Залавский Н.И. Железнодорожный путь. Учеб. пособ. 2017

Обочина земляного полотна – это свободные от балласта продольные полосы основной площадки.

Берма земляного полотна – это горизонтальный уступ на откосе насыпи или полоса земли между подошвой откоса и ближайшим водоотводным сооружением.

Резерв земляного полотна – это продольная канава, образованная после выемки грунта при сооружении земляного полотна.

Кавальер земляного полотна – это вынутый и уложенный по форме правильной призмы грунт при устройстве выемки (рис. 2.5).

Кювет земляного полотна – это продольная канава с обеих сторон основной площадки выемки.

Нагорная канава – это водоотводная канава для перехвата поверхностных вод с верховой части выемки.

Рисунок 2.5 – Конструктивные элементы выемки

Банкет – это присыпка грунта в виде треугольной примы с уклоном в сторону нагорной канавы для отвода воды с полосы земли между бровкой откоса и кавальером.

Рисунок 2.6 – Конструктивные элементы нагорной стороны выемки: 1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава;

4 – банкет; 5 – откос выемки

21

Забанкетная канава – это канава для отвода воды, собирающейся с площадки, расположенной между кавальером и банкетом.

Контрбанкет – это специальное сооружение из грунта в основании насыпи, повышающее устойчивость откоса (рис. 2.7).

Рисунок 2.7 – Высокая насыпь с контрбанкетами: 1 – тело насыпи; 2 – контрбанкеты

1.4 Показатели, характеризующие конструкцию земляного полотна

Высота насыпи – расстояние от уровня ее бровок до основания по оси земляного полотна.

Глубина выемки – расстояние от уровня бровок основной площадки до точки пересечения оси земляного полотна с линией, соединяющей бровки откосов выемки.

Заложение откоса – это горизонтальная проекция линии откоса. Крутизна откоса – отношение вертикальной проекции откоса к го-

ризонтальной (табл. 2.1, 2.2).

Таблица 2.1 – Крутизна откосов насыпей

22

Таблица 2.2 – Крутизна откосов выемок

Ширина основной площадки – расстояние между бровками земляного полотна. Находится в пределах 5–7 м.

Форма сливной призмы – геометрическое изображение фигуры ломаной линии основной площадки.

1.5 Поперечные профили земляного полотна

Поперечный профиль ЗП – это инженерно-геологический разрез земляного полотна перпендикулярный оси линии трассы, являющийся основной частью проекта земляного полотна.

В состав поперечного профиля земляного полотна входят части, определяющие:

конструкцию ЗП;

материал (грунт) насыпей;

вид и конструкции водоотводных сооружений;

типы закрепительных поверхностей ЗП;

виды защитных сооружений и устройств.

Поперечные профили делятся: 1) по признакам: на типовые (нор-

мальные, специальные) и индивидуальные; 2) по числу путей (один, два,

три, станция); 3) по видам грунтов; 4) по категории линий.

Типовые нормальные поперечные профили применяются при соору-

жении земляного полотна в обычных условиях из обычных грунтов.

Типовые специальные поперечные профили применяются при соору-

жении земляного полотна из слабых грунтов и на слабых грунтах (болота, засоленные грунты, легко и слабо выветриваемые скальные грунты).

Индивидуальные поперечные профили разрабатываются тогда, когда нельзя применить типовые поперечные профили.

Формы и размеры типовых поперечных профилей земляного полотна выбираются по СНиПам и альбомам в зависимости от категории железно-

дорожной линии, вида грунта, числа путей и других объективных условий.

Применение типовых поперечных профилей земляного полотна осуществляется на:

23

прочном и устойчивом основании с поперечным уклоном не круче

1:3;

болотах I, II, III типа глубиной до 4 м;

засоленных грунтах;

районах подвижных песков.

Применение индивидуальных поперечных профилей земляного полотна осуществляется в том случае, когда нельзя применить типовые проекты поперечных профилей или, когда применяются технологии возведения гидромеханизации и массовых взрывов.

Глава 2. ЗАЩИТНЫЕ СООРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

2.1 Виды защитных сооружений

Защитные сооружения представляют собой постоянные или временные, поверхностные или заглубленные устройства, предназначенные для защиты от неблагоприятных природных воздействий. Устраивается защита от размывов и подмывов водой, схода селей, растущих оврагов, снежных лавин, скальных обвалов, осыпей, оползней, наледей, песчаных и снежных заносов, выдувания грунта.

Защитные сооружения земляного полотна по характеру их работы и месту их расположения можно разделить на 4 группы:

1) в поймах рек:

берменные присыпки;

укрепительные одежды откосов;

регуляционные сооружения (поперечные траверсы, струенаправляющие дамбы);

2) в выемках скальных грунтов:

улавливающие сооружения (улавливающие стены, улавливающие

полки);

заградительные валы;

галереи;

3)на крутых и неустойчивых косогорах:

нагорные и водоотводные канавы;подпорные стены;упорные призмы;контрбанкеты;контрфорсы;

4)в оврагообразных местах:

каменные стены (барражи);

направляющие дамбы;

селеспуски.

24

2.2 Водоотводные устройства и сооружения

Проникающая в тело земляного полотна вода, снижает его физикотехнические характеристики и несущую способность, поэтому устраивают:

1)для перехвата, сбора и отвода поверхностных вод:

канавы;

лотки;

земляные валики;

планировку земляной поверхности;

ливневую канализацию;

перепады;

быстротоки;

водобойные колодцы, стены;

дамбы регуляционные;

2)для понижения уровня грунтовых вод и их отвода: дренажи.

По характеру сбора и отвода подземных вод, а также конструктив-

ным особенностям дренажи делятся на:

горизонтальные;

вертикальные;

комбинированные.

Горизонтальные дренажи – это открытые и закрытые канавы, лотки, траншеи, галереи, скважины.

Вертикальные дренажи – это буровые или шахтные колодцы. Комбинированные дренажи – это сочетание горизонтальных и вер-

тикальных дренажей.

По принципу осушения грунта земляного полотна дренажи делятся на:

гравитационные;

вентиляционные;

биологические.

Гравитационные дренажи основаны на поступлении воды из грунта в водоотводные сооружения под действием силы тяжести.

Вентиляционные дренажи – основаны на поступлении воды из грунта в водоотводные сооружения и её испарении.

Биологические дренажи – основаны на удалении воды путём ее испарения через растительность (деревья, кустарники, травяной покров).

Основные элементы конструкции дренажа:

дренажная траншея;

дренирующий заполнитель;

гидроизоляционный материал;

смотровые колодцы, скважины;

выпуски дренажей на поверхность земли;

отводящие открытые канавы.

25

2.3 Укрепительные и защитные устройства и сооружения

Земляное полотно защищают и предохраняют от разрушительного воздействия природных факторов – воды, ветра, льда, селей, камнепадов, осыпей.

Защитные сооружения могут быть различных форм, видов (рис. 2.8)

ипо своему назначению делятся на:

постоянные конструкции:

сборные ж.-б. плиты;

монолитные ж.-б. плиты;

каменные наброски;

габионы;

одиночное мощение;

одерновка;

лесопосадка;

посев многолетних трав;

морские буны;

волноломы;

тетраподы;

цементация грунтов;

силикатизация грунтов;

термический способ;

Рисунок 2.8 – Укрепительные и защитные сооружения (начало)

26

коэффициент крутизны откоса (m);

смоченный периметр канавы (p);

глубина канавы (H).

Фактический расход воды (Q, м3/с) определяется по формуле:

= ω ∙ ,

где ω – площадь живого сечения канавы, м2;

υ– средняя скорость течения воды, м/с.

ω= ∙ + ∙ 2;

p = a + 2b = a + 2h√1 + 2.

Рисунок 2.9 – Схема канавы

Гидравлический радиус R (м):

= ⁄ .

Скорость течения воды в канаве υ (м/с):

= ∙ √ ∙ ,

где С – коэффициент, зависящий от гидравлического радиуса и поверхности дна;

– продольный уклон дна канавы.

Глава 3. ДЕФОРМАЦИИ, ПОВРЕЖДЕНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3.1 Основные понятия

Деформация земляного полотна – изменение формы тела и его ли-

нейных размеров.

Повреждение земляного полотна – местное нарушение элементов земляного полотна при сохранении его общей целостности.

Разрушение земляного полотна – нарушение целостности земляного полотна.

Неустойчивое земляное полотно – земляное полотно, имеющее развивающиеся деформации или его поврежденные элементы.

28

В процессе эксплуатации земляное полотно воспринимает нагрузки от подвижного состава и собственного веса, и подвергается изменениям. В грунтах земляного полотна происходят физико-химические процессы, которые приводят к остаточным деформациям его элементов и всего его тела.

3.2 Классификация деформаций, повреждений и разрушений земляного полотна

При всем многообразии деформаций земляного полотна их можно свести по внешним признакам к пяти группам:

I группа – повреждения деформации основной площадки ЗП; II группа – повреждения откосов ЗП;

III группа – повреждения и разрушения тела ЗП;

IV группа – повреждения и разрушения основания ЗП;

V группа – повреждения и разрушения ЗП от воздействия неблагоприятных явлений.

Iгруппа:

1)балластные корыта;

2)балластные ложа;

3)балластные мешки;

4)балластные гнезда;

5)пучины;

6)весенние балластные пучины.

II группа:

1)сплывы откосов насыпей и выемок;

2)смыв откосов насыпей и выемок;

3)осыпи;

4)вывалы отдельных камней;

5)вывалы скальных обломков;

6)обвалы.

III группа:

1)расползание тела насыпи земляного полотна;

2)оседание (локальное) тела насыпи земляного полотна.

IV группа:

1)оседание основания земляного полотна;

2)оползни косогоров (выдавливание, соскальзывание, срезание).

V группа:

1)размывы, подмывы основания;

2)землетрясение;

3)паводки;

4)ливни;

5)наводнение.

29

3.3 Деформации земляного полотна

Под деформациями земляного полотна подразумевают изменения его формы и размеров в процессе эксплуатации. Деформации могут быть упругими и неупругими (остаточными). Упругие деформации проявляются во время прохождения поезда. Остаточные деформации земляного полотна могут быть вызваны дополнительным уплотнением грунтов, пластическими деформациями грунта под нагрузкой, сезонным промерзанием грунтов и другими процессами, происходящими в грунтах. Процессы, влекущие остаточные деформации, называются болезнями земляного полотна.

Причины остаточных деформаций земляного полотна:

1 Глинистые грунты при одной и той же влажности могут иметь разную плотность – в результате этого изменяются прочность и несущая способность грунтов. Необходимое уплотнение грунта в насыпях достигается при строительстве. Пренебрежение этим приводит к остаточным деформациям грунта и к осадке основной площадки.

2Глинистые грунты, уложенные в насыпи с определенной плотностью, могут иметь разную влажность. Слои грунта с повышенной влажностью имеют более низкие прочностные характеристики (удельное сцепление и угол внутреннего трения), чем грунты с меньшей влажностью. Поэтому они могут явиться причиной сплывов откосов, в них могут происходить пластические деформации.

3Разработка грунтов в карьере, выемке приводит к изменению их структуры. Грунты с нарушенными (разрушенными) естественными структурными связями после укладки их в насыпи не могут в полном объеме восстанавливать эти связи в процессе эксплуатации. Такие грунты при замачивании резко снижают свою прочность.

4Динамические воздействия проходящих поездов (вибрации, удары колес в стыках) вызывают снижение на 20–30 % несущей способности связных грунтов. На особо грузонапряженных линиях несущая способность таких грунтов может снижаться на 30–50 % по сравнению с данными статических испытаний.

5Сезонные промерзания и оттаивания глинистых грунтов вызывают снижение прочностных характеристик грунтов на 20–30 % по сравнению с их значениями до промерзания. Промерзание глинистых грунтов сопровождается их вспучиванием, в результате изменяется структура грунта (становится комковатой) и уменьшается плотность. Это особенно заметно при оттаивании грунта, этим объясняется активизация некоторых деформаций весной.

3.4 Деформации основной площадки земляного полотна

К деформациям основной площадки земляного полотна относят бал-

ластные корыта, ложа, мешки, гнезда и карманы. Они образуются из-за вдавливания балласта в глинистый грунт основной площадки земляного

30