Земляное полотно Назначение земляного полотна

Земляное полотно – это комплекс грунтовых сооружений, являющихся основанием для верхнего строения пути, а так же предназначенных для защиты от разрушений и обеспечения стабильности как самого земляного полотна, так и ж/д пути в целом.

Земляное полотно на станциях проектируют одновременно с разработкой их планов на основе топографической съемки местности, продольного профиля главного пути и инженерно-геологических данных. Для переустраиваемых существующих станций снимают поперечные профили земляного полотна и обследуют балласт, а для новых станций в сложных условиях - поперечные профили местности. Чтобы получить наименьший объем земляных работ и наивыгоднейшее распределение земляных масс при проектировании новых станций, надо рационально использовать рельеф местности.

Земляное полотно подвергается значительным воздействиям от поездов и разрушается под влиянием природных факторов. От состояния и целостности земляного полотна зависит исправность, а, следовательно, и надежная работа пути. Оно должно обладать 

1. Высокой прочностью

2. Надежностью и долговечностью

3. Способностью выдержать поездную нагрузку без каких либо разрушений (допускаются лишь упругие деформации исчезающие лишь при снятии нагрузки)

4. Надежною защитой от разрушающего воздействия воды, ветра и других природных факторов.

        Земляное полотно обычно сооружают из грунтов, обладающих различными физико-техническими свойствами. Наилучшими для этого являются крупнозернистые грунты (щебеночный галечный и т.п.), обладающими высокой несущей способностью и хорошо пропускающими воду, не изменяя своих свойств при насыщении водой и замерзании.

КОНСТРУКТИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Надлежащим образом спланированная поверхность, являющаяся основанием для верхнего строения пути, называется основной площадкой ЗП.

С обеих сторон от балластной призмы на основной площадке оставляют обочины шириной от 0,5 до 1,0 м, они необходимы для увеличения устойчивости земляного полотна, задержания осыпающегося балласта, установки путевых и сигнальных знаков и т.д.

Ширина земляного полотна на прямых участках принимается на однопутных линиях 7 м, на двухпутных – 11,1 м. На кривых участках земляное полотно уширяется по установленным нормам.

В зависимости от положения основной площадки относительно поверхности земли форма земляного полотна может представлять:

Насыпь - когда основная площадка находится выше уровня земли и имеет два откоса насыпи.

Выемка - когда основная площадка ниже уровня земли и имеются два откоса выемки.

Полунасыпь - когда основная площадка выше уровня земли, но откос один.  

Полувыемка - когда основная площадка ниже уровня земли, но откос у выемки один.

Нулевое место - место перехода от насыпи к выемке

За исключением нулевого места, земляное полотно устраивают в одном уровне с земной поверхностью даже в местах, где рельеф позволяет это, так как эти участки подвергаются сильным заносам снегом и размыванию водой.     На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции, на двухпутных - треугольной формы.

Чтобы ЗП оставалось прочным и устойчивым, необходимо обеспечивать своевременный, надежный отвод воды с его поверхности и балластной призмы. Система водоотводных устройств станции включает вертикальную планировку поверхности ЗП, водоотводные канавы, кюветы, лотки и др. в необходимых случаях для понижения уровня грунтовых вод и сохранения устойчивости ЗП устраивают закрытые дренажи. Для защиты ЗП также применяются посевы многолетних трав, древесно-кустарниковые насаждения, мощение камнем, сооружение подпорных стен и др.

Деформации земляного полотна

Процессы, происходящие в теле земляного полотна или его основании являющиеся деформацией, называют болезнями земляного полотна, а участки где они возникают больными местами.

Оседания (просадки) - возникают вследствие нарушения технологии отсыпки земляного полотна, недостаточного уплотнения или вследствие слабости основания насыпи, что также может сопровождаться выпиранием грунта у подошвы насыпи.

Балластные корыта – углубления под шпалами вследствие деформации основной площадки

Рост корыт вызывает появление балластного ложе. Из-за неоднородности отсыпанных грунтов возникают балластные гнезда

Пучина – деформация, возникшая вследствие увеличения объема замерзшей воды

Расползание насыпи - следствие отсыпки земляного полотна из мерзлого, переувлажненного грунта или смеси его со снегом и льдом.

Провалы насыпи - результат карстовых процессов в основании.

Обвалы, осыпи – обвалы и осыпи камней, глыб, загромождающие путь.

Для предотвращения разрушений ЗП необходимо своевременно осуществлять соответствующие укрепительные мероприятия и устранять причины, приводящие к различным видам разрушений.

Верхнее строение пути
Верхнее строение - часть железнодорожного пути, предназначенная для восприятия нагрузок от колес подвижного состава и передачи их на нижнее строение пути, а также для направления движения колес по рельсовой нитке.Состоит из
балласт, рельсовых опор (шпал), рельсов, скреплений, стрелочных переводов	Рис. 1
Рельсы, соединенные между собой стыковыми скреплениями, а со шпалами промежуточными скреплениями, образуют рельсо-шпальную решетку. Шпалы заглублены в балластный слой, опирающийся на основную площадку земляного полотна.

1 - головка рельса 2 - шейка рельса 3 - подошва рельса         Р ельсы служат для направления движения колес подвижного состава, восприятия и передачи воздействий от подвижного состава на рельсовые опоры. Рельсы должны иметь ровную поверхность катания, исключающую повышение сопротивления движению, должны быть прочными, долговечными, твердыми и не хрупкими (вязкими).    Рельсы характеризуются их массой, отнесенной к 1 м длины, профилем поперечного сечения и качеством рельсовой стали. На дорогах сети применяют рельсы Р75, Р65, Р50 - цифры означают примерную массу 1 м рельса в киллограмах. На главных путях в основном укладывают Р65, на особо грузонапряженных – Р75, на прочих - Р50.

Классификация стыков         Стык – место соединения рельсов между собой посредством болтов , вставленных в отверстия стыков и рельсов. Рельсовый стык должен обеспечивать непрерывность рельсовых нитей и воспринимать изгибающий момент от воздействия подвижного состава. На линиях, оборудованных автоблокировкой, кроме того, обеспечивает электрическую изоляцию рельсовых цепей (изолирующий стык), а на линиях я электротягой - хорошую проводимость обратного тягового тока (токопроводящий стык). В токопроводящих стыках для уменьшения сопротивления прохождению электрического тока применяют рельсовые соединители (рис. 2.1). В промежуточных стыках устанавливают штепсельные соединители. Чтобы уменьшить сопротивление рельсовой цепи прохождению тягового тока, рельсовые соединители делают из медного троса, концы которого запрессовывают в манжеты из мягкой стали и приваривают к нижней части боковых граней головок рельсов. Токопроводящими устраивают все стыки на участке между изолирующими стыками.  Рис. 2.1 Рельсовые соединители: а) для сигнального тока, б) для тягового тока: 1 - приварка электродуговым способом; 2 - приварка термитным способом          В изолирующих стыках, чтобы избежать возможности прохождения тока от одного рельса к другому, устанавливают металлические объемлющие накладки и двухголовые с электроизолирующими фибровыми или полиэтиленовыми прокладками и втулками. Изолирующие прокладки помещают в зазор между концами рельсов. утечку тока через стыковые болты предотвращают изолирующие втулки, вставленные в болтовые отверстия накладок. Бесстыковой путь.      Бесстыковой путь применяют для уменьшения количества стыков для более плавного движения поездов при высоких скоростях, длина плетей бесстыкового пути составляет от 250-950 метров. Процесс сварки полностью автоматизирован, а прочность сварного стыка такая же, как и целого рельса.         Бесстыковой путь укладывают на прямых участках пути и в кривых радиусом не менее 500 метров. Перед укладкой бесстыкового пути пучины, просадки и другие дефекты земляного полотна оздоровляют, толщину балластного слоя приводят в соответствие с типом верхнего строения пути. Балласт укладывают щебеночный или из отходов асбеста. Шпалы укладывают в количестве не менее 1840 шт/км в прямых и в кривых радиусом 2000 м и менее. Раздельное скрепление рельсов со шпалами обеспечивает значительное сопротивление сдвигу.