Конструктивные элементы насыпи требования к ним

Конструктивные элементы насыпи требования к ним

ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Верхняя часть земляного полотна (рабочий слой) — часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.

Основание насыпи — массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при низких насыпях — и ниже границы рабочего слоя.

Основание выемки — массив грунта ниже границы рабочего слоя.

КОЭФФИЦИЕНТ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА

Коэффициент уплотнения грунта — отношение плотности скелета грунта в конструкции к максимальной плотности скелета того же грунта при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733-77.

ТИПЫ БОЛОТ

Следует различать три типа болот:

I — заполненные болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 м без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта;

II — содержащие в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который может выдавливаться при некоторой интенсивности возведения насыпи высотой до 3 м, но не выдавливается при меньшей интенсивности возведения насыпи;

III — содержание в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 м выдавливается независимо от интенсивности возведения насыпи.

СТАБИЛЬНЫЕ И НЕСТАБИЛЬНЫЕ СЛОИ НАСЫПИ

Стабильные слои насыпи — слои, сооружаемые из талых или сыпучемерзлых грунтов, плотность которых в насыпи соответствует нормам табл. 22.

Нестабильные слои насыпи — слои из мерзлых или талых переувлажненных грунтов, которые в насыпи имеют плотность, не отвечающую нормам табл. 22, вследствие чего при оттаивании или длительном действии нагрузок могут возникать деформации слоя.

СЛОИ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ

Слои дорожной одежды следует подразделять:

покрытие — верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес автотранспортных средств и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов; покрытие должно обеспечивать необходимые эксплуатационные качества проезжей части; в покрытие входят также слой износа и слои с шероховатой поверхностью;

основание — часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунт земляного полотна;

дополнительные слои основания (морозозащитные, теплоизоляционные, дренирующие и др.) — слои между основанием и верхом рабочего слоя земляного полотна, обеспечивающие морозоустойчивость и дренирование дорожной одежды и верхней части земляного полотна.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Общие положения

2. Организация и безопасность движения

3. Охрана окружающей природной среды

4. Основные технические нормы и транспортно-эксплуатационные показатели

Расчетные скорости и нагрузки

Основные параметры поперечного профиля дорог

План и продольный профиль

Велосипедные дорожки и тротуары

5. Пересечения и примыкания

Пересечения и примыкания автомобильных дорог

Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами и другими коммуникациями

6. Земляное полотно

Верхняя часть земляного полотна (рабочий слой)

Земляное полотно в сложных условиях

Укрепление земляного полотна и водоотводных сооружений и специальные геотехнические конструкции

7. Дорожные одежды

Жесткие дорожные одежды

Нежесткие дорожные одежды

Дополнительные слои, укрепленные полосы обочин и разделительных полос

Материалы для дорожных одежд

8. Мосты, трубы и тоннели

9. Обустройство дорог и защитные дорожные сооружения

10. Здания и сооружения дорожной и автотранспортной служб

Приложение 1. Обязательное. Дорожно-климатические зоны СССР

Приложение 2. Обязательное. Классификация типов местности и грунтов

Приложение 3. Справочное. Элементы земляного полотна

Приложение 4. Справочное. Коэффициент уплотнения грунта

Приложение 5. Справочное. Типы болот

Приложение 6. Справочное. Стабильные и нестабильные слои насыпи

Приложение 7. Справочное. Слои дорожной одежды

Земляное полотно железной дороги и его элементы

Земляное полотно железной дороги — комплекс инженерных сооружений из грунтов, служащее основанием для верхнего строения пути. Земляное полотно обеспечивает выравнивание земной поверхности и необходимые план, профиль и устойчивость ж.-д. пути, воспринимает нагрузки от рельсошпальной решетки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя их на нижележащее природное основание.

К земляному полотну предъявляются следующие основные требования:

• оно должно быть прочным, устойчивым, надежным и долговечным;
• все поверхности земляного полотна, устройства в полосе отвода должны быть спланированы и защищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась, и был бы обеспечен максимальный ее отток в сторону или специальные водоотводные сооружения, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;
• конструкция земляного полотна должна обеспечивать минимальные расходы на ее сооружение и эксплуатацию при максимально возможной механизации производства работ.

Кроме того, земляное полотно должно быть взаимосвязанным с притрассовой автодорогой, ремонтопригодным и обеспечивать длительную эксплуатацию при пропуске современных и перспективных типов подвижного состава при максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузонапряженности.

Основные типы земляного полотна — насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки, нулевые места (сл. 4.56).

Элементы земляного полотна — основная площадка, откосы и основание (сл. 4.57). Кроме того, земляное полотно имеет сопутствующие устройства, предназначенные главным образом для сбора и (или) отвода воды: у насыпей — бермы, продольные канавы или резервы (из резервов берется грунт для возведения насыпей), у выемок — кюветы, банкеты и забанкетные канавы (для отвода воды с обреза выемки), кавальеры (для складирования лишнего грунта), нагорные канавы. Высота насыпей или глубина выемок составляет от 1-2 до 25-30 м. При больших рабочих отметках насыпи обычно заменяют виадуками, а выемки — тоннелями. Полунасыпи, полувыемки и полунасыпи-полувыемки сооружают в основном в горных районах. Основная площадка полунасыпи располагается полностью на насыпном грунте, полувыемки — на естественном грунте. В связи с тем, что у полу-насыпи-полувыемки из-за неодинаковых условий прочности полотна под обеими рельсовыми нитями трудно обеспечить устойчивость откосов насыпной части, этот тип земляного полотна применяется редко.

Земляное полотно сооружается по групповым (типовым) или индивидуальным проектам. Групповые проектные решения регламентированы нормативными документами; их применяют в основном без обоснования инженерными расчетами (сл. 4.58 — 4.66).

Индивидуальные проекты разрабатываются для земляного полотна, сооружаемого в сложных физико-географических, климатических, инженерно-геологических и эксплуатационных условиях.

Элементы земляного полотна и общие требования к нему

Основные элементы земляного полотна представлены на рис. 11.1:

Рис. 11.1. Элементы земляного полотна:
а — насыпь; б — выемка; 1 — верхняя часть земляного полотна (рабочий слой); 2 — откосные части; 3 — основание насыпи; 3¢ — основание выемки; 4 — ядро насыпи;
До — дорожная одежда; Об — обочина

верхняя часть земляного полотна 1 (рабочий слой) — зона, ограниченная по высоте снизу глубиной, равной 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м, считая от верха покрытия; для выемок, участков с нулевыми отметками или низких насыпей в рабочий слой могут попадать грунты в природном залегании с ненарушенной структурой;

откосная часть 2 — зоны, ограниченные поверхностями откосов и вертикалями, проходящими через бровки насыпей или выемок; снизу откосные зоны ограничены основанием насыпи или выемки;

ядро насыпи 4 — зона, расположенная ниже рабочего слоя и ограниченная снизу основанием насыпи, а с боков — вертикалями, проходящими через бровки насыпи;

основание насыпи 3 — зона, расположенная под насыпью в пределах естественной грунтовой толщи; мощность основания, принимаемую в расчет, устанавливают в зависимости от инженерно-геологических условий, в частности — от свойств грунтов, но не менее ширины насыпи по низу;

основание выемки 3′ — зона, расположенная ниже нижней границы рабочего слоя; мощность основания, учитываемую при проектировании, устанавливают в зависимости от инженерно-геологических особенностей грунтового массива и может достигать размера, равного заложению откоса.

В состав земляного полотна входят также система поверхностного водоотвода (лотки, кюветы, канавы) и различного типа специальные удерживающие и поддерживающие конструкции, предназначенные для обеспечения устойчивости самого земляного полотна или склонов, на которых оно расположено.

Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и стабильным, т.е. его элементы не должны разрушаться или давать деформации, недопустимые с точки зрения нормальных условий эксплуатации дороги с учетом условий и срока ее службы.

Для обеспечения устойчивости различных элементов земляного полотна предусматривают соответствующие мероприятия, отвечающие механизму нарушения прочности и устойчивости данного элемента. В число таких мероприятий входят: соответствующий выбор грунтов для насыпей; обеспечение правильного расположения и требуемой степени уплотнения грунта; защита грунта от источников увлажнения устройством дренажей, гидроизоляции и т.д.; защита от опасных температурных воздействий, от эрозии, волновых воздействий, правильного назначения геометрических параметров, конструкции поперечного сечения, а также высоты насыпей и глубины выемок. Указанные мероприятия необходимо проводить комплексно с учетом местных условий, а также категории дороги, типа дорожной одежды и др.

Земляное полотно устраивают в виде насыпей или в выемках. Высоту насыпей и глубину выемок определяют в результате проектирования продольного профиля. Наиболее рациональное решение при сложном рельефе получают при проектировании продольного профиля совместно с земляным полотном.

При назначении конструкции земляного полотна учитывают категорию дороги, тип дорожной одежды, высоту насыпи или глубину выемки, свойства грунтов, используемых в земляном полотне, особенности инженерно-геологических условий того или иного участка дороги (характер и условия залегания грунтов, наличие подземных и поверхностных вод, возможное влияние опасных геологических процессов и т.д.), комплекс природных особенностей района строительства. Кроме того, учитывают условия производства работ (сезонность, наличие строительной техники, сроки производства работ и т.д.), а также опыт эксплуатации дорог в данном районе.

Геометрическая форма земляного полотна и его конструкция должны способствовать незаносимости дороги снегом, безопасности движения, а также отвечать эстетическим и экологическим требованиям.

При проектировании применяют либо типовые конструкции земляного полотна либо индивидуальные решения. В ряде случаев используют типовые конструкции с индивидуальной привязкой, при которой уточняют некоторые параметры (например, осадку основания насыпи и т.д.). Для типовых решений головные проектные организации разрабатывают альбомы типовых конструкций.

Индивидуальные решения или индивидуальную привязку типовых решений осуществляют во всех случаях, когда необходимы проверка устойчивости откосов или склона, на котором расположено земляное полотно, оценка устойчивости или деформаций основания насыпи, учет возможных осадок за счет доуплотнения во времени слоев грунта самой насыпи, меры по защите земляного полотна от опасных геологических процессов, специальный учет неблагоприятных свойств особых грунтов, в случаях применения нетрадиционных конструктивных мер и т.д.

Для насыпей такие решения необходимы в следующих случаях:

при их высоте более 12 м;

на участках временного подтопления, а также при пересечении постоянных водотоков и водоемов;

при наличии слабых оснований или оснований, сложенных просадочными грунтами;

на болотах глубиной более 4 м при применении выторфовывания;

на болотах при поперечном уклоне минерального дна болота более 1:10;

при использовании в насыпях грунтов повышенной влажности; при недостаточном возвышении земляного полотна над уровнем грунтовых или поверхностных вод (низкие насыпи и так называемые «нулевые места»);

при применении конструкции земляного полотна со специальными прослойками (термоизолирующими, гидроизолирующими, армирующими и т.д.) или при специальном поперечном профиле (откосы повышенной крутизны, сложный поперечный профиль и т.п.);

при использовании в насыпи грунтов особых разновидностей.

Индивидуальные решения для выемок применяют:

при глубине выемок более 12 м в нескальных и 16 м в скальных грунтах при благоприятных инженерно-геологических условиях;

при слоистой толще с наклоном пластов в сторону проезжей части;

в случае наличия водоносных горизонтов в основании выемки или водоносных горизонтов, вскрываемых выемкой;

при глинистых грунтах с коэффициентом консистенции более 0,5;

при глубине выемок более 6 м в глинистых и пылеватых грунтах в районах избыточного увлажнения и сезонного промерзания;

в глинистых и скальных размягчаемых грунтах, теряющих прочность под воздействием погодно-климатических факторов;

в набухающих грунтах при опасности их увлажнения.

Наряду с этим индивидуальные решения применяют также во всех случаях сооружения земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях: на косогорах круче 1:3, при наличии или возможности развития опасных геологических процессов (оползни, обвалы, карст, осыпи, сели, снежные лавины, наледи, вечная мерзлота или подземный лед и т.д.).

Индивидуально проектируют также земляное полотно, сооружаемое взрывными методами и средствами гидромеханизации.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2018 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

1.2.2. Конструктивные элементы земляного полотна

Поперечным профилем земляного полотна называется поперечный раз­рез земляного полотна вертикальной плоскостью, перпендикулярной его продольной оси.

Поперечные профили земляного полотна характеризуются шириной ос­новной площадки, крутизной откосов, расположением водоотводных уст­ройств, высотой насыпи и глубиной выемки.

Часть поверхности земляного полотна, на которую укладывается верхнее стро­ение пути, называется основной площадкой (рис. 1.14) Пересечение основной площадки с откосом — бровка земляного полотна. Расстояние между бровками называется шириной основной площадки. Ширина основной площадки прини-

мается по нормам СНиП 32-01-95 и СТН Ц-01-95 Министерства путей сообще­ния Российской Федерации в зависимости от категории железнодорожной ли­нии и представлена в табл. 1.3.

Ширина основной площадки включают в себя обочины, которые пред­назначены для удобства выполнения путевых работ (на ней размещают инструмент, необходимые детали верхнего строения пути, расставляют сиг­налы и путевые знаки). Минимальная ширина обочины — 0,5 м.

В кривых участках пути земляное полотно уширяется с наружной сторо­ны кривой в связи с необходимостью устройства возвышения наружного рельса за счет увеличения высоты и ширины балластного слоя. Например, при радиусе кривой R = 3000 м ширина основной площадки увеличивается с наружной стороны кривой на 0,20 м и при R — 600 м на 0,5 м.

Поперечное очертание основной площадки однопутной линии в недре-нирующих грунтах имеет форму трапеции (рис. 1.14, б) с шириной поверху 2,3 м и высотой 0,15м, а двухпутной — в виде треугольника с высотой 0,20 м и основанием, равным ширине основной площадки (рис. 1.14, а). Верхняя часть земляного полотна, ограниченная основной площадкой и стягиваю­щей ее прямой, называется сливной призмой; она необходима для стока воды, проникающей к земляному полотну через балластный слой.

Трапецеидальное очертание основной площадки земляного полотна на однопутных участках устраивают для отвода поверхностной воды, чтобы избежать проникновения ее в земляное полотно. Горизонтальная часть ос­новной площадки делается короче шпал, благодаря чему обеспечивается сток воды в стороны их концов.

При сооружении земляного полотна в скальных или песчаных грунтах основ­ную площадку устраивают горизонтальной (рис. 1.14, в, г).

Проектная бровка земляного полотна, сооружаемого из скальных, круп­нообломочных, а также песчаных дренирующих грунтов, выше профильной

ности; выемка (рис. 1.15, 6) — основная площадка земляного полотна ниже поверхности земли; полунасыпь (рис. 1.15, в) и полувыемка (рис. 1.15, г) — основная площадка с одной стороны совпадает с земной поверхностью, а с другой выше или ниже ее; полунасыпь-полувыемка (рис. 1.15, д) — основная площадка с одной стороны выше, а с другой ниже поверхности земли и ну­левое место (рис. 1.15, е) — основная площадка расположена на уровне земной поверхности. Наиболее распространены на железных дорогах на­сыпи и выемки. Нулевые места неизбежны при переходе из выемки в на­сыпь, » других случаях они недопустимы, т.к. подвержены снежным зано­сам и поэтому при проектировании продольного профиля линии, их стремятся заменять насыпями.

Крутизна наклонов боковых поверхностей — откосов насыпей и выемок — зависит от их высоты или глубины и свойств грунта. Чем прочнее грунт, тем круче могут быть откосы. Крутизна откоса измеряется тангенсом угла а на­клона откоса к горизонту, т.е. равна отношению вертикальной проекции h от­коса (рис. 1.14) к его горизонтальной проекции а (заложению) tg a = Л/а. Если высоту откоса h принять за единицу, а величину заложения откоса а выразить числом этих единиц п, получим показатель крутизны откоса 1:и. Откос имеет одинарную крутизну, если п = 1, полуторную крутизну, если п =1,5.

При проектировании земляного полотна применяют типовые поперечные про­фили для участков с простыми инженерно-геологическими и топографическими условиями, которые приведены в альбомах «Поперечные профили земляного по­лотна железных дорог колеи 1520 мм», «Новые железные дороги», «Вторые пути».

Групповые поперечные профили разрабатывают для применения на ряде участков со сложными и многократно повторяющимися инженерно-геоло­гическими условиями.

Поперечные профили земляного полотна, разработанные по специаль­ным проектам для условий, в которых типовые и групповые поперечные профили неприменимы, называют индивидуальными. По индивидуальным проектам сооружают:

насыпи высотой более 12 м и выемки глубиной более 12 м;

выемки и насыпи на косогорах круче 1:3;

земляное полотно в местах с активными склоновыми процессами;

на участках с наличием снежных лавин, оползней, обвалов, селей;

насыпи на слабых основаниях;

на участках с развитием естественных или искусственных подземных полостей (карсты, горные выработки);

земляное полотно в местах пересечения его трубопроводами;

земляное полотно в районах с высокой сейсмичностью (7 и более бал­ лов) и др. неблагоприятных условиях.

Назначение земляного полотна и требования, предъявляемые к нему

Земляное полотно

Земляное полотно — это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно вос­принимает нагрузки от подвижного состава и верхнего строения пути и пере­дает их на основание. Земляное полотно выравнивает земную поверхность в пределах железнодорожной трассы для придания пути необходимого плана и профиля. От надежности земляного полотна зависят и скорости движения поездов, и масса поездов, и пропускная и провозная способность линий.

Земляное полотно работает в сложных условиях, так как подвергается значительной поездной нагрузке и влиянию природных факторов. От цело­стности и состояния земляного полотна зависит исправность всего желез­нодорожного пути. Чтобы земляное полотно исправно служило, к нему предъявляются следующие основные требования:

— прочность — способность выдерживать нагрузку от подвижного со­става (передаваемую через верхнее строение) без разрушений;

— устойчивость — неизменность своей формы и положения, как от пере­
даваемой нагрузки, так и от влияния природно-климатических воздействий;

— надежность и долговечность.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздей­ствий предусматривается комплекс различных защитных, водоотводных и укрепительных сооружений.

Земляное полотно должно удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:

— обеспечивать длительную эксплуатацию с минимальными отказами при
пропуске современных (и перспективных) типов подвижного состава при
максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузонапряженно­
сти железной дороги;

— быть равнонадежным независимо от применяемых грунтов.

Кроме того, при проектировании земляного полотна должны учитываться вопросы максимальной сохранности ценных земель и нанесения минималь­ного ущерба природной среде.

Земляное полотно обычно сооружают из местных или привозных грун­тов, обладающих различными физико-техническими характеристиками (плотностью, пористостью, влажностью и др.), от которых зависят стабиль­ность и долговечность сооружений земляного полотна.

Грунты для земляного полотна.Для отсыпки насыпей наиболее жела­тельны скальные, крупнообломочные грунты (щебенистые, галечниковые, гравийные) и песчаные, которые обладают высокой несущей способностью, хорошо пропускают воду, не изменяют своих свойств при увлажнении. Грун­ты основания земляного полотна чаще представлены глиной, песком, супе­сью и суглинками. И земляное полотно в основном сооружается именно из таких грунтов и в таких грунтах.

При возведении насыпей используются грунты: скальные, песчаные, гра­вийные, глинистые.

К скальным грунтам относят грунты, получаемые посредством разруше­ния скальных пород — изверженных, метаморфических и осадочных с же­сткими связями между зернами, залегающие в естественных условиях в виде сплошного или трещиноватого массива. Перед разработкой и укладкой в насыпь такие грунты предварительно разрыхляются.

Песчаные грунты представляют собой продукт выветривания горных пород. Они обладают хорошей способностью пропускать воду и являются хорошим материалом для сооружения земляного полотна и как основание земляного полотна.

Глинистые грунты имеют в большом количестве очень малые размеры частиц чешуйчатой формы. Толщина частиц в десятки раз меньше их дру­гих размеров, поэтому они обладают большой суммарной поверхностью в единице объема, достигающей нескольких квадратных метров на 1 сч 3 грун­та. Этим определяется большая влагоемкость грунта. В сухом состоянии такие грунты обладают высокой несущей способностью, но при увлажне­нии сцепление частиц постепенно утрачивается и грунт становится плас­тичным, деформирующимся при незначительном силов^ м воздействии. Грунт плохо пропускает воду, а при замерзании подвергается неравномер­ному пучению.

Для возведения насыпей разрешается использовать все грунты, кроме глинистых избыточно увлажненных или избыточно засоленных, сильно на­бухающих, заторфованных, а также жирных глин, торфов, ила, гипса, мела.

Грунты, которые пропускают через себя воду, не разрушаясь и не теряя при этом своей прочности, называются дренирующими. Грунты, не пропус­кающие или поглощающие воду, — недренирующими. К дренирующим грун­там относятся крупнообломочные, гравийные, крупно- и среднезернистые пески; к слабодренирущим — мелкозернистые пески; к недренирующим — глинистые грунты.

Для обеспечения надежности конструкции земляного полотна производится уплотнение грунтов в насыпях и, в необходимых случаях, в выемках под основ­ной площадкой, на нулевых местах и в основаниях насыпей. Грунты насыпей послойно уплотняются специальными грунтоуплотняющими машинами.

Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 3690 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

4.1 Основные элементы дорожных конструкций

Рис.30. Элементы автомобильной дороги: 1 — поверхность земли, 2 — выемка, 3 — насыпь, 4 — откос насыпи, 5 — ось дороги, 6 — проезжая часть, 7 — обочина, 8 — бровка насыпи, 9 — дно кювета, 10 — внешний откос кювета, — бровка кювета, 12 — обрез.

4.1.1 Земляное полотно Конструкции земляного полотна

Земляное полотно является одним из основных элементов автомобильной дороги. От его состояния в большой степени зависят эксплуатационные качества дороги. Хорошее состояние земляного полотна достигается правильным выбором конструкции, устройством надежного водоотвода, своевременным устранением повреждений полотна и водоотводных сооружений, т. е. обеспечивается на стадиях проектирования дороги и ее эксплуатации. К нему относятся устройства и сооружения, предназначенные для отвода поверхностных и грунтовых вод.

Конструкция земляного полотна зависит от категории дороги, типа дорожной одежды, природных условий и необходимости обеспечения движения транспортных средств с высокими расчетными скоростями.

Рис.31 Типы земляного полотна: 1 – насыпь; 2 – выемка; 3 — полунасыпь; 4 — полувыемка; 5 – полунасыпь – полувыемка; 6 – нулевое место.

Земляное полотно (рис. 31) образуется в поперечном сечении из насыпей и выемок.

Необходимость этих элементов определяется рельефом местности, на которой сооружается дорога. Когда дорога должна проходить выше уровня земли, грунт подсыпают, т.е. сооружают насыпь (рис. 32, а, б). В случае повышения уровня земли над дорогой слой земли снимают — делают выемку (рис. 32, в). К выемкам относятся также каналы, траншеи, водоотводные канавы. В местностях, имеющих значительный уклон в поперечном сечении (на косогорах), одна часть дороги может оказаться в выемке, а другая — в насыпи. Такое земляное сооружение называют полувыемкой — полунасыпью (рис. 32, г).

Если для устройства насыпи не хватает грунта, взятого из боковых канав, используют резервы 2 (см. рис. 32, б).

При разработке выемок грунт вывозят в насыпи, однако при избытке этого грунта насыпают кавальеры — насыпи геометрически правильной формы. Располагают кавальеры 4 чаще на обрезах с низовой стороны выемки.

Для ограждения земляного полотна от притока воды из вышерасположенных мест прорезают водоотводные нагорные канавы 5.

Рис. 32. Поперечные профили земляного полотна: а — насыпь в нулевых отметках, б — насыпь из боковых резервов, в — выемка, г — полувьгемка — полунасыпь; 1 — насыпь, 2 — резерв, 3 — банкет, 4 — кавальер, 5 — нагорная канава.

Требования к конструкции земляного полотна

Конструкции земляного полотна разрабатывают на основе данных о рельефе местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условиях, руководствуясь типовыми поперечными профилями, технологическими указаниями и нормами.

Конструкция земляного полотна должна сохранять прочность и устойчивость при многократных проездах транспортных средств, воздействиях атмосферы и других природных явлениях. На протяжении всего срока службы дороги геометрическая форма земляного полотна должна оставаться неизменной. Основными параметрами конструкции земляного полотна являются ширина, высота насыпи или глубина выемки, крутизна откосов, уклоны поверхности (рис. 33,34).

Рис. 33. Конструкции земляного полотна в поперечном профиле на участках насыпей:

а — высотой до 2 м; б- высотой до 2 м с боковыми резервами; в — высотой от 2 до 6 м; г — высотой от 6 до 12 м.

А — ширина возводимого земляного полотна; В — ширина дорожного полотна; b — ширина проезжей части

При наличии неблагоприятных условий земляное полотно возводят по индивидуальным проектам. К таким условиям относят: насыпи высотой более 12 м; выемки глубиной более 12 м; наличие слабых грунтов в основании насыпей или болота глубиной более 4 м; расположение дороги на оползневых склонах, при использовании избыточно засоленных грунтов, в случаях если дорога может быть подвержена воздействию селевых потоков, камнепадов, снежных лавин и других явлений.

С целью увеличения устойчивости земляного полотна, сокращения объемов работ и уменьшения занимаемой территории применяют конструкции с армированным земляным полотном. К тому же армирование повышает модуль упругости грунта в 1,5 — 2 раза. Для армирования применяют геосинтетические и металлические сетки и решетки, а также нетканые синтетические материалы.

Конструкция земляного полотна подвергается динамическому действию транспортных средств и статическому воздействию расположенных выше масс грунта и дорожной одежды. Кроме нагрузок на грунты воздействуют еще погодно-климатические факторы, которые вызывают процессы попеременного увлажнения-высыхания и замерзания-оттаивания. Во время этих процессов изменяются физико-механические свойства грунтов и, в частности, прочность, модуль упругости, сцепление, сдвигоустойчивость. Особенность конструкций земляного полотна состоит в том, что напряжения в грунтах, возникающие от действия транспортных средств, с глубиной быстро затухают, в то время как от расположенных выше масс грунта возрастают (рис. 35). Значительные напряжения от проезжающих автомобилей возникают в верхней части насыпей, в так называемой динамически активной зоне, глубиной 0,6-1,0 м от поверхности покрытия.

Рис. 34. Конструкции земляного полотна в поперечном профиле на участках выемок:

а — глубиной до 5 м на снегозаносимых участках; б — глубиной до 12 м с безоткосными полками

Рис. 35. Изменение удельной нагрузки по глубине

На верхнюю часть земляного полотна в большей степени воздействуют погодно-климатические факторы, вызывая существенные изменения свойств грунта. В земляное полотно проникает часть влаги при выпадении атмосферных осадков и стоке поверхностных вод, а также в результате капиллярного поднятия влаги при наличии грунтовых вод. Интенсивность изменения количества влаги в грунте земляного полотна зависит от вида грунта, количества атмосферных осадков, продолжительности увлажнения поверхностными или грунтовыми водами и от температурного режима.

В результате замерзания и оттаивания грунтов, из-за неравномерного накопления влаги может происходить неравномерное поднятие дорожной одежды. Воздействие природных факторов на земляное полотно в разных климатических районах существенно отличается. В северных районах, где близко к поверхности расположены вечномерзлые грунты и промерзание происходит наиболее быстро (10-16 см/сут), миграция влаги в период замерзания незначительна. Это вызывает небольшое морозное пучение грунта. В южных районах, где грунтовые воды залегают глубоко, увлажнение грунта может происходить главным образом за счет атмосферных осадков или поступления влаги из оросительных систем. Благодаря короткому зимнему периоду и небольшим температурам в этих районах, как правило, не происходит морозное пучение и разуплотнение грунта, не наблюдается переувлажнение и потеря прочности грунтов. Однако в отдельных случаях при неблагоприятном сочетании атмосферных явлений пучение возможно. Наиболее неблагоприятными для земляного полотна являются средние климатические условия, зоны избыточного увлажнения, для которых характерны сравнительно длительные зимние периоды. Осенний дождливый период с последующим медленным промерзанием создает наиболее благоприятные условия для влагонакопления и морозного пучения грунтов.

Прочность и устойчивость земляного полотна достигается ограничениями максимальной крутизны откосов в зависимости от высоты насыпей и глубины выемок, отводом поверхностных вод, необходимым возвышением бровки над уровнем поверхностных и грунтовых вод, посредством послойного уплотнения насыпных грунтов, укреплением откосов насыпей и выемок для предохранения от оползения, размыва и развеивания ветром.

Геометрическая форма и конструкция земляного полотна должны способствовать безопасному движению и смягчать последствия при аварийных съездах автомобилей с дороги. Параметры поперечного профиля должны обеспечивать минимальную заносимость дороги снегом или песком. При выборе конструкций земляного полотна следует стремиться к тому, чтобы занимать по возможности минимальную территорию, не нарушать естественный ландшафт, способствовать визуальной привлекательности и отвечать экологическим требованиям.

Конструктивные элементы насыпи требования к ним

1.2. Земляное полотно ж/д пути

1.2.1. Назначение земляного полотна и требования, предъявляемые к нему

Земляное полотно — это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно вос­ принимает нагрузки от подвижного состава и верхнего строения пути и пере­ дает их на основание. Земляное полотно выравнивает земную поверхность в пределах железнодорожной трассы для придания пути необходимого плана и профиля. От надежности земляного полотна зависят и скорости движения поездов, и масса поездов, и пропускная и провозная способность линий.

Земляное полотно работает в сложных условиях, так как подвергается значительной поездной нагрузке и влиянию природных факторов. От цело­стности и состояния земляного полотна зависит исправность всего желез­ нодорожного пути. Чтобы земляное полотно исправно служило, к нему предъявляются следующие основные требования:

— прочность — способность выдерживать нагрузку от подвижного со­ става (передаваемую через верхнее строение) без разрушений;

— устойчивость — неизменность своей формы и положения, как от пере­
даваемой нагрузки, так и от влияния природно-климатических воздействий;

— надежность и долговечность.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздей­ствий предусматривается комплекс различных защитных, водоотводных и укрепительных сооружений.

Земляное полотно должно удовлетворять следующим эксплуатационным требованиям:

— обеспечивать длительную эксплуатацию с минимальными отказами при
пропуске современных (и перспективных) типов подвижного состава при
максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузонапряженно­
сти железной дороги;

— быть равнонадежным независимо от применяемых грунтов.

Кроме того, при проектировании земляного полотна должны учитываться вопросы максимальной сохранности ценных земель и нанесения минималь­ ного ущерба природной среде.

Земляное полотно обычно сооружают из местных или привозных грун­ тов, обладающих различными физико-техническими характеристиками (плотностью, пористостью, влажностью и др.), от которых зависят стабиль­ ность и долговечность сооружений земляного полотна.

Грунты для земляного полотна. Для отсыпки насыпей наиболее жела­ тельны скальные, крупнообломочные грунты (щебенистые, галечниковые, гравийные) и песчаные, которые обладают высокой несущей способностью, хорошо пропускают воду, не изменяют своих свойств при увлажнении. Грун­ ты основания земляного полотна чаще представлены глиной, песком, супе­ сью и суглинками. И земляное полотно в основном сооружается именно из таких грунтов и в таких грунтах.

При возведении насыпей используются грунты: скальные, песчаные, гра­ вийные, глинистые.

К скальным грунтам относят грунты, получаемые посредством разруше­ ния скальных пород — изверженных, метаморфических и осадочных с же­ сткими связями между зернами, залегающие в естественных условиях в виде сплошного или трещиноватого массива. Перед разработкой и укладкой в насыпь такие грунты предварительно разрыхляются.

Песчаные грунты представляют собой продукт выветривания горных пород. Они обладают хорошей способностью пропускать воду и являются хорошим материалом для сооружения земляного полотна и как основание земляного полотна.

Глинистые грунты имеют в большом количестве очень малые размеры частиц чешуйчатой формы. Толщина частиц в десятки раз меньше их дру­ гих размеров, поэтому они обладают большой суммарной поверхностью в единице объема, достигающей нескольких квадратных метров на 1 сч 3 грун­ та. Этим определяется большая влагоемкость грунта. В сухом состоянии такие грунты обладают высокой несущей способностью, но при увлажне­нии сцепление частиц постепенно утрачивается и грунт становится плас­ тичным, деформирующимся при незначительном силов^ м воздействии. Грунт плохо пропускает воду, а при замерзании подвергается неравномер­ ному пучению.

Для возведения насыпей разрешается использовать все грунты, кроме глинистых избыточно увлажненных или избыточно засоленных, сильно на­бухающих, заторфованных, а также жирных глин, торфов, ила, гипса, мела.

Грунты, которые пропускают через себя воду, не разрушаясь и не теряя при этом своей прочности, называются дренирующими. Грунты, не пропус­ кающие или поглощающие воду, — недренирующими. К дренирующим грун­ там относятся крупнообломочные, гравийные, крупно- и среднезернистые пески; к слабодренирущим — мелкозернистые пески; к недренирующим — глинистые грунты.

Для обеспечения надежности конструкции земляного полотна производится уплотнение грунтов в насыпях и, в необходимых случаях, в выемках под основ­ ной площадкой, на нулевых местах и в основаниях насыпей. Грунты насыпей послойно уплотняются специальными грунтоуплотняющими машинами.

1.2.2. Конструктивные элементы земляного полотна ж/д пути

Поперечным профилем земляного полотна называется поперечный раз­ рез земляного полотна вертикальной плоскостью, перпендикулярной его продольной оси.

Поперечные профили земляного полотна характеризуются шириной ос­ новной площадки, крутизной откосов, расположением водоотводных уст­ ройств, высотой насыпи и глубиной выемки.

Часть поверхности земляного полотна, на которую укладывается верхнее стро­ ение пути, называется основной площадкой (рис. 1.14) Пересечение основной площадки с откосом — бровка земляного полотна. Расстояние между бровками называется шириной основной площадки. Ширина основной площадки прини- мается по нормам СНиП 32-01-95 и СТН Ц-01-95 Министерства путей сообще­ ния Российской Федерации в зависимости от категории железнодорожной ли­ нии и представлена в табл. 1.3.

Ширина основной площадки включают в себя обочины, которые пред­ назначены для удобства выполнения путевых работ (на ней размещают инструмент, необходимые детали верхнего строения пути, расставляют сиг­ налы и путевые знаки). Минимальная ширина обочины — 0,5 м.

В кривых участках пути земляное полотно уширяется с наружной сторо­ ны кривой в связи с необходимостью устройства возвышения наружного рельса за счет увеличения высоты и ширины балластного слоя. Например, при радиусе кривой R = 3000 м ширина основной площадки увеличивается с наружной стороны кривой на 0,20 м и при R — 600 м на 0,5 м.

Поперечное очертание основной площадки однопутной линии в недре- нирующих грунтах имеет форму трапеции (рис. 1.14, б) с шириной поверху 2,3 м и высотой 0,15м, а двухпутной — в виде треугольника с высотой 0,20 м и основанием, равным ширине основной площадки (рис. 1.14, а). Верхняя часть земляного полотна, ограниченная основной площадкой и стягиваю­ щей ее прямой, называется сливной призмой; она необходима для стока воды, проникающей к земляному полотну через балластный слой.

Трапецеидальное очертание основной площадки земляного полотна на однопутных участках устраивают для отвода поверхностной воды, чтобы избежать проникновения ее в земляное полотно. Горизонтальная часть ос­ новной площадки делается короче шпал, благодаря чему обеспечивается сток воды в стороны их концов.

При сооружении земляного полотна в скальных или песчаных грунтах основ­ ную площадку устраивают горизонтальной (рис. 1.14, в, г).

Проектная бровка земляного полотна, сооружаемого из скальных, круп­нообломочных, а также песчаных дренирующих грунтов, выше профильной

ности; выемка (рис. 1.15, 6) — основная площадка земляного полотна ниже поверхности земли; полунасыпь (рис. 1.15, в) и полувыемка (рис. 1.15, г) — основная площадка с одной стороны совпадает с земной поверхностью, а с другой выше или ниже ее; полунасыпь-полувыемка (рис. 1.15, д) — основная площадка с одной стороны выше, а с другой ниже поверхности земли и ну­ левое место (рис. 1.15, е) — основная площадка расположена на уровне земной поверхности. Наиболее распространены на железных дорогах на­ сыпи и выемки. Нулевые места неизбежны при переходе из выемки в на­ сыпь, » других случаях они недопустимы, т.к. подвержены снежным зано­ сам и поэтому при проектировании продольного профиля линии, их стремятся заменять насыпями.

Крутизна наклонов боковых поверхностей — откосов насыпей и выемок — зависит от их высоты или глубины и свойств грунта. Чем прочнее грунт, тем круче могут быть откосы. Крутизна откоса измеряется тангенсом угла а на­ клона откоса к горизонту, т.е. равна отношению вертикальной проекции h от­коса (рис. 1.14) к его горизонтальной проекции а (заложению) tg a = Л/а. Если высоту откоса h принять за единицу, а величину заложения откоса а выразить числом этих единиц п, получим показатель крутизны откоса 1:и. Откос имеет одинарную крутизну, если п = 1, полуторную крутизну, если п =1,5.

При проектировании земляного полотна применяют типовые поперечные про­ фили для участков с простыми инженерно-геологическими и топографическими условиями, которые приведены в альбомах «Поперечные профили земляного по­ лотна железных дорог колеи 1520 мм», «Новые железные дороги», «Вторые пути».

Групповые поперечные профили разрабатывают для применения на ряде участков со сложными и многократно повторяющимися инженерно-геоло­гическими условиями.

Поперечные профили земляного полотна, разработанные по специаль­ным проектам для условий, в которых типовые и групповые поперечные профили неприменимы, называют индивидуальными. По индивидуальным проектам сооружают:

— насыпи высотой более 12 м и выемки глубиной более 12 м;

— выемки и насыпи на косогорах круче 1:3;

— земляное полотно в местах с активными склоновыми процессами;

— на участках с наличием снежных лавин, оползней, обвалов, селей;

— насыпи на слабых основаниях;

— на участках с развитием естественных или искусственных подземных
полостей (карсты, горные выработки);

— земляное полотно в местах пересечения его трубопроводами;

— земляное полотно в районах с высокой сейсмичностью (7 и более бал­
лов) и др. неблагоприятных условиях.

1.2.3. Поперечные профили насыпей

Типовой поперечный профиль насыпи из крупных супесей, мелких и пы-леватых песков и легковыветривающихся скальных пород выполняется в со­ ответствии с рис. 1.16, а. Типовой поперечный профиль насыпи из крупно-

обломочных грунтов и из песков гравелистых, крупных и средней крупности показан на рис. 1.16, б. Полоса земли под насыпью является ее основанием.

При сооружении насыпи из глинистых грунтов для усиления верхней час­ ти земляного полотна предусматривают устройство под балластом защит­ ного слоя из дренирующего грунта (или из дренирующего грунта с геотек­ стильными материалами) (рис. 1.17). Толщина защитного слоя под балластной призмой устанавливается расчетом в зависимости от вида грунта земляного полотна и категории железнодорожной линии, но не менее 0,8 м для суглин­ков и глин и 0,5 м — для супесей.

Откосы насыпи могут быть однообразной крутизны и ломаной формы с переменной крутизной. Типовые поперечные профили насыпей из глинис-

тых грунтов, мелких и пылеватых песков должны иметь откосы при высоте насыпи до 12 м — в верхней части не круче 1:1,5, а в нижней части при высо­те более 6 м — не круче 1:1,75.

По обеим сторонам насыпи устраивают бермы, полосы земли между отко­ сом насыпи и водоотводной канавой или резервом. Назначение бермы — за­ щитить подошву насыпи от воздействия воды, текущей по канаве или резерву, и обеспечить возможный проход строительных машин. Ширину бермы прини­ мают не менее 3 м и не менее 7,10 м — со стороны будущего второго пути.

За бермами устраивают резервы или канавы, которые собирают поверх­ ностные воды и отводят в пониженные места или к искусственным сооруже­ ниям. Дну резервов и канав придают продольный уклон не менее 0,003. Глу­бина канавы должна быть не менее 0,6 м. Резервам придают поперечный уклон не менее 0.02 при ширине резерва до 10 м, дно резерва делают одно­скатным, при ширине более 10 м — двускатным. Откосы резервов и водоот­водных канав должны быть не круче 1:1,5.

При сооружении насыпи на косогоре для повышения устойчивости в ос­ новании насыпи устраивают уступы (рис. 1.18).

При сооружении второго пути уширяют существующую насыпь также с устройством уступов (рис. 1.19).

1.2.4. Поперечные профили выемок

Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м в супесях круп­ных, а также в мелких и пылеватых песках представлен на рис. 1.20. Для сбора и отвода поверхностной воды с откосов выемки служат кюветы, ко­ торые располагаются по обе стороны от основной площадки земляного по­ лотна. Размеры кюветов: глубина — 0,60 м, ширина по дну — 0,40 м, с отко­сами 1:1,5. Грунт из выемки, не использованный для сооружения насыпи, отсыпают за откосом выемки в виде призмы, называемой кавальером. Ка­ вальеры закладывают на расстоянии не менее 5 м от бровки откоса выемки.

Если площадка между откосом выемки и кавальером имеет уклон з сто­ рону выемки, то для предотвращения стекания воды в выемку, на этой пло­ щадке устраивают небольшую присыпку, называемую банкетом, а за ним располагают забанкетную канаву. Продольный уклон этой канавы прини­ мают не менее 0,005, а глубину не менее 0,3 м. Крутизна откосов кавальеров и банкетов должна быть не круче 1:1,5. С нагорной стороны выемки устра­ ивают нагорную канаву для сбора воды с прилегающей местности и отвода ее от пути. Размер нагорной канавы: высота — 0,60 м, глубина — 0,60 м, откосы 1:1,5. Продольный уклон нагорной канавы принимают не менее 0,003.

Для стока воды с низовой стороны от выемки кавальер отсыпают с разры­вами шириной понизу не менее 1 м через каждые 50 м.

При сооружении выемки в глинистых грунтах предусматривают устрой­ ство под балластной призмой защитного слоя из дренирующих грунтов (или в комбинации дренирующего грунта и геотекстиля) (рис. 1.21). Толщина за­ щитного слоя так же, как при сооружении насыпей, принимается на основа­ нии расчетов, но не менее 0,8 м для суглинков и глин, 0,5 м — для супесей.

1.2.5. Поперечные профили земляного полотна на ж/д станциях

Ширина земляного полотна на раздельных пунктах зависит от числа путей и ширины междупутий (расстояний между осями смежных путей). Расстояние от оси крайнего пути до бровки земляного полотна принимают равным поло­вине ширины основной площадки однопутной линии, приведенной в табл. 1.3.

Поперечный профиль основной площадки земляного полотна принимают, в зависимости от числа путей, типа станции, рода грунта и климатических усло­ вий односкатным, двускатным и пилообразным (рис. 1.22). Скатам придают поперечный уклон в сторону водоотводных устройств.

Односкатное земляное полотно применяется на разъездах и промежуточ­ных станциях с небольшим числом путей, двускатное — на обгонных пунктах и станциях двухпутных линий и в больших отдельных парках. Пилообразный профиль применяется на крупных станциях: сортировочных, участковых, пас-

сажирских и др. В междупутьях с пониженными отметками укладывают зак­ рытые продольные водоотводы — лотки, дренажи.

Поперечные уклоны основной площадки принимают 0,008—0,01 при су­песях, песках и других дренирующих грунтах; 0,01—0,02 при суглинках и гли­ нах в зависимости от интенсивности осадков в данной местности. Крутизну откосов насыпей и выемок принимают по тем же нормам, что и на перегонах. Размещать резервы и кавальеры в пределах раздельных пунктов, в местах рас­ положения зданий и переездов не допускается.

Число путей на одном скате принимают:

— при скальных, крупнообломочных и песчаных грунтах — до 10 и более;

— при легких и тяжелых суглинках — от 6 до 10;

— при глинистых грунтах и пылеватых песках — от 2 до 8.

1.2.6. Водоотводные сооружения ж/д пути

Устойчивость и надежность работы земляного полотна во многом зависят от наличия и исправности водоотводных устройств и сооружений. Притекающая к земляному полотну поверхностная вода приводит к размывам, деформациям и разрушениям земляного полотна. Борьба с проникшей в грунт водой сложнее и дороже мер по отводу поверхностной воды. Для защиты земляного полотна от атмосферных вод, от размывов ими и проникновения воды в грунт в первую очередь осуществляют планировку всех поверхностей земляного полотна, поло­ сы отвода, берм, резервов, кавальеров, водосборных и водоотводных устройств. Для этого все эти поверхности должны иметь такие поперечные и продольные уклоны, которые обеспечивают быстрый отток поверхностных вод от земляно­ го полотна. Необходимые величины этих уклонов приведены в пп. 1.2.2—1.2.5.

Для перехвата, сбора и отвода поверхностных вод применяют различ­ ные устройства и сооружения: канавы, лотки, специальную планировку зем­ ной поверхности, устройства ливневой (дождевой) канализации (обычно на территории станции).

Канавы (водоотводные, кюветы, нагорные) — наиболее распространен­ ные устройства для сбора и отвода воды. Форма их, как правило, трапеце­ идальная, а размер определяется на основании гидравлических расчетов.

В стесненных условиях (в населенных пунктах, на станциях), а также при слабых грунтах, не способных удержать откосы канавы, вместо открытых канав применяют водоотводные лотки.

Лотки могут иметь трапецеидальную и прямоугольную формы. Желе­ зобетонные лотки применяют двух видов: междушпальные (рис. 1.23) и меж­дупутные (рис. 1.24).

Междушпальные лотки имеют глубину 0,35, 0,50 и 0,70 м. Для сбора грунтовой воды в боковых стенках лотка имеются дренажные отверстия. За стенками лотка отсыпают фильтры из песка, гравия или щебня, предохра­няющие лотки от засорения через дренажные отверстия.

Междупутные лотки (рис. 1.24) выпускают глубиной 0,75, 1,25 и 1,50 м при длине блоков (секций) 1,00 и 2,00 м.

На станционных площадках междушпальные лотки применяют для отвода воды от стрелок. Вдоль путей — вблизи платформ, зданий, погрузочных пло­щадок и в пониженных местах при пилообразном профиле основной площад­ ки укладывают междушпальные и междупутные лотки. Схемы установки меж­ дупутных и междушпальных лотков представлены на рис. 1.25 и рис. 1.26.

Продольные уклоны канав для обеспечения стока воды и исключения за­ иливания делают не менее 0,003 для водоотводных и нагорных канав, 0,002 на болотах и 0,001 в исключительных случаях. При крутом уклоне местнос­ ти, чтобы не делать дорогостоящего укрепления канав, их устраивают участ­ ками с пологими уклонами, исключающими размыв дна и откосов канав. На стыках этих участков сооружают быстротоки или перепады (рис. 1.27), по­ зволяющие на коротком участке быстро перепустить воду в нижерасполо­ женную канаву.

Быстротоки (рис. 1.27, а) — сравнительно короткие канавы (лотки) из сборных или монолитных конструкций, имеющие большие продольные ук­ лоны 0,08—0,1. Поэтому в быстротоках развиваются большие скорости те­ чения воды, что вызывает необходимость в конце их устраивать водобой­ные уступы, водобойные стенки или водобойные колодцы.

Перепады (рис. 1.27, б) — устройства с одним или несколькими уступа­ ми, позволяющими на небольшом расстоянии значительно понизить ско­ рость текущей воды. Вода за уступом движется с отрывом от дна. В необхо­ димых случаях устраивают водобойные стенки.

Для защиты земляного полотна от вредного воздействия грунтовых вод применяют устройства, которые называют дренажными, и служат они для понижения уровня, перехвата и отвода грунтовых вод.

Для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна наибольшее распространение получили подкюветные дренажи (рис. 1.28). Под кюветом делается траншея под дренаж, верхняя часть заполняется глиной, чтобы поверхностные воды не проникали в дренаж. Ниже этого слоя расположен

слой из двух слоев дерна, повернутых корнями вверх, для предохранения от засо­ рения следующего слоя — дренажного заполнителя из мелкого гравия или круп­ нозернистого песка. Грунтовые воды под действием силы тяжести фильтруют в заполнитель и собираются на дне дренажа. Для сбора и отвода воды укладывают дренажную трубу. Наибольшее распространение получили трубы керамические, асбоцементные трубофильтры из крупнопористого керамзитобетона.

Трубы окружены дренирующим материалом. У самой трубы укладыва­ ют прогрохоченный щебень или гравий крупностью 50—70 мм. Затем ще­бень или гравий с частицами 5—7 мм. Это исключает попадание грунта и мелких частиц заполнителя в трубу. Отверстия в дренажных трубах рас­полагают в нижних и боковых, но не в верхних частях трубы, чтобы вмес­ те с водой в дрену не попадали частицы грунта и заполнителя.

Для того чтобы следить за работой дренажей и проводить их системати­ ческую прочистку, устраивают смотровые колодцы.

Если грунтовые воды залегают на глубине от 6 до 10 м, устраивают дре­нажные галереи (рис. 1.29). Размеры галереи должны обеспечивать возмож­ность прохода человека (высота 1,5— 1,7 м).

1.2.7. Деформации земляного полотна ж/д пути

В настоящее время основным требованием к перевозочному процессу является обеспечение безопасности движения поездов и надежности рабо­ ты технических средств. Земляное полотно как важнейший элемент желез­нодорожного пути играет в этом первостепенную роль. Так как существую­ щее земляное полотно сооружалось в разное время по разным нормам, то оно характеризуется большим разнообразием конструктивных размеров, геометрических параметров и состоянием. Несмотря на это, земляное по­ лотно на значительном протяжении сети железных дорог России работает удовлетворительно. Однако примерно на 11 % эксплуатационной длины сети оно имеет дефекты и деформации.

Дефекты — отступления геометрических размеров земляного полотна от современных норм. Деформации — изменение формы земляного полотна в процессе эксплуатации под воздействием поездных нагрузок, под влия­нием гидрогеологических факторов и из-за низкого качества строительства земляного полотна.

Основными видами деформаций земляного полотна являются:

— искажение формы основной площадки;

— сплывы откосов насыпей и выемок;

Наиболее распространенной деформацией земляного полотна является искажение формы основной площадки — балластные корыта, балластные ложа, балластные мешки.

Балластные корыта (рис. 1.30, а) представляют собой углубления в ос­ новной площадке под отдельными шпалами, заполненные балластом. Они возникают при недостаточной толщине балластного слоя или при недоста­ точной несущей способности грунта основной площадки. Балластные ко­ рыта достигают глубины 0,1 — 0,3 м. Для предупреждения образования бал­ ластных корыт необходимо тщательно уплотнять верхний слой земляного полотна и производить балластировку по проекту.

Балластные ложа (рис. 1.30, б) — протяженные вдоль пути, замкнутые под рядом шпал углубления в основной площадке, достигающие глубины 1,5—2 м. Причиной образования балластных лож является недостаточное уплотнение грунтов в насыпи или недостаточная прочность грунтов в ос­ новании выемки.

Балластные мешки (рис. 1.30, в) — изолированные значительные углуб­ ления в основной площадке, заполненные балластом. Балластные мешки достигают глубины 3—8 м.

Углубления в основной площадке — корыта, ложа, мешки — могут выз­ вать деформации земляного полотна под движущимися поездами.

Мерами борьбы с углублениями в основной площадке являются срезка бортов корыт с заменой грунта дренирующим грунтом. Борта балластных корыт и лож срезают на глубину не менее 0,20 м ниже их дна с расчетом

полного выпуска воды. Балластные ложа и корыта осушают и устройством односторонних или двусторонних прорезей, с заполнением их дренирую­ щим грунтом (рис. 1.31 и 1.32).

Дренажные прорези закладывают на глубину не менее 0,20 м ниже дна ложа или мешка. Для отвода воды из прорези их дну придают уклон в насыпях не менее 0,1, в выемках 0,05. Из поперечных прорезей воду выпускают на откос насыпи или в кювет выемки. Сплошную срезку балластных корыт и лож це­ лесообразно производить при капитальном и среднем ремонтах пути.

Пучины. При низких температурах происходит замерзание воды, содер­ жащейся в порах грунта. Происходит увеличение объема, но из-за неодно­родности грунтов, это увеличение объема различно. Неровности, образую­ щиеся при этом на поверхности грунта, называются пучинами. Пучины бывают в форме пучинного горба или пучинной впадины (рис. 1.33). Пучи­ ны вызывают неровности рельсо-шпальной решетки, а это не обеспечивает безопасность движения поездов. Пучины делятся на балластные и грунто­ вые. Балластные образуются из-за промерзания загрязненного балластного слоя; грунтовые — из-за замерзания воды в грунте земляного полотна.

Балластные пучины возникают в первой половине зимы. Высота (или глубина) их не превышает 50 мм. В начале весны балластные пучины быст­ ро исчезают. Борьба с балластными пучинами заключается в очистке щебе­ ночного балласта или замене песчано-гравийного балласта щебеночным, осушении балластных корыт и лож, в подъемке на балласт при недостаточ­ ной его толщине.

Грунтовые пучины появляются преимущественно в выемках и на нуле­вых местах, когда балластный слой уже замерз, и начинают замерзать грун­ ты земляного полотна. Они продолжают увеличиваться до тех пор, пока возрастает глубина промерзания грунта, так как процесс поступления воды в промерзающий слой из нижних, еще не замерзших слоев продолжается в течение всего периода промерзания. Грунтовые пучины достигают высоты 100—150 мм и более. В конце весны или летом грунтовые пучины постепен­ но исчезают.

Способы ликвидации грунтовых пучин следующие:

— подъемка пути на балласт, если это допускает продольный профиль
пути;

— замена пучинистого грунта на глу­
бину промерзания крупнозернистыми
непучинистыми (дренирующими)
грунтами (рис. 1.34);

— устройство теплоизоляционных
накладных, врезных и комбинирован­
ных подушек из асбеста, укладка пено­
пласта, чтобы не допустить промерза­
ния пучинистых грунтов.

— осушение иучинистых грунтов с
помощью дренажей (см. рис. 1.28).

Пучины создают угрозу безопасности движения поездов, требуют боль­ ших расходов на устройство плавных отводов пути от пучинистых горбов и впадин, препятствуют внедрению прогрессивных конструкций пути (бессты­ кового пути, железобетонных шпал), делают невозможным высокоскорост­ ное движение поездов. Поэтому предотвращение образования пучин явля­ется очень важной задачей.

В процессе эксплуатации земляного полотна бывают случаи, когда тело земляного полотна обладает достаточной прочностью и устойчивостью, а откосы деформируются.

Наиболее распространенными повреждениями откосов являются: сплы- вы откосов насыпей и выемок; сползание балластных шлейфов на откосах насыпей; размывы поверхности откосов насыпей и выемок; вывалы отдель­ ных камней и шелушение поверхностей выемок и полувыемок в легковы- ветривающихся скальных породах.

Сплывами называют деформации откосов, охватывающие массивы грун­ та на глубину от 0,5 до 1,0 м. Сплывы откосов происходят главным образом на высоких насыпях и в глубоких выемках.

Сплывы откосов наиболее характерны для молодого земляного полотна (в первые 5 лет после постройки земляного полотна). Основной причиной сплывов является переувлажнение слабоуплотненных грунтов откосов.

Грунты откосов насыпей, плохо уплотненные при строительстве, пере­ увлажняются за счет атмосферных осадков, выпадающих на откосы.

На устойчивость откосов отрицательно влияет сбрасывание на них ста­рого балласта при ремонтах пути или образование шлейфов в результате подъемок пути на оседающих насыпях.

Сплывы насыпей на косогорах (рис. 1.35) происходят вследствие ув­ лажнения грунтов основания под на­ сыпью поверхностными или грунто­ выми водами, выходящими на поверх­ ность склонов под насыпью.

Этот вид деформаций возникает, когда при поперечном уклоне местно­сти не была сделана необходимая под­готовка основания насыпи: не вырезан

дерн, не нарезаны уступы, не удовлетворительно содержатся водоотводы с нагорной стороны, не выполнено поддерживающее сооружение с низовой стороны при его необходимости.

Расползание насыпей происходит, как правило, длительное время. Та­ кие деформации возникают из-за недостаточного учета важных местных осо­ бенностей участка, на котором строится дорога или из-за нарушения пра­ вил производства строительных работ. Например, расползание насыпи происходит при недостаточном уплотнении грунтов при сооружении насы­ пи, что является нарушением правил производства работ.

Обеспечение устойчивости нестабильных откосов и склонов производится путем устройства различных поддерживающих и удерживающих сооруже­ ний: контрбанкетов, контрфорсов, подпорных стен.

Осыпи и обвалы распространенный вид деформаций крутых откосов глу­боких выемок и полувыемок в скальных грунтах, в связи с потерей устойчи­ вости отдельных частей или целого массива, а также обрывистый характер прилегающих к полотну железной дороги естественных горных склонов.

Основными мероприятиями по предотвращению обвалов являются: упо-ложение откосов и склонов, укрепление неустойчивых скальных массивов подпорными поддерживающими стенками (рис. 1.36) Радикальной мерой защиты пути от скальных обвалов является укрытие его в галерею (рис. 1.37). Осыпи образуются на крутых горных склонах и откосах выемок и полувы­емок, при выветривании скальных пород. Перемещение осыпного материала происходит под действием силы тяжести. Для защиты от осыпей применяют агролесомелиорацию, укрепление откосов выемки и полувыемки, устройство полок, траншей.

На обвальных участках и участках с осыпями предусматривают надзор за состоянием земляного полотна и прилегающих к нему склонов, охрану пути,

проведение мероприятий по предупреждению произвольных обрушений, лик­ видацию последствий горных обвалов.

При трассировании новых линий скально-обвальные участки следует обходить.

1.2.8. Укрепление и защита земляного полотна ж/д пути

Для защиты откосов насыпей, выемок и берм применяют посев семян мно­ голетних злаковых и бобовых трав. Дерн способен защитить от размыва от­ косы земляного полотна на неподтопляемых участках. При больших высо­ тах насыпей для предотвращения смыва семян и удержания их на откосе до образования корневой системы посев трав производится в деревянных или железобетонных обрешетках (рис. 1.38) или с использованием георешеток.

Посев многолетних трав в настоящее время осуществляется механизиро­ванным способом посева по слою растительной земли (специальными агре­ гатами) или способом гидропосева с добавлением в смесь семян с водой муль­ чирующих добавок (опилок, торфяной крошки и др.) без использования растительной земли.

Если посев трав невозможен по климатическим или грунтовым услови­ ям, производится обсыпка откосов скальными или крупнообломочными грунтами (галечниковыми, щебенистыми).

При подтоплении откосов насыпей и берм пойменными водами применяют­ ся каменные наброски из сортированного и несортированного камня (рис. 1.39).

При больших скоростях течения воды и волновом воздействии, для ук­ репления откосов насыпей, конусов у устоев мостов, берегов применяются железобетонные плиты и габионы.

Габионы конструктивно представляют собой проволочный остов, запол­ ненный камнем (рис. 1.40). Габионы бывают в виде габионных ящиков, га- бионных тюфяков и цилиндрические габионы. Габионные сооружения от­ вечают требованиям экологии, не препятствуют росту растительности. Уже выполнен ряд работ в России по сооружению берегоукреплений из габио­ нов (берегоукрепление Саратовского водохранилища, облицовка канала в Нижегородской области и др.)

При небольших скоростях течения воды бетонные и железобетонные пли­ ты являются прочным и надежным укреплением. Применяются плиты сбор­ ные свободнолежащие размером 1,0×1,0x0,16 на гравийной или щебеноч­ ной подготовке. Открытые швы устраивают вразбежку.

При больших скоростях течения воды и при волновых воздействиях при­ меняют железобетонные разрезные плиты, шарнирно соединенные в ковер

размером 2,50×3,0x0,20 м, при необходимости плиты омоноличиваются за­ полнением швов бетоном или цементным раствором.

1.2.9. Полоса отвода ж/д пути

Полосой отвода называется земельный участок, предназначенный для размещения земляного полотна со всеми устройствами, лесозащитными на­ саждениями, постоянными снегозащитными заборами, путевыми и други­ ми зданиями, линией связи, энергоснабжения и другими сооружениями и устройствами железной дороги.

Ширину полосы отвода устанавливают в соответствии с Инструкцией о нормах и порядке отвода земель для железных дорог в зависимости от вы­ соты насыпи или глубины выемки, обустройств земляного полотна (кава­ льеров, резервов, укрепительных сооружений) наличия зеленых насаждений (для защиты от снега и песка) и других условий. Для насыпи или выемки с высотой Я до 12 м, когда не требуется устройство кавальеров, резервов, укрепительных сооружений, а также защитных насаждений, рекомендова­ ны следующие нормы ширины полосы отвода L :

L , M 28—37 40—49 52—61

Расстояние от подошвы откоса насыпи или бровки откоса выемки, а при наличии резервов или водоотводных канав — от их крайних точек до грани­цы полосы отвода должно быть не менее 2 м, в исключительных случаях—не менее 1 м.

Ширина полосы отвода в местах, где путь нуждается в специальных защи­тах, устанавливается с учетом размещения этих защит (например, лесозащит­ ных насаждений). В пределах городов граница полосы отвода устанавлива­ ется на расстоянии не более 2 м от подошвы откоса насыпи или бровки

водоотводной канавы. На станциях и разъездах расстояние от оси крайнего пути до границы полосы отвода должно быть не менее 10 м, с уширением для размещения служебно-технических, жилых зданий и других устройств.

Границы полосы отвода обозначаются знаками, установленными через каждые 250 м. Знаки обсыпаются землей на высоту 0,40 м, вокруг них устра­иваются канавы глубиной 0,30 м.

В охранные зоны выделяются площади земли, необходимые для обеспе­ чения устойчивости и прочности железнодорожных сооружений. На этих землях не допускается уничтожение растительности и устанавливаются осо­ бые условия землепользования.