земляне полотно

Земляне полотно залізниці - комплекс інженерних споруд з грунтів, що служить підставою для верхньої будови колії. Земляне полотно забезпечує вирівнювання земної поверхні і необхідні план, профіль і стійкість ж.-д. шляху, сприймає навантаження від рейкошпальної решітки, баласту і рухомого складу, рівномірно розподіляючи їх на нижній природний грунт. Основні типи земляного полотна- насипу, виїмки, напівнасипу, напіввиїмки, напівнасипу-напіввиїмки, нульові місця (рис. 3.1).

Елементи земляного полотна-основна площадка, укоси і підстава (рис. 3.2). Крім того, полотно має супутні пристрої, призначені гл. обр. для збору і (або) відведення води: у насипів - берми, поздовжні канави або резерви (з резервів береться грунт для зведення насипів), у виїмок - кювети, банкети і забанкетние канави (для відводу води з обріза виїмки), кавальєри (для складування зайвого грунту), нагірні канави. Висота насипів або глибина виїмок становить від 1-2 до 25-30 м. При великих робочих відмітках насипу зазвичай заміняють віадуками, а виїмки - тунелями. Напівнасипу, напіввиїмки і напівнасипу-напіввиїмки споруджують в основному в гірських районах. Основний майданчик напівнасипу розташовується повністю на насипному ґрунті, напіввиїмки - на природному ґрунті. У зв'язку з тим, що у напівнасипу-напіввиїмки через неоднакових умов міцності полотна під обома рейковими нитками важко забезпечити стійкість укосів насипної частини, цей тип земляного полотна застосовується рідко.

Земляне полотно споруджується за груповими (типовим) або індивідуальними проектами. Групові проектні рішення регламентовані нормативними документами; їх застосовують в основному без обґрунтування інженерними розрахунками, але з прив'язкою до місцевих умов в наступних випадках: прості природні і експлуатаційні умови; зведення земляного полотна зі звичайних (дренуючих та глинистих твердої і напівтвердої консистенції) грунтів; міцну основу з Косогірному не крутіше 1: 5 при скельних грунтах і не крутіше 1: 3 при нескельних грунтах і робочих відмітках зазвичай до 12 м, а також в деяких складних інженерно-геологічних регіональних умовах, але з обмеженнями за певними параметрами, наприклад в разі насипу на болотах глибиною до 3-4 м (рис. 3.3 і 3.4).

Індивідуальні проекти розробляються для земляного полотна, що споруджується в складних фізико-географічних, кліматичних, інженерно-геологічних і експлуатаційних умовах. Для їх розробки виробляють детальні інженерно-геологічні вишукування, визначають фізико-механічні та властивості міцності грунтів і всі проектні рішення приймають на основі інженерних розрахунків. Індивідуальні проекти застосовуються для насипів при робочих відмітках більше 12 м, Косогірному підстави більше 1: 3 при недренажних грунтах, в районах надмірного зволоження, на слабких підставах, в межах глибоких боліт, на заплавах річок і т.д .; для виїмок, що розкривають несприятливо розташовані пласти гірських порід в глинистих перезволожених або сильннабухаючих грунтах; для земляного полотна на пучіноопасних ділянках, на ділянках з активними схилових процесами (зсуви, обвали, осипи, снігові лавини, селі), на карстових ділянках, в районах поширення вічній грунтів, ділянках з високою сейсмічністю, а також при перетині земляного полотна трубопроводами та спорудженні його з використанням вибухів і засобів гідромеханізації.
Матеріалами для будівництва земляного полотна служать грунти у вигляді скельних або осадових масивів (для виїмок) і великоуламкові, піщані і глинисті (для насипів) Для забезпечення надійності конструкцій земляного полотна і розширення сфери застосування місцевих ґрунтів проводиться їх ущільнення до нормованої щільності в насипах і в необхідних випадках під основним майданчиком в виїмках, на нульових місцях і основах насипів.
Конструкція земляного полотна в зоні основного майданчика для всіх видів глинистих ґрунтів, крім супісків, що містять більше 50% піщаних частинок розміром від 2,0 до 0,05 мм (по масі), посилюється захисним шаром з дренуючого ґрунту в комбінації з геотекстилем або без нього (рис. 3.5). Це необхідно для запобігання морозного здимання грунтів і попередження утворення деформацій основного майданчика Товщину захисного шару встановлюють в залежності від виду та консистенції ґрунту земляного полотна з урахуванням глибини промерзання.

Захист земляного полотна від несприятливих природних впливів здійснюється за допомогою водовідвідних, захисних та укріплювальних споруд, що служать для регулювання поверхневого і підземного стоків, теплових і гравітаційних процесів Крім того, проводяться заходи по меліорації грунтів. До основних водовідвідних пристроїв відносяться водовідвідні канави і резерви у насипів, кювети, забанкетние і нагірні канави у виїмок Використовуються також залізобетонні лотки, а на ділянках з великим ухилом - швидкотоки і перепади Для захисту земляного полотна від впливу атмосферних опадів і поточної води все його поверхні плануються з поздовжніми ухилами не менше 0,002 і поперечними - не менше 0,04.
Для захисту полотна від шкідливої ​​інфільтрації води, а також укосів від розмивів передбачається травосеяние, застосування великоуламкових матеріалів, кам'яних начерк, залізобетонних плит, габіонних структур. Травосеяніе дозволяє створити штучний дерновий покрив, що знижує швидкість течії поверхневої води, армуючий поверхневі шари грунту і забезпечує транспирацию (випаровування) вологи з грунтів до 200-250 мм опадів на рік. Крупноуламковими матеріалами зміцнюють дно і укоси канав (щебневаніе), а також укоси земляного полотна. Кам'яні начерки з розпушених слабовивітрілі скельних порід, виконані у вигляді захисних призм або мають іншу форму (рис. 3.6), призначені в основному для гасіння енергії хвиль, що набігають прибою і запобігання земляного полотна від розмиву течії вздовж берега. Вага та розміри каменів в нарисі визначають шляхом розрахунку в залежності від питомої ваги і форми каменю, висоти і довжини розрахункової хвилі, крутизни укосу. Залізобетонні зміцнення у вигляді збірних (вільно лежать, розрізних -Шарнірно-з'єднаних в килим, гнучких ґратчастих) конструкцій і монолітних плит широко застосовуються для захисту від хвильових впливів. Габіонні структури - тонкі габіонні матраци (т. Н. Матраци Рено) висотою 0,15-0,3 м і коробчаті габіони висотою 0,5-1 м, що укладаються на поверхню земляного полотна, забезпечують захист від розмивів при висоті хвилі до 2 м і швидкості течії до 5 м / с.

Для гасіння морських хвиль і захисту берегів від розмивів служать морські 6уни (поперечні берегозахисні споруди), волногасящіе і волноотбойние стіни, хвилерізи. На мостових переходах для захисту заплавних насипів використовують регуляційні споруди (рис. 3.7).

Регулювання підземного стоку для захисту земляного полотна від грунтових вод здійснюється дренажами. Дренажі є комплексні пристрої, призначені для зниження вологості ґрунтів, зниження рівня або перехоплення грунтових вод. Найбільшого поширення набули біологічні (трави, чагарники, дерева) і гравітаційні дренажі.
Гравітаційні дренажі відбирають з грунтів земляного полотна або його заснування воду, яка під дією сил гравітації по трубах або великоуламкових матеріалу, покладеним в горизонтальній траншеї, засипаній дренирующим грунтом, виводиться на поверхню землі. Вода в труби (керамічні, бетонні, азбоцементні, пластикові) діаметром 0,15-0,3 м надходить через спеціальні отвори або через пористі стінки (в трубофільтри). Для огляду і очищення труб (дрен) служать оглядові колодязі, які виконуються зі стандартних залізобетонних кілець і розташовуються через 50-75 м по довжині дренажу, а також на поворотах траси і перепадах глибини дрени; колодязі мають відстійники глибиною бл. 0,5 м. Глибина закладення таких дренажів зазвичай становить 1,5-3 м.
Для осушення одного або декількох водоносних пластів, розташованих на глибині 6-12 м, застосовуються дренажні галереї (ті ж гравітаційні дренажі траншейного типу, але мають дрени круглої або трапецеїдальної форми висотою 1,5-1,7 м, придатні для проходу людини). Для збору і відводу грунтових вод з глибоко розташованих (св. 12 м) водоносних горизонтів, коли пристрій траншеї нераціонально або неможливо, застосовують дренажні штольні, що споруджуються закритим способом (наприклад, щитової проходки). Вода в дренажну штольню надходить крізь шви між секціями оброблення (кріплення). Підстава штольні розташовують зазвичай в водонепроникних грунтах (із заглибленням приблизно на 0,5 м); його поздовжній ухил становить, як правило, не менше 0,005 (у виняткових випадках 0,002-0,001). Оглядові колодязі (шахти), які виконують роль вентиляційних пристроїв, влаштовують через кожні 100-250 м.
Для осушення баластових заглиблень в тривало експлуатованих насипах застосовуються т. Зв. кротові дренажі - злегка нахилені до горизонту свердловини, в які заводяться перфоровані труби.
Регулювання теплових процесів в земляному полотні здійснюється за допомогою різних теплоізолюючих пристроїв і покриттів, що захищають грунти під основним майданчиком від промерзання і морозного обдимання. До них відносяться подушки з шлаку або азбесту, покриття з пінопластів, полістиролів плит і т. П. Регулювання гравітаційних процесів направлено на підтримку або утримання укосів земляного полотна і нестійких схилів, на яких воно розташоване. Як підтримують споруд зазвичай застосовуються контрбанкети, контрфорси, підпірні стіни, армогрунтових і гравітаційні габіонні стіни, як утримують - анкерні конструкції, що стягують елементи, прошиваються палі і шпони (див. Також Посилення земляного полотна).
Система захисту земляного полотна включає також ряд протисельових, протиобвальних, протилавинних та інших споруд. Застосовують селеспуски - акведуки, службовці для пропуску грязекаменних мас селевих потоків над ж.-д. полотном, барражних загати у вигляді бетонних або кам'яних (на цементному розчині) стін зі спеціальними вікнами для пропуску води, сельоспрямовуючих регуляційні споруди. Для захисту земляного полотна від скельних обвалів і осипів вдаються до уположенію укосів і схилів, зміцненню нестійких скельних масивів підпірними, що підтримують, що одягають стінами і анкерами, влаштовують вловлюють полки у основного майданчика полотна, що вловлюють траншеї, рови і вали, вкривають шлях в галереї. Захист земляного полотна від руйнівного впливу снігових лавин здійснюється створенням мережі інженерних протилавинних пристроїв, спрямованих на регулювання снігових відкладень на схилі за допомогою снігозатримуючої зборів, залізобетонних або металевих надолб, снеговидувающіх панелей. Від ударів зійшли лавини земляне полотно захищають земляні дамби, лавина-спуски, лавінорези; застосовують також спеціальні галереї.