m0944

625.1 К736

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

И.А. КОТОВА, Г.Г. ГРИШИНА

ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ ОБЪЕКТОВ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЕМОГО

ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Методические указания для курсового и дипломного проектирования

Новосибирск

2014

1

УДК 625.1

К736

К о т о в а И.А., Г р и ш и н а Г.Г. Проектирование усиления

объектов длительно эксплуатируемого земляного полотна:

Метод. указ. для курсового и дипломного проектирования. – Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2014. – 80 с.

Изложены принципы проектирования усиления земляного полотна длительно эксплуатируемых железных дорог, реализуемые при капитальном ремонте земляного полотна и его сооружений не менее чем за год до производства модернизации и ремонтов верхнего строения пути.

Предназначены для студентов специальности 270204 (290900) «Строительство железных дорог, путь и путевое хозяйство» факультета «Строительство железных дорог».

Рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры «Путь и путевое хозяйство».

О т в е т с т в е н н ы й р е д а к т о р д-р техн. наук, проф. Н.И. Карпущенко

Р е ц е н з е н т

завкафедрой «Изыскания, проектирование, постройка железных и автомобильных дорог» СГУПСа д-р техн. наук, проф. А.Л. Исаков

© Сибирский государственный университет путей сообщения, 2014 © Котова И.А., Гришина Г.Г., 2014

2

Введение

В настоящее время бесстыковой путь принят в качестве основ - ной конструкции на главных и второстепенных линиях[1]. При этом земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и иметь достаточные размеры для размещения балластной призмы согласно п. 2.2 Инструкции по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути [2].

Деформации земляного полотна должны быть устранены до укладки бесстыкового пути в соответствии с Техническими условиями на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути [3].

При капитальном ремонте земляного полотна и его сооружений выполняются следующие работы: ликвидация балластных углублений и пучинных мест, а также оползней, размывов, обвалов и других деформаций земляного полотна; восстановление и ремонт всех водоотводных и дренажных устройств, всех защитных и укрепительных сооружений земляного полотна, регуляционных и укрепительных сооружений; исправление, досыпка и укрепление конусов мостов; уширение до нормальных размеров земляного полотна, уположение откосов, ликвидация или укрепление балластных шлейфов.

Проекты по лечению земляного полотна и его сооружений составляются проектными организациями на основании материалов натурной съемки и инженерно-геологического обследования, также имеющихся материалов по эксплуатации и текущему содер - жанию пути в соответствии с действующей нормативно-техниче- ской документацией [2–8].

Цель курсового проекта по теме «Усиление длительно эксплуатируемого земляного полотна» – ознакомление с основами проектирования поперечного профиля земляного полотна и мероприятий по его усилению на длительно эксплуатируемых участках же - лезных дорог перед укладкой бесстыкового пути.

3

1.Проектирование усиления насыпи

1.1.Предупреждение деформаций откосов насыпей

Необходимость усиления насыпей при эксплуатации пути воз - никает, как правило, вследствие недостаточной ширины основной площадки, завышенной крутизны откосов, малой эффективности укрепительных и защитных сооружений, возникающих деформаций и повреждений (сплывов, просадок и т.п.).

Усилению подлежат в первую очередь высокие насыпи, более подверженные различным деформациям . При разработке проектов усиления необходимо предусматривать устранение всех основных несоответствий этих сооружений современным требованиям с учетом переспективы развития данной линии.

Для предупреждения деформаций или устранения их последствий чаще всего выполняют уширение насыпей с уположиванием откосов, а также устройством контрбанкетов , размеры и форму ко - торых определяют при расчете устойчивости.

1.2. Проектирование основной площадки

На длительно эксплуатируемых линиях за основную -пло щадку принимается условная граница, проходящая по подошве балластной призмы типовых размеров[6]. При этом ширина основной площадки B назначается из условия размещения на ней верхнего строения пути и обочин земляного полотна с учетом категории линии, количества путей и радиуса кривой:

на однопутных участках

где b – нормативная ширина основной площадки на прямом участке (табл. 1.1); Db – уширение основной площадки на кривых участках пути (табл. 1.2); M – расстояние между осями смежных путей на прямом участке (М = 4,1), м; Dm – габаритное уширение междупутного расстояния на кривых участках (табл. 1.3).

В курсовом проекте рассматриваются объекты, сооруженные из глинистых грунтов, а также из мелких и пылеватых песков . Вид

4

грунта задается его условным номером(см. бланк задания). Фи- зико-технические характеристики грунтов приведены в прил. 1.

Таблица 1.1

Ширина основной площадки b на прямых однопутных участках, м

Габаритное уширение междупутного расстояния Dm в кривых

при равном возвышении наружных рельсовых нитей, м

Поперечное очертание верха земляного полотна проектируется согласно Техническим указаниям [4] исходя из следующего. Для обеспечения стабильной работы подшпального основания

бесстыкового пути рекомендуется проектировать сплошную

5

укладку геотекстиля в основание балластной призмы. В этом случае он работает не только как разделительный слой, но и снижает неравномерное накопление остаточных деформаций [9]. При этом для отвода воды из щебеночной балластной призмы необходимо обеспечить планировку основания балластной призмы и срезку обочин земляного полотна до уровня геотекстиля или пенополистирола (рис. 1.1) с уклоном 0,04 в полевую сторону [4].

а)

б)

Рис. 1.1. Схема укладки пенополистирола:

а– однопутный участок; б – двухпутный участок;

1– щебеночный балласт; 2 – пенополистирол; 3 – слой старого балласта; 4 – глинистые грунты; hщ – толщина балластного слоя под шпалами

После определения размеров основной площадки необходимо вычертить ее схему (рис. 1.2, 1.3).

6

Рис. 1.2. Схема основной площадки земляного полотна однопутного участка после проведения ремонта

Показанные на рис. 1.2 размеры можно определить следую-

ной площадки.

B

0.04

Рис. 1.3. Схема основной площадки земляного полотна двухпутного участка после проведения ремонта

Показанные на рис. 1.3 размеры определяются по формулам

7

1.3.Проектирование и расчет откосного укрепления

1.3.1.Выбор типа укрепления

Откосы пойменных насыпей необходимо защищать не только от вредного воздействия природных факторов, но и от волнового воздействия в периоды паводков. С этой целью предусматривают устройство защитных берм, выбирают тот или иной тип укрепления их откосов, рассчитывают конструкцию укрепления и определяют его верхнюю границу.

Выбор типа укрепления делают на основании технико-эконо- мического сравнения нескольких вариантов(покрытие из бетонных или железобетонных плит, каменная наброска из сортированного или несортированного камня, укрепление из простых или фи - гурных блоков и др.).

В курсовом проекте прорабатывается один из вариантов:

1)бетонные или железобетонные плиты, использование которых целесообразно при непучинистых и слабопучинистых грунтах откоса (пески и легкие супеси);

2)каменная наброска из несортированного камня(горной массы), которой отдается предпочтение при пучинистых грунтах откоса.

Более точно пучинистость грунта можно определить по интен - сивности пучения f [14], значения которой находятся по значе-

ниям естественной влажности грунта Wе и влажности на границе

1.3.2. Расчет укрепления из бетонных или железобетонных плит

Размеры плит покрытия назначают по табл. 1.4 в зависимости от высоты волны и скорости течения воды вдоль откоса насыпи.

Сборные железобетонные плиты укладывают так, чтобы сторона, имеющая меньший размер, была параллельна урезу воды. Толщину железобетонных плит определяют из условия устойчивости на опрокидывание и всплывание под действием взвешиваю - щего волнового давления:

8

где kб – коэффициент запаса (для скоростных, особогрузонапряженных линий и линийI категории равен 1,3; II категории – 1,2; III категории – 1,15; IV категории – 1,1); hп – коэффициент (для сборных плит равен 1,1, а для монолитных – 1,0); h и l – высота и длина расчетной волны, м; B – длина ребра плиты или карты в направлении, нормальном к урезу воды, м; gw – удельный вес воды, кН/м3 (равен 9,81); gп – удельный вес плиты, кН/м3 (для бетонных плит равен 24, для железобетонных – 25); m – заложение откоса бермы, которое должно быть не менее 2 (принимается m = 2 с последующим уточнением по расчету устойчивости насыпи).

Толщину бетонных плит назначают в зависимости от высоты волны h , м.

Окончательно принимают ближайшую (в сторону увеличения d) стандартную толщину плиты по табл. 1.4.

9

Окончание табл. 1.4

Плиты укладывают на слой обратного фильтра из щебня или гравия с целью предотвращения вымывания и выноса частиц грунта .

В настоящее время вместо обратного фильтра из зернистого материала широко применяют геотекстиль, который предотвращает вынос частиц грунта через отверстия в конструкциях укреплений при действии течения, волнения и фильтрационного потока [11].

Конструкцию плитного укрепления изображают графически (рис. 1.4) с указанием размеров и отметок.

Рис. 1.4. Бетонные свободно лежащие плиты с открытыми швами на геотекстиле:

1 – рисберма; 2 – бетонный упор; 3 – геотекстиль; 4 – облегченное укрепление; 5 – бетонные плиты;

6 – гравийная или песчаная подготовка толщиной 10 см

10