6 Земляное полотно, водоотводные и другие устройства

Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым, обеспечивать безопасность движения и проектироваться в соответствии со строительными нормами и правилами, изложенными в СТН Ц-01-95, минимальными строительными и эксплуатационными расходами.

Земляное полотно следует проектировать и рассчитывать под нагрузку на ось четырехосного грузового вагона 294 кН (30 тс).

Грунты, используемые для сооружения земляного полотна, классифицируются следующим образом:

• скальные – по трещиноватости, блочности и способности к выветриванию;

• крупнообломочные и песчаные – по степени дренирования;

• глинистые – по гранулометрическому составу, засоленности, набухаемости, просадочности и чувствительности к вибродинамическому воздействию.

При проектировании земляного полотна следует применять групповые решения, за исключением объектов, требующих индивидуального проектирования. Указанные объекты приведены в пункте 5.6 СТН Ц-01-95.

Ширину земляного полотна поверху (основной площадки) новых железных дорог на прямых участках пути в пределах перегонов следует принимать по нормам, приведенным в таблице 6.1. Ширину земляного полотна в случае размещения путей в разных уровнях следует устанавливать расчетом.

Расстояние от оси вновь укладываемого второго, третьего или четвертого пути до бровки земляного полотна следует принимать не менее половины ширины земляного полотна, указанной в таблице 6.1 для I и II категорий магистральных линий.

Таблица 6.1 Ширина земляного полотна на прямых участках пути

Категория железнодорожной линии	Число главных путей	Ширина земляного полотна на прямых участках пути при использовании грунтов, м
		глинистых, крупнообломочных с глинистым заполнителем, скальных легковыветривающихся и выветривающихся, песков недренирующих, мелких и пылеватых	скальных слабовыветривающихся, крупнообломочных с песчаным заполнителем и песков дренирующих (кроме мелких и пылеватых)
Скоростные, особо грузонапряженные и I	2	11,7	10,7
I и II	1	7,6	6,6
III	1	7,3	6,4
IV	1	7,1	6,2

Ширина земляного полотна измеряется при грунтах, указанных в графе 3, – в уровне профильной бровки, при грунтах, указанных в графе 4, – в уровне проектной бровки. Проектная бровка превышает уровень профильной бровки на высоту сливной призмы плюс разность толщин балластного слоя на данном участке дренирующих грунтов и смежных с ним участках земляного полотна из недренирующих грунтов.

Ширину земляного полотна на раздельных пунктах следует устанавливать в соответствии с проектируемым путевым развитием. При этом расстояние от осей крайних станционных путей до бровки земляного полотна должно быть не менее половины ширины, приведенной в таблице 6.1, а на стрелочных улицах, крайних сортировочных и вытяжных путях не менее 3,5 м для линий всех категорий. При развитии существующих станций, когда применение указанных норм вызывает необходимость срезки или присыпки откосов земляного полотна, расстояние от оси крайнего станционного пути до бровки земляного полотна допускается уменьшить так, чтобы ширина обочины была не менее 0,5 м.

На станциях, разъездах и обгонных пунктах линий всех категорий в пределах кривых участков главного пути, имеющего возвышение наружного рельса, ширину земляного полотна с наружной стороны кривой следует увеличивать на величину, указанную в таблице 6.2, а на двухпутных и многопутных участках, кроме того, на величину уширения междупутий в кривых. Уширение земляного полотна в кривых на скоростных и особогрузонапряженных линиях устанавливается по отдельному расчету.

Таблица 6.2 Уширение земляного полотна в кривых

Радиусы кривых, м	Уширение земляного полотна, м
3000 и более	0,20
2500 – 1800	0,30
1500 – 700	0,40
600 и менее	0,50

Поперечное очертание земляного полотна поверху на станциях зависит от числа путей, вида грунтов и может быть одно-, двухскатным или пилообразным (рисунок 6.1). На одном скате по условиям отвода атмосферных вод можно размещать не более 8 – 10 путей в зависимости от вида грунтов. Уклон поверхности земляного полотна поверху в поперечном направлении принимается обычно 0,01; крутизна откосов насыпи и выемки в глинах, суглинках, супесях, песках – 1:1,5. Уклоны откосов для других грунтов приведены в СТН Ц-01-95.

Профилирование станционных путей при проектировании поперечных профилей земляного полотна необходимо увязывать с продольным профилем главных путей, который в пределах станции составляется на основе топогеодезической съемки. Перед проектированием поперечных профилей намечается продольная профилировка по каждому станционному пути. В местах стока поверхностных вод предусматривается поперечный уклон земляного полотна 0,01.

Профиль и отметки земляного полотна на станциях указываются в поперечных профилях, которые вычерчиваются в масштабе 1:100 или 1:200, по каждому пикету и в наиболее характерных точках перелома профиля. В курсовом проекте можно вычерчивать один поперечник в масштабе 1:200 по сечению, включающему сортировочный парк.

Поперечный профиль рекомендуется разрабатывать в следующем порядке. Вначале вычерчивается профильная сетка, заносятся известные расстояния между осями путей и от крайнего пути до бровки земляного полотна – 3,5 м (при устройстве низкой боковой пассажирской платформы это расстояние увеличивается на ширину платформы). По горизонталям определяются отметки земли в рассматриваемом сечении, которые вписываются в соответствующей строке (существующие отметки земли). По полученным отметкам строится профиль земли.

Выбирается тип профиля, распределяются пути между скатами и намечаются точки перелома профиля при переходе от одного ската к другому. При нескольких главных путях первая точка перелома намечается между главными путями, остальные – в уширенных междупутьях между парками.

Выбирается тип профиля, распределяются пути между скатами и намечаются точки перелома профиля при переходе от одного ската к другому. Точки перелома лучше располагать в середине междупутий. При нескольких главных путях первая точка перелома намечается между главными путями, остальные – в уширенных междупутьях между парками.

Проектные отметки земляного полотна по оси каждого пути, в точках перелома профиля и по бровкам подсчитываются, начиная от оси I-го главного пути. По уклоноуказательным знакам или продольному профилю I-го главного пути определяется условная отметка бровки земляного полотна главного пути в рассматриваемом сечении. Отметка по оси I-го главного пути (Н₀) выше отметки по бровке на однопутной линии на 0,15 м, а на двухпутной – на 0,13 м. Отметки по оси каждого пути на прилегающих скатах, в точках перелома профиля и по бровке земляного полотна подсчитываются по формуле:

Н_j = Н₀ ± (∑е_j + ∆е_j)×i, (6.1)

где ∑е_j – сумма междупутий от основного пути до оси соответствующего пути;

∆е_j – расстояние от оси ближайшего пути до точки перелома или бровки земляного полотна;

i – уклон поверхности земляного полотна.

При расчете Н_j для оси пути ∆е_j = 0.

Полученные значения Н_j округляются до 1 см. На следующем скате земляного полотна отметки по оси каждого пути определяются аналогично от точки перелома профиля.

По найденным отметкам вычерчивается проектный профиль земляного полотна. Расстояние (по горизонтали) от бровки земляного полотна до точки пересечения откоса насыпи с поверхностью земли равно 1,5∆h_б (∆h_б – рабочая отметка по бровке земляного полотна).

Главные пути линии 1 категории укладываются на щебеночном или асбестовом балласте. Толщина щебеночного балласта под шпалой – 30 см при деревянных и 35 см при железобетонных шпалах на песчаной подушке в 20 см. Толщина однослойного асбестового балласта соответственно 50 и 55 см.

Разность отметок, получающихся при проектировании путей в разных уровнях, погашается за счет постепенного изменения продольного профиля, как правило, вне пределов полезной длины путей. При расположении между главным путем на щебне и станционном на гравийном или песчаном балласте пассажирской платформы, последней придается поперечный уклон в сторону станционного пути, но не более 0,02, причем в необходимых случаях толщина балластного слоя на станционном пути может соответственно увеличиваться.

Разность между отметкой по головке рельса и отметкой земляного полотна (∆h_гр) складывается из следующих величин:

• толщина балластного слоя под шпалой;

• толщина шпалы (0,175 м);

• высота рельса со скреплениями.

Прибавляя величину ∆h_гр к отметке земляного полотна по оси каждого пути, получим отметки головки рельсов по осям соответствующих путей. Эти значения выписываются по осям соответствующих путей. Отметка верха борта низкой пассажирской платформы выше головок рельсов на 0,20 м. Прибавив эту величину к отметке по головке рельсов, получим отметку верха борта платформы со стороны главных путей. Эти отметки пишутся на чертеже над соответствующей точкой.

Междупутья станционных путей, расположенных на общем земляном полотне при ширине до 6,5 м, заполняются балластом. При большей их ширине, а также на подходах к станции при ширине междупутий более 5 м, балластный слой смежных станционных путей допускается проектировать раздельным, если при этом обеспечивается отвод воды из междупутного пространства.

Чтобы земляное полотно оставалось прочным и устойчивым, необходимо обеспечить своевременный надежный отвод воды с его поверхности и балластной призмы, от централизованных стрелок и других станционных устройств, а также воды, притекающей к станционной площадке с нагорной стороны.

Система водоотводных устройств станции включает вертикальную планировку поверхности земляного полотна, водоотводные канавы; кюветы, лотки, искусственные сооружения. В необходимых случаях для понижения уровня грунтовых вод и сохранения устойчивости земляного полотна или откосов выемки устраивают закрытые дренажи.

На крупных станциях для отвода производственных, фекально-хозяйственных, а в отдельных случаях и ливневых вод сооружают канализационную сеть с приемниками, смотровыми колодцами и выпусками. Систему водоотводов на станциях выбирают на основании гидравлических и технико-экономических расчетов.

Для отвода атмосферной воды поверхности земляного полотна и верху балластного слоя придают поперечные уклоны, направленные к сети продольных водоотводов (канавам, лоткам, кюветам). Крутизна уклонов и допускаемое количество путей на одном скате зависят от рода грунта земляного полотна, вида балласта и климатического района.

Поверхность балластного слоя в целях обеспечения водоотвода и экономии балласта планируется, проектируется со средним поперечным уклоном применительно к уклонам земляного полотна, но не более 0,03 с наклоном в сторону продольных водоотводов.

Средний уклон по балластному слою берется применительно к уклону поперечного профиля земляного полотна, причем в том случае, когда земляное полотно имеет уклон 0,02, балластный слой в пределах шпал планируется с уклоном 0,01, а в пределах междупутий для разгонки остающейся разницы в отметках балласта применяются уклоны до 0,03 – 0,04. В пределах между торцами шпал смежных путей поверхности балластного слоя придается поперечный уклон. Разность отметок головок рельсов двух соседних путей при ширине междупутья 5,3 м должна быть не более 0,15 м.

Для отвода воды с поверхности земляного полотна в уширенных междупутьях с пониженными отметками укладываются продольные железобетонные лотки шириной по верху 0,62 м.

Поперечный разрез междупутного железобетонного лотка трапециидальной формы показан на рисунке 6.2.

Для фильтрации воды, поступающей с поверхности и из тела земляного полотна, за стенками лотка устраивается песчаная засыпка, а в стенках предусматриваются отверстия. На грузовых дворах применяются коробчатые лотки с отверстием 0,5 м и глубиной 0,5; 0,75 и 1 м, рассчитанные под автомобильную нагрузку.

Рисунок 6.2 – Принципиальная схема размещения железобетонного лотка в междупутье: 1 – железобетонная рама; 2 – засыпка песком или мелким гравием; 3 – закладная железобетонная плита; 4 – железобетонная плита; 5 – дренажные щели; 6 – гравийно-щебеночная подготовка; 7 – асфальт или цементная стяжка; 8 – забивка мягкой глины

Размеры лотка определяются продольным уклоном (i_min = 0,002). В пределах станции лотки закрываются железобетонными плитами толщиной 0,04 м. Наименьшее допустимое расстояние между осью пути и осью лотка 2,10; 2,25; 2,55; и 2,75 м при его глубине соответственно 0,75; 1,00; 1,50 и 2,00 м. Длина блока 1,0 или 2,0 м. На станциях обычно применяют лотки глубиной до 1,5 м. Уклон по дну междушпальных лотков должен быть не менее 0,002 и обеспечивается укладкой лотков разной высоты с выравнивающим слоем бетона по их дну.

Вода из лотков отводится подземными поперечными коллекторами, показанными на рисунке 6.1 (в). В пределах парка устраивается обычно 1–2 коллектора. Для отвода воды от централизованных стрелок применяются железобетонные лотки глубиной 0,3–0,7 м.

Проектирование продольного водоотвода начинается с водораздельной точки в продольном профиле. С увеличением расстояния от нее глубина лотка остается постоянной или увеличивается.

В недренирующих грунтах верхнюю часть лотка заглубляют в балласт на 0,1–0,2 м, а в дренирующих не заглубляют. В этом случае плита, закрывающая лоток, находится в одном уровне с балластной призмой.

Чтобы найти отметку дна лотка, нужно от отметки верхнего уровня балластной призмы отнять величину, равную глубине лотка.

Вода от централизованных стрелок отводится железобетонными междушпальными лотками глубиной 0,20–0,85 м. Поперечный разрез междушпального железобетонного лотка показан на рисунке 6.3. Такого же типа лотки сооружаются у пассажирских платформ.

Рисунок 6.3 – Принципиальная схема междушпального железобетонного лотка

Отвод воды от насыпи с нагорной стороны производится открытыми водоотводными канавами. В них может отводиться и часть воды с поверхности земляного полотна. Поперечное сечение канав должно обеспечивать пропуск расчетного расхода воды. Ширина по дну и глубина канавы должны быть не менее 0,6 м, а на болоте – 0,8 м. Продольный уклон канавы по дну должен быть не менее 0,003. Откосы канав в глинах, суглинках, супесях и песках должны быть не круче 1:1,5. Между подошвой откоса насыпи и бровкой канавы устраивают берму шириной не менее 3 м с уклоном 0,02 в сторону канавы. На местностях с поперечным уклоном менее 0,02 при высоте насыпи менее 1,5 м, а также на участках с переменной сторонностью поперечного уклона водоотводные канавы необходимо проектировать с двух сторон земляного полотна.

На масштабной схеме участковой станции водоток показывается с двух сторон синими стрелками, направленными в сторону оттока воды.

Размеры поперечного сечения канав определяются по расходу воды, но при этом глубина канав и ширина их по дну должны быть не менее 0,6 м. Откосы канав полуторные. Дну канав придается продольный уклон в сторону пониженного места или искусственного сооружения не менее 0,003; на болотах и речных поймах допускается уклон 0,002 и в исключительных случаях – 0,001.

При расположении земляного полотна в выемке проектируются кюветы, продольный уклон которых должен быть не менее 0,002. Глубина кюветов в обычных условиях должна быть не менее 0,6 м, ширина по дну – 0,4 м, крутизна откосов со стороны пути – 1:1,5, с другой стороны – равна крутизне откосов выемки. С нагорной стороны на расстоянии не менее 5 м от бровки выемки устраиваются нагорные канавы.

На крупных станциях общая схема водоотвода включает также продольные канавы и лотки, устраиваемые между парками, а также искусственные сооружения, предназначенные для пропуска воды. Если разница отметок бровок полотна соседних путей, располагаемых в разных уровнях, превышает толщину балластного слоя, то в таком междупутье предусматривают продольную водоотводную канаву или лоток.

Поперечное очертание земляного полотна станционных площадок из скальных и хорошо дренирующих грунтов в засушливых районах может устраиваться горизонтальным.

Границу полосы отвода раздельного пункта устраивают с учетом перспективы дальнейшего развития путей станции и всех ее устройств, а также размещения в необходимых случаях железнодорожного поселка. Расстояние от оси крайнего пути раздельного пункта до границы полосы отвода принимают с учетом поперечного профиля земляного полотна, размещения водоотводных устройств, линий связи, но не менее 10м [1,2,3].