Ревякин А.А. Изыскания и проектиров. ж.д. Учеб. пособ. 2017

Укладка проектной линии продольного профиля на отметках выше ПГРmax требует уширения существующего земляного полотна, сложного и дорогостоящего.

Данное ограничение в значительной мере снимается при проектировании дополнительных главных путей на общем земляном полотне в условиях, когда уширение существующего полотна предрешено укладкой дополнительного главного пути, а обеспечение минимальной ширины обочины со стороны существующего пути может быть реализовано за счет его сдвига в сторону проектируемого пути.

На электрифицированных линиях как минимальная, так и максимальная отметка ПГР может быть ограничена высотой подвески контактного провода. В соответствии с СТН расстояние от уровня верха головки рельса до контактного провода в любой точке пролета должно быть не менее 5750 мм, нормативная высота подвески – 6500 мм. Максимальная высота подвески контактного провода – 6800 мм. По разрешению соответствующих служб высота подвески может быть уменьшена, но лишь в случае обоснованной необходимости и в строго определенных пределах – до 5675 мм при электрификации на переменном и до 5550 мм при электрификации на постоянном токе.

На двухпутных и многопутных перегонах, на станциях, при проектировании дополнительных главных путей на общем земляном полотне величина минимальной и максимальной отметок ПГР определяется из условия обеспечения нормируемой разности уровней отметок головок рельсов на проектируемом и смежном путях.

Продольный профиль дополнительного главного пути, располагаемого на общем земляном полотне с существующим путем, на прямых участках следует проектировать из условия обеспечения одинакового уровня головок рельсов обоих путей после капитального ремонта существующего пути. На участках пути в кривых на одном уровне должны быть головки внутренних рельсов.

Временная разность уровней головок рельсов, которая должна быть устранена в процессе капитального ремонта существующего пути, не должна превышать 10 см, а на отдельных участках – 15 см. В местах, где исключена возможность заноса пути снегом или песком, временную разность уровней головок рельсов допускается в обоснованных случаях увеличивать до 25 см.

На переездах, устраиваемых на прямом участке пути, разность уровней головок рельсов не допускается.

При проектировании реконструкции продольного профиля необходимо учитывать даже незначительное понижение или повышение проектной линии относительно уровня существующего пути во избежание сложных работ по его переустройству. Поэтому для графической укладки проектной линии используют утрированный продольный профиль (рис. 1.24) с увеличенным вертикальным масштабом (обычно 1:100 или 1:200), который позволяет контролировать даже малые изменения отметок. Горизонталь-

51

ный масштаб утрированного профиля – 1:10 000.

Утрированный продольный профиль является рабочим документом. В окончательном виде результаты проектирования представляются в виде подробного продольного профиля (рис. 1.25).

Рис. 1.24. Утрированный продольный профиль

В настоящее время практически во всех проектных институтах для проектирования реконструкции продольного профиля железных дорог используют программные средства с автоматическим формированием проектной документации (в том числе подробного продольного профиля) установленного образца.

Традиционная техника нанесения проектной линии сложилась в расчете на то, что применяемый крупный вертикальный масштаб утрированного профиля обеспечивает возможность графического подбора элементов проектной линии (рис. 1.26). Проектирование ведут от опорных точек трассы, изменение положения которых невозможно или связано с необходимостью выполнения крупных работ. Такими точками являются раздельные пункты, большие и средние мосты, тоннели, высокие насыпи и глубокие выемки.

Учитывая, что в соответствии с нормами искажения продольного профиля существующего пути предусматривают, как правило, его подъемкой на балласт, проектную линию наносят на продольный профиль так, чтобы она была не ниже линии отметок ПГРmin.

При этом высота подъемки в уровне головки рельса (рис. 1.27):

Если ПГРmin > СГР, то наиболее желательна укладка проектной линии с обеспечением условия ПГРmin ≤ ПГР ≤ ПГРmax.

52

При ПГР = ПГР min подъемка будет минимальной.

Если ПГРmin < СГР, то при условии ПГРmin ≤ ПГР ≤ СГР требуется вырезка излишков балласта на высоту ∆h = СГР – ПГР. В этом случае

наиболее желательна укладка проектной линии с обеспечением условия СГР ≤ ПГР ≤ ПГРmax.

Рис. 1.25. Подробный продольный профиль

При расположении проектной линии ниже отметок ПГРmin возникает необходимость срезки верхней части земляного полотна на величину

Расположение проектной линии ниже линии отметок ПГРmin должно быть обосновано в проекте, поскольку требует срезки верхней части земляного полотна существующего пути, для чего необходимо снять все элементы верхнего строения, вырезать существующий балласт, срезать верх-

53

нюю часть земляного полотна, восстановить верхнее строение пути на участке срезки. Эти работы требуют длительного перерыва в движении поездов.

Рис. 1.26. Укладка проектной линии:

1 – проектная линия (ПГР); 2 и 3 – линия минимальных (ПГРmin) и максимальных (ПГРmax) отметок головки рельса; 4 – существующие отметки головки рельса (СГР); 5 – поверхность основной площадки земляного полотна; 6 –поверхность земли

Рис. 1.27. Определение характера работ по реконструкции продольного профиля (hвсп – проектная высота верхнего строения пути)

В то же время срезка земляного полотна на небольших по протяжению участках позволяет иногда избежать больших досыпок дорогостоящего балласта или уширения земляного полотна на значительном протяжении

54

прилегающих участков. Рациональность таких решений обосновывают технико-экономическим сравнением вариантов.

Эффективность срезки верхней части земляного полотна существующего пути с целью уменьшения объемов работ на прилегающих участках значительно повышается в тех случаях, когда она сочетается с устранением деформаций существующего земляного полотна, например, со срезкой балластных корыт (рис. 1.28).

Рис. 1.28. Сплошная срезка балластных корыт и проектирование второго пути:

I и II – положение соответственно осей существующего и второго путей; 1 – балластное корыто; 2 – дренирующий грунт

На малых мостах с ездой на балласте небольшие подъемки (до 10…15 см) могут быть допущены за счет увеличения толщины балласта, на малых мостах с безбалластной проезжей частью примерно на ту же высоту можно поднять пролетное строение.

Над трубами могут быть допущены досыпки до 1 м и более (с наращиванием в необходимых случаях оголовков).

Расположение проектной линии выше линии отметок ПГРmax требует уширения существующего земляного полотна и должно быть обосновано в проекте.

Для выполнения земляных работ по уширению существующего земляного полотна механизированным способом минимальная ширина присыпки грунта со стороны каждого из откосов составляет 3…4 м.

В отличие от проектирования продольного профиля новых железных дорог, где укладку проектной линии ведут в уровне бровки земляного полотна, реконструкцию продольного профиля эксплуатируемой железной дороги проектируют в уровне головки рельса. Поэтому все проектные отметки, разности уровней существующего и проектируемого путей определяют с учетом вертикальных кривых, устраиваемых в местах переломов продольного профиля.

Радиусы вертикальных кривых RB применяют на скоростных линиях – 20 км; на линиях I и II категорий – 15 км; на особогрузонапряженных линиях

55

и линиях III категории – 10 км; на железных дорогах IV категории – 5 км. При проектировании дополнительных главных путей и усилении

(реконструкции) эксплуатируемых железных дорог в трудных условиях, а также подъездных путей допускается уменьшать радиусы вертикальных кривых до 15 км на скоростных линиях, 10 км на линиях I и II категорий, 5 км на – особогрузонапряженных линиях и линиях III категории, 3 км на дорогах IV категории.

Тангенс вертикальной кривой, м, составляет

где ∆i — алгебраическая разность уклонов на переломе профиля, ‰; RB – радиус вертикальной кривой, км.

При определении отметок точек, попавших в интервал, границы которого отстоят от перелома профиля на величину TB, необходимо учитывать поправку у, увеличивающую или уменьшающую данные отметки в зависимости от знака алгебраической разности уклонов (рис. 1.29):

где х – расстояние от расчетной точки до начала тангенса вертикальной кривой, м.

Знак поправки положителен при вогнутом переломе (разность уклонов отрицательна) и отрицателен при выпуклом переломе (разность уклонов положительна).

При малой разности сопрягаемых уклонов невелика и величина поправки от вертикальной кривой. Считается, что при величине поправки менее 0,01 м устройство и содержание вертикальных кривых не требуется, поскольку плавность перехода поезда с одного элемента на другой обеспечивается за счет изгиба рельса. Алгебраическая разность уклонов ‰, при которой величина поправки от вертикальной кривой равна 0,01 м, составляет

При RB = 20 км величина ∆i = 2 ‰.

В соответствии с этим в СТН при алгебраической разности уклонов смежных элементов менее 2 ‰ при RB = 20 км, менее 2,3 ‰ при RB = 15 км, менее 2,8 ‰ при RB = 10 км, менее 4 ‰ при RB = 5 км и менее 5,2 ‰ при RB = 3 км вертикальные кривые не предусматриваются.

56

деляют не только конструкцию земляного полотна, но и технологию производства работ по его переустройству.

При проектировании реконструкции земляного полотна необходимо обеспечить его прочность и устойчивость, предусмотреть защиту от разрушающего действия атмосферных воздействий (дождь, снег, мороз и т.д.). Для этого при переустройстве земляного полотна предусматривают преимущественное использование грунтов, наименее подверженных деформациям при увлажнении, промерзании, оттаивании и т.п., а также ограждение земляного полотна от поверхностных и грунтовых вод. Применяют специальные конструкции инженерных сооружений и устройств (защитные слои, дренажи, шлаковые подушки, подпорные стенки) на участках со сложными геотехническими условиями. Особое внимание должно быть уделено обеспечению надежного отвода с поверхности земляного полотна атмосферных осадков на всех стадиях производства работ по его реконструкции. Размокание грунта на отдельных участках в теле земляного полотна или в его основании – одна из основных причин потери несущей способности, приводящей к различным аварийным ситуациям (просадки, сплавы и оползание откосов, пучение).

При проектировании реконструкции поперечных профилей необходимо обеспечить:

–безопасность движения поездов по существующему пути и минимальные нарушения графика движения поездов в период строительства;

–наименьшее число передвижек и перекладок существующего пути

ипереводов движения с одного пути на другой;

–безопасность производства строительных работ;

–применение комплексной механизации, прогрессивной технологии

иорганизации ведения строительных работ.

Проектируя реконструкцию поперечных профилей земляного полотна, например в случае сооружения вторых путей, руководствуются альбомами типовых решений. Однако привязка типового решения всегда носит индивидуальный характер, и в каждом конкретном случае необходимо исходить из особенностей существующего земляного полотна, местных условий и возможностей изменения проектной линии в плане и профиле.

При этом в зависимости от высоты подъемки (глубины срезки) все многообразие проектных решений может быть подразделено на три основные группы, характеризующиеся тем, что:

–ось существующего пути после его реконструкции сохраняет свое положение – первая группа;

–ось существующего пути смещают в сторону для сохранения одного из откосов земляного полотна (при проектировании вторых путей смещение выполняют в сторону проектируемого пути) – вторая группа;

–ось существующего пути смещают (временно или постоянно) на расстояние, обеспечивающее возможность перевода движения поездов на смещенный путь и реконструкции земляного полотна без перерыва в движении поездов – третья группа.

58

Если подъемка существующего пути невелика и при ее реализации обеспечивается ширина обочин не менее 0,5 м, используются поперечные профили первой группы (рис. 1.30, а).

Если ширина обочины не обеспечивается, то в данном случае необходимо применять поперечный профиль с уширением земляного полотна в обе стороны (рис. 1.30, б).

а

б

в

Рис. 1.30. Поперечные профили земляного полотна:

а – при малых подъемках и сохранении минимальной обочины со стороны существующего пути на насыпи; б – то же в выемке; в – при двусторонней присыпке грунта; I – ось существующего пути; II – ось проектируемого пути; 1 – дренирующий грунт; 2 – уступ на откосе существующей насыпи; 3 – грунт, утрамбованный до нормативной плотности, однородный с грунтом

существующего земляного полотна

Для обеспечения выполнения земляных работ механизированным способом ширина присыпки грунта должна быть не менее 3…4 м. Уширение насыпей высотой более 1 м из недренирующего грунта требует устройства на засыпаемом откосе уступов шириной 1,0…1,5 м с поперечным уклоном верха 0,01…0,02 в сторону присыпок. На насыпях из дренирующих грунтов уступы не нарезают, а предусматривают удаление с откосов дерна, древесно-кустарниковой растительности и рыхление поверхности откоса на глубину не менее 0,1…0,15 м. Загрязненный балласт, лежащий на откосах существующей насыпи (балластный шлейф), удаляют.

59

Поперечники с двусторонним уширением земляного полотна в насыпях применяют на подходах к крупным искусственным сооружениям или в других местах, где смещение оси пути невозможно. Недостатком таких поперечников является нарушение обоих существующих откосов, что нежелательно вообще и особенно на участках, где откосы насыпи укреплены, а в теле насыпи размещены водопропускные трубы и другие сооружения, требующие в данном случае значительного переустройства или замены.

В выемках подобные поперечные профили применяют только в исключительных случаях на коротких участках, так как приходится устраивать лоток вместо кювета или подпорную стенку, чтобы не нарушать хотя бы один из откосов, например, откос, противоположный второму пути.

Чтобы избежать этих недостатков, применяют поперечные профили второй группы со смещением оси существующего пути для сохранения одного из откосов насыпи или выемки.

Смещение оси пути при подъемке пути на балласт

где 1,5 – коэффициент заложения откосов балластной призмы; ∆h' – разность отметок верха существующей и проектной балластной призмы; ∆b – необходимое уширение обочины существующего пути до нормы.

При больших изменениях отметок головки рельса (до 0,6…0,8 м) применяют поперечники второй группы с подъемкой пути на дренирующий грунт, в этом случае

где ап и ас – ширина основной площадки земляного полотна проектируемого и существующего путей; ∆h" – разность отметок бровок земляного полотна, существующей и по проекту.

При необходимости больших (более 1 м) досыпок или срезок реконструкцию земляного полотна проектируют с использованием поперечных профилей третьей группы, обеспечивающих наименьшие нарушения графика движения поездов. В этом случае работы по переустройству земляного полотна выполняют в два этапа. Сначала на минимальном удалении от оси существующего пути, обеспечивающем безопасное движение поездов в период строительства, к существующему земляному полотну пристраивают земляное полотно временного пути, на которое после укладки верхнего строения пути переводят движение поездов с существующего пути. Затем реконструируют земляное полотно существующего пути с выводом основной площадки на проектную отметку. После этого рельсовые пути устанавливают в проектное положение (рис. 1.31).

60