжении имеет свободную поверхность.
Полунапорный – это режим, при котором входной оголовок трубы затоплен, но в трубе поток имеет свободную поверхность.
Напорный – это режим, при котором входной оголовок трубы затоплен и на всем протяжении труба работает полным отверстием.
Наиболее безопасным является безнапорный режим, поэтому при пропуске расчетного расхода труба должна работать в этом режиме.
При выборе типов водопропускных сооружений следует учитывать, что для удовлетворения требованиям индустриализации строительства желательно принимать минимальное число их типоразмеров, т.к. при одном типе и отверстии трубы можно варьировать числом очков, типом входного звена и оголовка.
Подбор типа и отверстия малого водопропускного сооружения производится по графикам водопропускной способности сооружений.
На оси расходов Q находится значение расчетного расхода Qрас, через эту точку проводится вертикальная линия. Пересечение этой линии с ветвями кривых водопропускной способности свидетельствует о том, что данный расход может быть пропущен трубами с данными отверстиями при различной высоте подпора. При пропуске расчетного расхода труба должна работать в режиме этого расхода. При этом для уменьшения стоимости предпочтение отдается трубам наименьших отверстий.
На следующем этапе производится проверка высоты насыпи на незатопляемость и возможность размещения сооружения данной конструкции. Проверка заключается в определении для выбранного отверстия высоты подпора, соответствующей максимальному расходу. Высота насыпи должна превышать высоту подпора не менее чем на 0,5 м. При выполнении условия, также необходимо проверить достаточность высоты насыпи по конструктивному условию. Минимальная высота насыпи для размещения труб регламентируется необходимой толщиной засыпки над сводом трубы, обеспечивающей гашение динамических нагрузок от подвижного состава. Величина такой засыпки принимается равной 1м. Если в отдельных случаях высота насыпи недостаточна для размещения водопропускного сооружения, то рассматриваются следующие мероприятия:
увеличение отверстия сооружения;
замена одноочковой трубы на двух- или трехочковую;
применение другого, более мощного типа водопропускного сооружения;
применение свайно-эстакадных мостов;
искусственное углубление русла с соответствующим понижением отметок и глубины подпертой воды;
изменение проектной линии в профиле (следует поднять проектную линию);
изменение положения трассы в плане со смещением линии в низовую сторону.
При выполнении требований к высоте насыпи в месте размещения водопропускного сооружения определяется его стоимость по графикам.
Результаты всех расчетов сводятся в ведомость водопропускных сооружений (таблицу №2)
Ведомость водопропускных сооружений
Таблица №2
| №п/п | ПоложениеИССО, пк+ | F,км2 | Iл,%0 | Qр,м3/с | Qmax,м3/с | Нн,м | Нп,м | ТипИССО | Отверстие | Стоимость,тыс.руб. |
| 1 | 3пк0+00 | 7,5 | 28,0 | 21 | 29 | 6,0 | 5,5 | ПЖБТ | 22 | |
| 2 | 6пк3+50 | 4,5 | 38 | 17 | 24 | 7,0 | 6,5 | ПЖБТ | 15 | |
| 3 | 8пк3+50 | 2,25 | 37 | 8 | 11 | 6,0 | 5,5 | ПЖБТ | 10 | |
| 4 | 19пк3+00 | 3,25 | 26 | 15 | 21 | 9,0 | 8,5 | ПЖБТ | 28 |
Для данной запроектированной трассы длиной 27,5 км подобрано семь водопропускных сооружений – это семь прямоугольных железобетонных труб с разными отверстиями. Их общая стоимость составила 175 тыс. руб.
7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КАПИТАЛЬНЫХ ВЛОЖЕНИЙ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ РАСХОДОВ
7.1 Капитальные вложения
Железные дороги – это капиталоемкая отрасль строительства. Поэтому принятие проектного решения возможно только на основе технико-экономических расчетов для оценки требуемых капитальных вложений и текущих расходов, связанных с будущей эксплуатацией проектируемой линии.
При проектировании новой линии определяем капитальные вложения, которые в общем случае необходимы для строительства всех сооружений и устройств дороги, приобретения подвижного состава, сооружения сопутствующих объектов.
Капитальные вложения определяются по следующей формуле
К=1,4(Кзр +Кис+Квс(гп)+Клин+Крп) + Кжг; (тыс.руб.) (7.1)
где, Кзр – земляные работы;
Кис – искусственные сооружения;
Квс(гп) – верхнего строения пути;
Клин – линейные устройства;
Крп – раздельные пункты;
Кжг – объекты жилищно-гражданского строительства.
Стоимость земляных работ составляет ориентировочно 20% общей строительной стоимости объектов производственного назначения. Объемы земляных работ определяются по главному пути и по раздельным пунктам по следующей формуле
Kзр=Qзр*aзр; (тыс. руб.) (7.2)
где, Qзр – профильный объем (кубатура) земляных работ по главным и станционным путям, тыс.м3;
aзр – средняя стоимость разработки 1 м3 профильной кубатуры, руб.