Изыскания и проектирование железных дорог 2010

камеральном трассировании место размещения водопропускных сооружений устанавливаются при сопоставлении продольного профиля с подробным планом трассы. На продольном профиле места размещения водопропускных сооружений определяются понижениями местности, где имеются водотоки. Пропуск вод, близко расположенных один от другого водотоков, через одно сооружение должен быть обоснован соответствующими расчетами, учитывающими затраты на сооружения и содержание водоотводной канавы. При наличии вечномерзлых грунтов, селевого стока, лессовидных грунтов и возможности образования наледи такие решения не допускаются. В районах вечной мерзлоты на участках с просадочными при оттаивании грунтами водопропускные сооружения проектируют во всех естественных понижениях продольного профиля, а на слабо сточных участках их следует предусматривать не реже чем через 500 м.

Территория, с которой атмосферные осадки стекают к водопропускному сооружению, называется водосбором или бассейном сооружения. Водосбор расположен с верховой стороны от трассы и ограничен по периметру линиями водоразделов и полотном дороги. Линия, соединяющая наиболее пониженные точки водосбора, называется логом или руслом. Боковые поверхности, ограниченные водоразделом и руслом, называются склонами водосбора.

7.3Типы малых водопропускных сооружений и их размещение на трассе

Малые водопропускные сооружения. К малым водопропускным сооружениям относятся трубы, мосты длиной до 25 м, лотки, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи. Эти сооружения размещаются на пересечениях железной дорогой постоянно или периодически действующих водотоков [5]

а – круглая с коническим входным звеном и раструбным оголовком; б – прямоугольная с раструбным оголовком с обратными стенками

Рисунок 7.7 - Типы железобетонных и бетонных труб (фасад и план)

71

Водопропускные трубы по форме сечения подразделяются на круглые (рис. 7.7, а) и прямоугольные (рис. 7.7, б). На существующих дорогах имеется некоторое количество овоидальных труб. Применяют следующие типы труб: круглые железобетонные диаметром от 1 до 2 м, круглые из гофрированного металла (рис. 7.9), прямоугольные железобетонные отверстием от 1 до 4 м и бетонные от 1,5 до 6.

Малые мосты в зависимости от формы подмостового сечения подразделяются на два типа: с прямоугольным сечением (рис. 7.8, а, б) и с трапецеидальным (рис. 7.8, в). При строительстве новых железных дорог наиболее часто применяют сборные свайно- и стоечно-эстокадные железобетонные мосты (рис. 7.8, в).

а - с массивными устоями; б – с откосными крыльями; в – эстакадный с конусами

Рисунок 7.8 - Типы малых мостов

Рисунок 7.9 - Металлическая гофрированная труба (двухочковая)

72

Лотки, закрытые и открытые, прямоугольного сечения с отверстием 0,50 - 0,75 м, преимущественно из железобетона, устраивают между шпалами для пропуска небольшого количества воды при высоте насыпи не менее 1 метра, недостаточной для укладки труб.

Дюкеры (рис. 7.10, а) пропускают наибольшее количество воды при зарегулированном стоке (преимущественно на мелиоративной сети) под низкими насыпями или мелкими выемками.

Если пересечение водотока дорогой происходит по достаточно глубокой выемке, может быть устроен акведук - своеобразный мост над дорогой, по пролетному строению которого протекает вода (рис. 7.10, б).

Фильтрующие насыпи, имеющие в своем теле прослойку из крупных камней (рис. 7.11), разрешается сооружать в исключительных случаях на линиях III и IV категории при малом количестве притекающей воды (до 10 м3/с) и незначительном числе взвешенных частиц грунта в ней. При большом количестве воды строят комбинированные сооружения, состоящие из трубы и фильтрующей насыпи.

Рисунок 7.10 - Схемы дюкера (а) и акведука (б)

73

4 3

1 – земляная часть; 2 – изоляция 5 – 10 см; 3 – фильтрующая часть; 4 – укрепления основания; 5 – свободная поверхность потока

Рисунок 7.11 - Фильтрующая насыпь

7.4 Монтаж сборных водопропускных труб

Кмонтажу труб приступают только после инструментальной проверки отметок положения в плане основания под фундаменты и правильности закрепления натурных линий на обноске. Все блочные элементы трубы до укладки их в проектное положение тщательно осматривают с целью проверки их марок и фактических размеров; очищают от грязи, а поверхности, которые будут сопрягаться на цементном растворе, тщательно промывают.

Ксооружению фундамента приступают после приемки комиссией котлована; дно котлована должно быть защищено до проектной отметки. Если трубу возводят на естественном основании, то на дно котлована отсыпают и утрамбовывают щебеночную подготовку толщиной не менее 10 см.

Трубы монтируют краном на автомобильном или пневмоколесном ходу грузоподъемностью 5…10 т. Фундаментные блоки укладывают на дно котлована на щебеночную подготовку. Сначала укладывают фундаментные блоки под выходной и входной оголовки трубы до отметки, пока не будет достигнут уровень подошвы фундамента под звенья трубы. Остальные ряды блоков укладывают в такой последовательности: сначала ряд блоков под один оголовок, потом блоки под звенья и, наконец, ряд блоков под другой оголовок. При секционной кладке можно укладывать все фундаменты блоков на полную высоту фундамента в пределах каждой секции. Все ряды блоков должны быть горизонтальными. В процессе монтажа фундаментов необходимо контролировать горизонтальность рядов, уклон и размеры фундамента. Отклонение по длине фундамента сборных труб не должно превышать 15 мм, а зазоров между звеньями – 5 мм или + 10 мм. Отметка верха фундамента трубы не должна отклоняться от проектной более чем + 10 или – 20 мм.

На фундаментные блоки укладывают на слое раствора лекальные блоки под звенья трубы, затем монтируют оголовки трубы в такой последовательности: устанавливают портальные стенки и откосные крылья оголовков и раскрепляют их; укладывают вторые ряды фундаментных блоков

74

под оголовочные звенья и лекальные блоки; устанавливают конические крайние звенья трубы.

Между звеньями трубы оставляют швы не более 10 мм. Швы конопатят с внутренней и наружной сторон паклей, пропитанной битумом. Внутренние поверхности сводов круглых труб, боковые и внутренние стены прямоугольных труб изолируют цементно-церизитовым раствором. Наружные поверхности труб, соприкасающиеся с грунтом, изолируют двухили трехслойной оклеечной изоляцией, укладываемой на битумных мастиках.

Гидроизоляционные работы выполняют обязательно в сухую погоду при температуре наружного воздуха не ниже -5 0С. Выполнять эти работы при более низких температурах разрешается только при соблюдении специальных требований.

Постройка водопропускных труб должна предшествовать возведению земляного полотна с тем, чтобы засыпка труб грунтом выполнялась одновременно с возведением насыпи; оставлять в насыпи провалы для последующего возведения в них труб не рекомендуется. Засыпают водопропускные трубы после их освидетельствования, а также устраивают гидроизоляцию.

Железобетонные трубы засыпают грунтом, из которого возводят насыпь, тщательно уплотняют в два этапа:

I этап – засыпают на ширину не менее 4 м в каждую сторону от трубы на высоту не менее 2 м над звеньями. При низких насыпях засыпают до проектной отметки земляного полотна. Грунт отсыпают горизонтальными слоями толщиной не более 15 … 20 см одновременно и равномерно с обеих сторон трубы;

II этап – отсыпают остальную часть насыпи над трубой горизонтальными слоями толщиной, принятой при отсыпке насыпи в зависимости от типа транспортных средств и уплотняющих машин.

Для предупреждения размывов насыпей откосы у оголовков труб, русла водотоков на подходах к трубе или на выходе из нее укрепляют квадратными железобетонными плитами разных размеров, например 100×100 см, массой до 250 кг. При небольшой скорости воды (менее 3 м/с) укладывают асфальтобетонные плиты массой 120 кг. Швы между плитами заливают холодной битумной мастикой. Поверхности откосов, укрепляемых бетонными плитами, тщательно планируют. Отклонение от проектных очертаний не должны превышать ± 5 см.

На строительстве железных дорог широкое распространение получили металлические гофрированные водопропускные трубы, обладающие повышенной надежностью и эффективностью. Это гибкие бесфундаментные и безоголовочные конструкции, монтируемые из стандартных оцинкованных металлических элементов заводского изготовления. Их общая масса во много раз меньше, чем бетонных сборных труб. Благодаря высоким темпам постройки гофрированных труб резко сокращается продолжительность строительства дороги в полном ее комплексе. Гофрированные трубы бывают одно- , двух- и

75

многоочковыми. Их доставляют на строительную площадку автомобилями в пакетах массой до 500 кг.

Основанием для трубы служит подушка из песка, гравия, щебня и смеси этих материалов толщиной 40…60 см. Котлован под песчаную подушку, разработанный бульдозером или экскаватором, заполняют песчано-гравийной смесью, отсыпаемой слоями толщиной до 20 см. Уплотняют гружеными автомобилями-самосвалами или механическими трамбовками. Зимой при производстве работ песчано-гравийную смесь уплотняют сразу же по мере отсыпки, не допуская ее смерзания.

Одновременно с основным котлованом отрывают котлованы под противофильтрационные экраны и в процессе устройства подушки заполняют их бетоном, грунтоцементной смесью или местным связным грунтом, послойно уплотняют ручным механизированным инструментом. После планировки подушки монтируют трубу из гофрированных элементов (рис. 7.12) или уже готовую устанавливают в проектное положение. Соединяемые элементы стыкуют внахлестку на обычных болтах со специальными шайбами. Собранную на месте трубу покрывают битумным защитным покрытием, состоящим из слоя грунтовки и нескольких слоев битумно-резиновой или битумно-минеральной мастики, толщиной не менее 2 мм.

1– секции трубы;

2– расположение механизмов и оборудования;

3– кран

Рисунок 7.12 - Схема монтажа металлической гофрированной трубы

Засыпают трубы грунтом в два этапа после завершения всех работ с оформлением акта, составляемого комиссией.

На первом этапе засыпают зону, непосредственно примыкающую к трубе щебенистым, гравелистым или песчаным грунтом. Нельзя засыпать трубу торфом, илом, мелкими пылеватыми песками, иловыми суглинками, меловыми,

76

тальковыми, трепальными грунтами и жирными глинами. Отсыпают грунт горизонтальными слоями толщиной 15…20 см по всей ширине насыпи, одновременно тщательно уплотняют каждый слой (рис.7.13). Грунт укладывают с обеих сторон трубы, не допуская разницы в уровнях засыпки более 20 см. Разравнивают слои грунта бульдозерами, а уплотняют трамбующими машинами. Грунт в непосредственной близости от трубы на расстоянии не менее 0,3 м (обозначенное b на рис. 7.13), а также в пазухах многоочковых труб уплотняют ручным механизированным инструментом. Ширина засыпки (на рис. 7.13 обозначена l) с каждой стороны трубы должна быть не менее 2…3 диаметров трубы. Над верхом трубы слой засыпки должен составлять не менее 0,5 м. На втором этапе трубу окончательно засыпают за указанными пределами в процессе возведения земляного полотна на данном участке трассы. После окончания возведения насыпи и ее стабилизации (не ранее чем через 6 мес.) внутри трубы устраивают бетонный или асфальтобетонный лоток, покрывающий ее поверхность, образованную углом не менее 1200.

а, б – продольный и поперечный разрезы; 1- автомобильсамосвал;

2– бульдозер;

3– контур трубы;

4– отсыпанный и уплотненный грунт;

5– отвал грунта;

6– зона уплотнения грунта механизированным инструментом; 7 – песчано-гравийная подушка;

бп – бровка полотна

Рисунок 7.13 - Схема засыпки металлической гофрированной трубы

Лоток должен возвышаться над гребнями волн в трубе не менее чем на 2

см.

77

8 Общие понятия о реконструкции существующих железных дорог и основные принципы строительства

Мощность железной дороги определяется ее пропускной и провозной способностью. Пропускная способность – число пар поездов, которое дорога может пропустить в сутки. Провозная способность – число тонн груза, которое дорога может перевезти за единицу времени в каждом направлении.

Организационно–технические мероприятия: увеличение массы поездов благодаря более полному использованию кинетической энергии поезда; увеличение скорости движения на перегонах, лимитирующих пропускную способность; введение кратной тяги на отдельных перегонах; уплотнение графика движения поездов; введение соединенных поездов, а также формирование поездов повышенной массы с локомотивами, рассредоточенными в составе.

При проектировании второго пути на существующей линии должны быть прежде всего решены следующие вопросы: очередность строительства второго пути на общей с существующей или раздельной трассе, общем или стороннем второго пути [4].

Строительство второго пути сразу на всем протяжении реконструируемой линии требует весьма значительных капиталовложений и много времени. Чтобы рассредоточить большие капиталовложения и быстро получить эффект от вложенных средств, целесообразно строить второй путь этапами. Это обеспечит увеличение пропускной способности дороги по мере роста перевозок.

Возможно, такие варианты этапного строительства вторых путей, укладка двухпутных вставок на части длины перегонов, обычно с оборудованием линии диспетчерской централизацией и организацией безостановочного скрещения поездов; укладка второго пути на отдельных перегонах, ограничивающих пропускную способность линии.

Второй путь при его расположении на общем земляном полотне с существующим должен быть запроектирован так, чтобы головки рельсов обоих путей находились на одном уровне. Наиболее просто это можно было обеспечить, приняв очертание продольного профиля второго пути идентичным профилю существующего. Нормы допускают разность уровней головок рельсов лишь временно, при этом она не должна превышать 10 см, а в отдельных точках – 15 см, заносов, в обоснованных случаях может быть допущена временная разность уровней до 25 см.

Практикой выработана следующая технология проектирования продольного профиля второго пути. Вначале проектируют выправку профиля существующего пути и применительно к исправленному профилю существующего – профиль второго пути. Если при этом разность уровней обоих путей не превышает указанных пределов, то сооружают только второй путь, а образовавшуюся разность уровней путей устраняют при очередном

78

капитальном ремонте. Если же разность уровней существующего и второго путей превышает допустимые пределы, то одновременно со строительством второго пути реконструируют существующий и оба пути располагают в одном уровне. Реконструкцию существующих железных дорог и второго пути проектируют по нормам, принятым для новых железных дорог соответствующей категории.

При реконструкции продольного профиля пути важно учитывать изменение отметок даже на несколько сантиметров, поэтому проектирование осуществляют по так называемому утрированному профилю, вертикальный масштаб которого увеличен до 1:100.

За проектную линию принимают проектную головку рельса. Для лучшей ориентировки при нанесении проектной линии предварительно на утрированном профиле строят линию так называемой расчетной головкой рельса, определяющую необходимое изменение уровня в связи с реконструкцией верхнего строения пути.

В процессе проектирования надо учитывать, что искажения продольного профиля существующего пути, как правило, следует выправлять подъемкой пути на балласт слоя с сохранением нормируемой его толщины.

При проектировании второго пути на общем земляном полотне с существующим исходят из таких положений. Ширину присыпок к существующим насыпям назначают в зависимости от высоты и крутизны откосов, состояния и свойств грунтов и других местных условий. Для механизации земляных работ ширина присыпок скального грунта должна быть не менее 3 м, дренирующего – 3,5 м, глинистого – 4 м. На откосах существующих насыпей из глинистых грунтов высотой более 1 м со стороны присыпки необходимо устраивать уступы шириной 1…1,5 м с поперечным уклоном 0,01…0,02 в сторону присыпки. В насыпях из дренирующих грунтов удаляют с откосов дерн и древесно-кустарниковую растительность, а если нет дерна, то рыхлят верхний слой грунта на глубину 10…15 см.

Важное требование при проектировании земляного полотна второго пути – не допускать застоя воды и увлажнения грунта на контакте существующего и присыпаемого земляного полотна. С этой целью загрязненный балласт на откосах насыпи перед устройством уступов удаляют, а верхнюю часть земляного полотна второго пути выше бровки полотна существующего пути отсыпают дренирующим грунтом. При проектировании второго пути на общем земляном полотне с существующим руководствуются альбомом типовых поперечных профилей земляного полотна вторых путей. На поперечных профилях отмечены уровни существующей и проектируемой подошвы рельса. Для наиболее частых случаев подъемки существующего пути их можно разделить на три группы в зависимости от высоты подъемки, определившийся при проектировании продольного профиля второго пути, и от ширины существующего земляного полотна.

Первая группа. Подъемка не превышает 0,10…0,15 м и при этом обеспечивается минимальная ширина обочины 0,4 м со стороны, противоположной пристраиваемому пути. Ось существующего пути

79

сохраняется в прежнем положении, а ось второго пути размещается от нее на расстоянии нормального междупутья.

Вторая группа. Подъемка существующего пути на балласт превышает 0,10…0,15 м и не обеспечивает необходимой ширины обочины 0,4 м со стороны, противоположной пристраиваемому пути. В этом случае рекомендуется смещать ось существующего пути. Если из-за искусственных сооружений или по условиям проектирования плана смещать ось существующего пути нецелесообразно, то можно уширить с двух сторон земляное полотно. В выемках такой поперечный профиль применяется только в исключительных случаях на коротких участках, так как приходится устраивать лоток вместо кювета или подпорную стену, чтобы не нарушать существующий откос со стороны, противоположной второму пути.

Третья группа. Подъемка существующего пути превышает 0,6…0,8 м, поэтому ее нецелесообразно выполнять на балласте. Рекомендуется поперечный профиль со смещением оси существующего пути. Лишь в тех случаях, когда необходимо сохранить неизменный ось существующего пути, устраивают поперечный профиль. При этом типе профиля нарушаются оба откоса и приходится выполнять большие объемы земляных работ.

Комплекс работ по строительству железных дорог Строительство железных дорог – это сложный комплекс различных по

назначению, но взаимосвязанных процессов, в результате которых создаются железнодорожные пути и сооружения, необходимые для осуществления перевозок грузов и пассажиров, технического обслуживания дорог и обеспечения нормальных условий работникам железнодорожного транспорта.

Плановость и экономичность – основные принципы хозяйствования и управления народным хозяйством, присущие общественному строю, выражающиеся в подчинении деятельности строительных организаций заданиям государственного плана народного хозяйства, которыми устанавливаются объемы и сроки выполнения строительно-монтажных работ и выделяемые для этой цели производственные ресурсы.

Индустриализация – основа технического прогресса в строительном производстве. Она заключается в сочетании рационального применения типовых стандартных, преимущественно сборных, деталей и конструкции заводского изготовления с высокой степенью готовности, с высокопроизводительными средствами комплексной механизации и прогрессивной технологией строительно–монтажных работ.

Индустриальное производство конструкции и деталей основано на их унификации, типизации и стандартизации, расширяющих возможности массового изготовления стандартных деталей, блоков, панелей и других конструктивных элементов на заводах, оснащенных высокопроизводительным технологическим оборудованием.

Комплексная механизация – уровень развития средств механизации, при котором все виды строительно – монтажных работ выполняются комплектами специализированных машин и механизмов, подобранных по основным

80