книги из ГПНТБ / Проектирование и расчет железнодорожного пути с учетом военных требований учебник

можно пользоваться указаниями действующих руководств для же­ лезнодорожных войск или техническими условиями для железных дорог IV категории.

При засыпке воронок и брешей в насыпях дренирующим грун­ том для выпуска воды, проникающей через засыпку, устраиваются поперечные прорези. Отметка их дна устанавливается на 0,2 м ниже дна воронки. Ширина определяется рабочим органом земле­ ройного механизма, принимаемого для отрытия траншей. Если

/работы будут выполнять-

меры канав можно уменьшать по сравнению с нормальными, ко ширину по дну и глубину не следует назначать меньше 30 см.

Устройства для сбора и отвода грунтовых вод сооружаются только в том случае, если не обеспечивается несущая способность грунта земляного полотна при заданных скоростях движения поез­ дов.

Для осушения земляного полотна применяются простейшие дренажные сооружения в виде канав или лотков. Канавы наиболее

40

часто сооружаются для осушения оснований под насыпями, а лот­ ки— для повышения несущей способности основной площадки зем­ ляного полотна в выемке. Расчет глубины дренажного лотка для таких случаев производится по ранее рассмотренной методике.

В зависимости от конкретных условий проектируются односто­ ронние или двухсторонние дренажные лотки. При поперечном ук­ лоне водоупорного слоя лотки, как правило, устраиваются с на­

где hac — минимальная толщи­ на осушенного грун­ та для обеспечения необходимой несу­ щей способности;

1гк— глубина кювета.

Остальные величины рас­ смотрены применительно к формуле (1.11). Значение /гнс зависит от качества грунта основания и может задаваться

впределах от 20 до 120 см. Пример. Определить глуби­

Для проведения расчета глубины лотков необходимо опреде­ лить величины, входящие в формулу (1.20):

hKZ= 0,8 лг;

ак„— высота капиллярного подъема воды (для суглинка эта величина принимается равной 0,6 м);

I— величина возможного колебания уровня капиллярных вод

/— 0,20 — 0,25 м\ для расчета принимаем 0,25 м\

hK— глубина кювета зависит от условий проектирования выемки (по условиям местности hK= hmin = 0,3 м)\

4Г

/ —стрела подъема кривой депрессии определяется по фор­ муле (1.12)

т— расстояние от оси пути до стенки лотка. При ширине земляного полотна поверху 4,6 м,

т = -|- 0,3 = 2,6 м;

f = / 0m = C,075-2,6=0,195 м.

По формуле (1.20) определяем необходимую глубину лотков

И= Л нс + 1 + ат + / - Лк = 0,8+0,25+0,6+0,195-0,3= 1,545 м.

Деформации земляного полотна

Земляное полотно под воздействием поездной нагрузки, собст­ венного веса и веса верхнего строения пути, а также под влиянием атмосферных факторов испытывает упругие и остаточные дефор­ мации.

Остаточные деформации подразделяются на нормальные и вредные. К нормальным относятся такие, которые предусмотрены проектом сооружения земляного полотна, например, осадка на­ сыпи вследствие уплотнения ее основания в процессе эксплуата­ ции. Такая деформация развивается медленно, равномерно и не влияет на безопасность движения поездов.

Вредные или ненормальные остаточные деформации возникают при проектировании с отступлением от установленных норм, при нарушении технических условий на сооружение или восстановле­ ние земляного полотна и вследствие несвоевременного производ­ ства ремонтных работ. Такие деформации при определенных ус­ ловиях эксплуатации могут вызвать внезапное разрушение земля­ ного полотна.

В дальнейшем под деформациями земляного полотна подразу­ меваются непредвиденные изменения его формы и размеров в по­ перечном сечении.

По внешним признакам деформации подразделяют на следую­ щие типы: просадки и выпирания, деформации основной площад­ ки, пучины, расползания, провалы, обвалы, осыпи, оползни и сдви­ ги, размывы и подмывы, повреждения и загромождения.

Наибольшее распространение на железных дорогах имеют мес­ то просадки, деформации основной площадки, пучины, располза­ ния и сплывы откосов.

Оседания или просадки земляного полотна представляют собой сравнительно медленное опускание основной площадки, происходя­

42

щее или вследствие слабого уплотнения земляного полотна, или из-за податливости его основания.

В первом случае ликвидация просадок производится либо подъ­ емкой пути на балласт (иногда с укладкой каменных бордюров для сохранения обочин), либо подсыпкой грунта до проектной от­ метки с уширением основной площадки земляного полотна.

Во втором случае предварительно отсыпаются бермы, препят­ ствующие выпиранию грунта, а затем производится подъемка пути (рис. 1.19). Если податливость основания насыпи вызвана высо­ кой влажностью, то принимают меры к его осушению.

Рис. 1.19. Ликвидация просадок насыпи на податливом основании.

Деформации основной площадки земляного полотна образу­ ются при малой толщине балластного слоя и вследствие недоста­ точной несущей способности грунта основной площадки. При этом возникают корытообразные углубления, расположенные под каж­ дой шпалой, называемые балластными корытами (рис. 1.20).

Рис. 1.20. Балластные корыта.

По мере развития балластных корыт на некоторой глубине они становятся общими для ряда шпал, преобразуясь в балластные ложа. Процесс превращения балластных корыт в балластные ложа ускоряется при всяком сдвиге шпал. Местные значительные уг­ лубления ложа называются балластными мешками (рис. 1.21).

При неодинаковой плотности или неоднородности грунта в верх­ ней части земляного полотна происходит вдавливание балласта

вменее уплотненные места и образование балластных гнезд. Дно балластных лож обычно достигает глубины 1 м от нижней

постели шпал, а гнезд и мешков — до 3 ж и более. Наличие бал­ ластных лож приводит к разжижению грунта основной площадки земляного полотна в периоды дождей и к просадкам пути, а бал­

43

ластные гнезда приводят к сплывам верхней части откосов на­ сыпей.

Существующие способы оздоровления земляного полотна, имею­ щего деформации основной площадки, сводятся или к ликвидации углублений, или к осушению их. Ликвидация балластных корыт и неглубоких лож производится полной их вырезкой с отсыпкой

дренирующего грунта (рис. 1.22, б). Осушение корыт достигается срезкой бортов земляного полотна с последующей засыпкой пес­ ком (рис. 1.22, а).

Глубокие балластные ложа и балластные мешки чаще все^о

а — срезкой бортов: 6 — вырезкой деформировчшгй части земляного полотна.

осушаются поперечными прорезями с песчаным или песчано-гра- винным заполнением. Прорези располагают в наиболее понижен­ ных местах ложа через 8—-12,5 м, в зависимости от заданных сро­ ков осушения земляного полотна. Дно прорези заглубляют ниже ложа или мешка на 0,25—0,50 м и придают ему уклон в сторону откоса 1:10.

Хорошие результаты по осушению балластных гнезд достига­ ются забивкой в откосы насыпи большого количества перфориро­ ванных труб. Трубы забиваются с небольшим наклоном в сторону откоса так часто и на такую глубину, чтобы они проникали во все карманы.

В настоящее время ЦНИИ разрабатывает технологию укреп­ ления основной площадки земляного полотна цементацией.

Пучинами называются местные неравномерные поднятия грун^

44

та земляного полотна, возникающие в результате его промерзания и увеличения объема замерзающей воды. Пучины искажают рель­ совую колею, образуя в продольном профиле горбы, впадины и перепады.

Наиболее пучинистыми грунтами являются пылеватые супеси, суглинки, глины и мелкозернистые пылеватые пески. Интенсив­ ность пучения грунтов зависит от степени их влажности и глубины залегания грунтовых вод от основной площадки земляного по­ лотна.

Местное неравномерное вспучивание основной площадки земля­ ного полотна, приводящее к образованию пучин, вызывается не­ однородностью состава грунтов и неравномерностью их послойно­ го расположения в пределах глубины промерзания, различной сте­ пенью предзимнего увлажнения грунтов, наличием неровностей и деформаций основной площадки земляного полотна и другими факторами.

Пучинообразованию наиболее подвержены выемки и нулевые места профиля в таежных, горнотаежных и холмистых лесостеп­ ных районах, характеризующихся избыточным увлажнением.

Для ликвидации пучин или предупреждения их появления мо­ жет применяться одно или комбинация следующих мероприятий:

—осушение грунта;

—выведение зоны промерзания из зоны пучения;

—■планировка основной площадки земляного полотна;

—замена пучинистых грунтов дренирующими;

—обработка пучинистых грунтов химическими веществами,

электрохимическое закрепление грунтов, цементация и другие ме­ тоды мелиорации грунтов.

Осушение грунта как самостоятельная мера предупреждения пучинообразования применяется, когда дренажи могут перехва­ тить водоносный слой, питающий пучинистые грунты, и отвести во­ ду в сторону или понизить уровень гравитационных и связанных с ними капиллярных вод.

Глубина заложения подкюветных дренажей должна быть та­ кой, чтобы зона капиллярного поднятия оказалась ниже зоны про­ мерзания.

Выведение зоны промерзания из зоны пучения производится подъемкой пути на балласт или устройством противопучинных и теплоизолирующих подушек из балластных материалов или шла­ ка. Лучшим материалом для подушек является асбестовый бал­ ласт, который имеет слабую теплопроводность и незначительную водопроницаемость.

Толщина подушки зависит от глубины промерзания и термиче­ ских свойств материала и определяется расчетом. Ориентировоч­ ную толщину теплоизоляционного покрытия можно определить по упрощенной формуле

45

Глава II

ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ

Рельсы и скрепления

Верхнее строение является основной составной частью желез­ нодорожного пути. Изменение или нарушение работы хотя бы одного из элементов этой конструкции может привести к расстрой­ ству всей системы и вызвать усиленный износ подвижного состава.

К элементам верхнего строения пути относятся рельсы со скреп­ лениями, шпалы, балластный слой и противоугоны, а также стре­ лочные переводы, глухие пересечения, переводные и мостовые брусья

Рельсы служат для восприятия давления от колес подвижно­ госостава, передачи этого давления на шпалы и для направления движения колес. Для наилучшего выполнения этих задач рельсы должны иметь определенную форму поперечного сечения. Основ­ ными силами, определяющими очертание рельса, являются верти­ кальные усилия, вызывающие изгиб рельса как балки на упругих опорах. Имеющийся опыт эксплуатации балок, работающих на из­ гиб, показал, что форма двутавра является лучшей. Такая форма и легла в основу поперечного сечения рельса. В настоящее время повсеместно применяют широкоподошвенные рельсы, форма и раз­ меры которых постепенно уточняются, массы металла между го­ ловкой и подошвой рельса перераспределяются.

Прочность и износоустойчивость рельсов определяется процент­ ным содержанием углерода. Повышать содержание углерода мож­ но до определенного предела. Чем больше углерода в рельсах, тем чувствительнее рельсовая сталь к ударам и к концентрации напря­ жений.

В настоящее время прокатывают три основных типа рельсов: Р50, Р65 и Р75. Однако наряду с перечисленными типами широкое распространение имеют рельсы типа Р43. Кроме того, на второсте­ пенных участках, подъездных путях и ветках встречаются рельсы типов I-а, П-а, Ш-а и IV-a. Характеристика основных типов рель­ сов по химическому составу приведена в таблице 2.1.

48

Т а б л и ц а 21

П р и м е ч а н и е . Буква М обозначает, что сталь мартеновская, буквы НБ— что сталь бессемеровская, производимая по «новому» способу.

Главнейшие характеристики и размеры поперечного сечения стандартных рельсов представлены в таблице 2.2.

По длине рельсы разделяются на обычные, длинные и плети. Обычные рельсы имеют стандартную длину, равную 25,0 м. Длин­ ными рельсами считаются такие, которые имеют длину 50, 75 и 100 м. Рельсы большей длины называются рельсовыми плетями.

Срок службы рельсов зависит от плана и профиля участка, грузонапряженности линии, а также от качества рельсовой стали, термической обработки рельсов и ухода за ними. При неблаго­ приятных условиях (большие уклоны, кривые малых радиусов) рельсы изнашиваются через один — три года. В прямых участках и на площадках рельсы могут устойчиво эксплуатироваться 30 и более лет.

Мощность верхнего строения пути, в том числе и рельсов, вы­ бирается при проектировании железнодорожных линий в зависи­ мости от значения линии, характера, размеров и темпов роста пе­ ревозок, грузонапряженности линии и ее назначения.

На железнодорожных линиях I категории укладываются наибо­ лее мощные рельсы, типов Р50, Р65 и в особых случаях Р75, на линиях II категории — типа Р50, на линиях III категории — типа Р43 и на линиях IV категории — рельсы типов Р43, Р38 новые или старогодные.

Станционные и приемо-отправочные пути, предназначенные для безостановочного движения поездов, укладываются рельсами того же типа, что и главные пути на перегонах. На остальных приемо­ отправочных станционных путях могут использоваться рельсы на один тип ниже укладываемых :на главных путях или старогодные того же типа, но не легче Р43 на линиях I и II категорий и не легче Р38 — на линиях III и IV категорий.

На восстанавливаемых участках разрешается применение бо­ лее легких типов рельсов. Допускаются к укладке в путь рельсы типов не легче Р38 и им соответствующие с приведенным износом до 6 мм.