Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м в супесях крупных, а также в мелких и пылеватых песках представлен на рис. 1.20. Для сбора и отвода поверхностной воды с откосов выемки служат кюветы, которые располагаются по обе стороны от основной площадки земляного полотна. Размеры кюветов: глубина — 0,60 м, ширина по дну — 0,40 м, с откосами 1:1,5. Грунт из выемки, не использованный для сооружения насыпи, отсыпают за откосом выемки в виде призмы, называемой кавальером. Кавальеры закладывают на расстоянии не менее 5 м от бровки откоса выемки.
Если площадка между откосом выемки и кавальером имеет уклон з сторону выемки, то для предотвращения стекания воды в выемку, на этой площадке устраивают небольшую присыпку, называемую банкетом, а за ним располагают забанкетную канаву. Продольный уклон этой канавы принимают не менее 0,005, а глубину не менее 0,3 м. Крутизна откосов кавальеров и банкетов должна быть не круче 1:1,5. С нагорной стороны выемки устраивают нагорную канаву для сбора воды с прилегающей местности и отвода ее от пути. Размер нагорной канавы: высота — 0,60 м, глубина — 0,60 м, откосы 1:1,5. Продольный уклон нагорной канавы принимают не менее 0,003.
Для стока воды с низовой стороны от выемки кавальер отсыпают с разрывами шириной понизу не менее 1 м через каждые 50 м.
При сооружении выемки в глинистых грунтах предусматривают устройство под балластной призмой защитного слоя из дренирующих грунтов (или в комбинации дренирующего грунта и геотекстиля) (рис. 1.21). Толщина защитного слоя так же, как при сооружении насыпей, принимается на основании расчетов, но не менее 0,8 м для суглинков и глин, 0,5 м — для супесей.
Что называется банкетом поперечного профиля выемки
Feb
MAR
Apr
20
2011
2012
2014
Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт, а также обеспечивающим возможность механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой насыпь, выемку, полунасыпь, полувыемку или полунасыпь-полувыемку (рис. 3.1). Различают индивидуальные и типовые поперечные профили. Типовые профили применяют при сооружении земляного полотна на надежном основании из обычных грунтов. Индивидуальные поперечные профили разрабатываются в сложных географических и геологических условиях.
Рис. 3.1. Виды земляного полотна: а – насыпь; б – выемка; в – полунасыпь; г – полувыемка; д – полунасыпь-полувыемка
Рис. 3.2. Насыпь (а) и ее типовой поперечный профиль (б), размеры приведены в метрах: 1 – водоотводная канава; 2 – берма; 3 – основная площадка; 4 – бровка земляного полотна; 5 – откос; 6 – резерв; 7 – подошва насыпи; 8 – обочина; h – расстояние от бровки земляного полотна до подошвы насыпи; l – длина горизонтальной проекции откоса насыпи; 1: n – крутизна откоса насыпи
Полоса земли от подошвы откоса насыпи до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Для обеспечения отвода воды от насыпи берма имеет уклон в сторону водоотвода от 0,02 до 0,04 ‰
Рис. 3.3. Выемка (а) и ее типовой поперечный профиль (б) (размеры приведены в метрах): 1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет; 5 – кювет; 6 – бровка откоса; 7 – обочина; boп – ширина основной площадки земляного полотна
Удаленный при сооружении выемки грунт, не используемый для создания насыпи в другом месте, укладывают за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода, притекающих к выемке поверхностных вод, за кавальерами сооружают нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпают банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву.
В неустойчивых грунтах и в стесненных условиях в качестве водоотводов устраивают лотки, которые могут быть железобетонными, бетонными, каменными или деревянными. По форме лотки подразделяются на трапециидальные, прямоугольные, треугольные и полукруглые. На станционных площадках для отвода поверхностных и грунтовых вод используются продольные и поперечные лотки с крышками, коллекторы, канализационные трубы, ливневые канализации, дренажные устройства.
Для предохранения земляного полотна от разрушений его откосы и бермы укрепляют. Чаще всего для этих целей используют посев многолетних трав с густой стелющейся корневой системой. Кроме этого, используют такой способ защиты как дернование откосов (сплошное или в клетку) – для этого предварительно срезанные куски дерна закрепляют на откосах деревянными спицами. При периодических затоплениях хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения, мощение откосов камнем. Однако, эти способы защиты, требуют больших затрат ручного труда. Поэтому на современном этапе, чаще всего используют укрепления из железобетонных плит, укладку которых можно полностью механизировать.
3.2. Искусственные сооружения
Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересечения железной дорогой водных преград, других железнодорожных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также безопасный проход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологических и гидрологических условиях.
К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тоннели, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски и др.
При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов сооружают мосты или трубы. Мост (рис. 3.4) состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт. Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные – быками. Мост разделяется опорами на пролеты. Пролетные строения включают в себя главные фермы, соединяющие их конструкции, проезжую часть и мостовое полотно. В фермах различают верхний и нижний пояса, к одному из которых прикрепляют поперечные балки, а к ним – продольные балки, образующие проезжую часть. Если проезжая часть располагается на уровне верхнего пояса, мост называют с ездой поверху, а если на уровне нижнего пояса – с ездой понизу. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады.
Путепроводы (рис. 3.5) строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий. Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта благодаря пересечению дорог на разных уровнях.
Виадуки (рис. 3.6) сооружают вместо обычной высокой насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.
Эстакады (рис. 3.7) создают вместо больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.
Трубы(рис. 3.8) применяют при пересечении железной дорогой небольших водотоков и суходолов. По виду материалов различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы. Широкое распространение получили сборные железобетонные трубы из отдельных звеньев, разделенных деформационными швами. Затраты на сооружение и содержание труб значительно меньше, чем мостов. На выходах и входах трубы имеют оголовки, расширяющиеся в направлениях от трубы. Существуют и безоголовочные металлические гофрированные трубы. Они дешевле и легче железобетонных, не имеют фундамента, что позволяет значительно сократить сроки строительства. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость.
Тоннель(рис. 3.9) представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Их сооружают при пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок. Кроме этого, тоннели сооружают для безопасного прохода людей на станциях. Транспортные тоннели подразделяют на горные, подводные и городские.
Подпорные стены служат для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей (рис. 3.10).
Регуляционные сооружения (рис. 3.11) устраивают при подходах к большим мостам для защиты опор от подмыва при паводках и повреждения льдом. Они состоят из направляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами.
Противообвальные галереи(рис. 3.12) устраивают в местах возможных обвалов, а в местах возможного схода грязекаменных (селевых) потоков – селеспуски(рис. 3.13).
Рис.3.12. Противообвальная галерея
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Протяженность искусственных сооружений составляет в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако их доля в стоимости железной дороги равна почти 10 %. Поэтому их проектируют в расчете на длительный срок. Основные требования к искусственным сооружениям – обеспечение безопасности и бесперебойности движения поездов с установленной скоростью, простота и низкая стоимость устройства и содержания.
1. Что относится к элементам нижнего строения пути?
2. Дайте определение поперечного профиля земляного полотна.
3. Какую форму имеет основная площадка земляного полотна на однопутной и двухпутной линиях?
4. Назовите основные элементы поперечного профиля насыпи.
5. Назовите основные элементы поперечного профиля выемки.
6. Назовите виды водоотводных устройств.
7. Какие водоотводные устройства применяются на станциях?
8. Перечислите способы укрепления откосов земляного полотна.
9. Назовите виды искусственных сооружений и условия их применения.
10. Перечислите основные элементы конструкции моста.
Крутизну откосов выемок назначают по расчету в зависимости от физико-механических свойств грунта, геологических и гидрогеологических условий, а также от глубины выемки.
Основные конструктивные элементы выемок показаны на (рис. 6). По обе стороны от основной площадки земляного полотна у основания откосов выемки прорывают небольшие сточные продольные канавы трапецеидального сечения (5), называемые кюветами, для отвода поверхностной воды с пути и откосов. Кюветы проектируют с продольным уклоном дна, равным уклону земляного полотна, но не менее 0,002. Глубину кюветов, как правило, принимают равной 0,6 м, а ширину по дну – 0,4 м.
Грунт из выемки, не использованный для насыпей, отсыпают за откосом в виде призмы (2), называемой кавальером. Ребро (6), образуемое пересечением основной площадки земляного полотна с откосом насыпи или кювета, а также откоса выемки с земной поверхностью, называют бровкой. Если площадка между бровкой выемки и кавальером имеет склон в сторону пути, то для предотвращения стекания воды на откос на этой площадке устраивают небольшую присыпку (4), называемую банкетом, а за ним прокладывают забанкетную канаву (3). Крутизна откосов кавальеров и банкетов не круче 1:1,5.
Рис. 6 – Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м с кавальерами при поперечном уклоне местности не круче 1:3
В местах, заносимых мелким подвижным песком, где во всякое время года грунт полностью впитывает атмосферные воды, земляное полотно в выемках глубиной до 2 м (рис. 7) устраивают без сливной призмы и без кюветов, с пологими откосами (расстояние от оси пути до бровки выемки не менее 10 м), на которых могут отлагаться передвижные пески. Такие выемки называются раскрытыми.
Рис. 7 – Поперечный профиль выемки глубиной до 2 метров
Для сбора продуктов выветривания с откосов в выемках при их глубине более 2 м в глинистых грунтах, крупнообломочных грунтах с глинистым заполнителем, в мелких и пылеватых песках и в легковыветривающихся скальных грунтах устраиваются закюветные полки шириной 3 м. При устройстве выемок глубиной до 12 м в крупнообломочных грунтах, в том числе с песчаным заполнителем и в песчаных дренирующих (кроме мелких пылеватых) грунтах закюветные полки не устраиваются. Поперечный уклон закюветных полок в сторону кюветов должен быть 0,02 – 0,04.
Грунты от разработки выемок используют для отсыпки смежных насыпей, а
в случае их непригодности или экономической нецелесообразности такой отсыпки эти грунты вывозят за пределы выемки и размещают в пониженных местах рельефа с планировкой поверхности и соблюдением экологических норм по рекультивации.
При отсутствии в непосредственной близости пониженных мест рельефа, которые могут быть использованы для размещения излишнего грунта от разработки выемок, этот грунт может формироваться в виде кавальеров. Кавальеры отсыпают за пределами откосов выемок не ближе 5 м от их бровок, в том числе с учетом возможного устройства в ближайшей перспективе второго пути. Размеры кавальеров принимаются в зависимости от объема отсыпаемого в них грунта с учетом условий охраны окружающей среды, физико-механических характеристик грунтов, типов машин и механизмов, а также с обязательным соблюдением условия устойчивости откосов выемки. Крутизна откосов кавальеров назначается 1:1,5, а верху кавальера придается поперечный уклон не менее 0,02 в полевую сторону.
Для сбора и отвода поверхностной воды с откосов и от основной площадки в выемках устраиваются кюветы или лотки. Ширина кювета по дну назначается 0,4 м, а глубина не менее 0,6 м. Крутизна откосов кювета со стороны основной площадки принимается 1:1,5, со стороны откоса выемки при наличии закюветной полки – тоже 1:1,5: при ее отсутствии – равной крутизне откоса выемки. Продольные уклоны водоотводов назначают равными продольным уклонам пути, но не менее 0,002.
Для перехвата и отвода поверхностной воды, поступающей к откосу выемки с верховой стороны, устраивают нагорные канавы, которые располагают не ближе 5 м от бровки откоса и 9 м со стороны возможного размещения второго пути, При поперечном уклоне местности менее 0,04 нагорные канавы устраивают с обеих сторон выемки. При наличии кавальера нагорная канава устраивается как можно ближе к нему с полевой стороны до 1 м от подошвы при малой снегозаносимости и до 5 м при большой снегозаносимости.
Ширина по дну нагорных канав и их глубина определяются расчетом и
должны быть не меньше 0,6 м, крутизна откосов – 1:1,5.
Ранее при устройстве в выемках кавальеров, кроме нагорных канав для отвода поверхностной воды, с верховой стороны были запроектированы банкеты (высота не более 0,6 м) и забанкетные канавы (глубина не менее 0,3 м), которые предназначены для сбора и отвода поверхностной воды с площади между откосом выемки и подошвой кавальера. Банкеты имеют профиль треугольной формы и образуются путем планирования поверхности полосы между бровкой откоса выемки и подошвой кавальера с продольным уклоном не менее 0,005 и поперечным уклоном в сторону кавальера 0,02 – 0,04. Забанкетные канавы могут иметь
как треугольную, так и трапециевидную форму.
По современным нормативам [3] при новом строительстве устройство в пределах выемок кавальеров и банкетов с верховой стороны не допускается.
Глубиной выемки считается расстояние от поверхности земли до уровня бровок основной площадки, измеренное по оси земляного полотна.
Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м в песчаных грунтах приведен на рисунке 4.4.
Рисунок 4.5 – Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м в песчаных грунтах.
Для построения потребуется отметка профильной бровки основной площадки, которую можно определить по формуле
, (4.7)
где – отметка земли для выемки;
– глубина выемки.
м.
Список литературы
1. Железнодорожный путь: Учеб. / ЕС. Ашпиз, ХИ. Гасанов, Б. Э. Глюзберг и др.; Под. ред. ЕС. Ашпиза. М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2013. – 544 с.
2. Расчеты и проектирование железнодорожного пути: Учебное пособие для студентов вузов ж.-д. трансп. / ВВ. Виноградов, А.М. Никонов, Т.Г. Яковлева и др.; Под ред. ВВ. Виноградова и ХМ. Никонова. М.: Маршрут, 2003. – 486 с.
3. СП 238.1326000.2015. Свод правил. Железный путь (утв. приказом Министерства транспорта Российской Федерации № 209 от 06.07.2015 г.). — М., 2015. – 54 с.
4. Правила технической эксплуатации железных дорог Российской Федерации. Утв. Приказом Минтранса России от 21.12.2010 г. М.: Трансинфо ЛТД, 2011. – 256 с.
5. Инструкция по текущему содержанию железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» от 14.12.2016 г. № 2288р. М.: ОАО «РЖД», 2016. – 286 с.
6. Технические условия на работы по реконструкции (модернизации) и ремонту железнодорожного пути. Утв. распор. ОАО «РЖД» от 18.01.2013 г.
№ 75p. М.: ОАО «РЖД», 2013. – 222 с.
8. Альбом соединения и пересечения путей железных дорог колеи 1520 мм МПС. (том 1 книга 2 Переводы стрелочные). Издание ПТКБ главного управления пути МПС, 1981. – 101 с.
9. Руководство по ведению стрелочного хозяйства. Утв. ЦП «РЖД»
Типовые поперечные профили выемок проектируются в зависимости от их глубины, вида и свойства грунтов, учитываются и способы проведения работ.
Следует рассчитать потребность грунтов для возведения смежных насыпей, а при недостатке необходимых грунтов рассматривать вариант расширения выемки под карьеры. Ширина основной площадки выемки принимается по нормам как для насыпей.
При устройстве выемок в глинистых грунтах, за исключением супесей, содержащих песчаные частицы в количестве более 50 % по массе, а также в крупнообломочных грунтах с глинистым заполнителем в зоне основной площадки устраивается защитный слой.
Крутизна откосов выемок глубиной до 12 метров назначается с учетом обеспечения их надежности и устойчивости и составляет в групповых решениях от 1:0,2 в скальных слабовыветривающихся грунтах до 1:2 — в глинистых и пылеватых грунтах в соответствии с требованиями, приведенными в таблице ниже.
Кювет-траншеи вместо кюветов устраиваются в профили выемок для возможности в период эксплуатации механизированной их очистки.
Поперечные профили выемок глубиной до 12 метров в мелких и пылеватых песках и песчанистых супесях представлен на рис. 1.
Рис. 1. Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 метров в мелких и пылеватых песках и песчанистых супесях: 1 — нагорная канава; 2 — кавальер; 3 — забанкетная канава; 4 — банкет; 5 — кювет
Для сбора продуктов выветривания с откосов в профили выемок при их глубине более 2 метров в глинистых грунтах, мелких и пылеватых песках, а также сильно-выветренных скальных грунтах устраиваются закюветные полки шириной 2 метра.
При устройстве выемок глубиной до 12 метров в крупнообломочных, крупнообломочных с песчаным заполнителем и в песчаных дренирующих грунтах закюветные полки не устраиваются (рис. 2).
Рис. 2. Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 метров в крупнообломочных, крупнообломочных с песчаным заполнителем и в песчаных дренирующих грунтах: Бпроф — профильная бровка; Бп — проектная бровка
Групповой поперечный профили выемок в скальных слабовыветривающихся грунтах с благоприятным расположением поверхностей ослабления при поперечном уклоне местности не круче 1:3 показано на рис. 3. Можно проектировать до высоты 15 метров и откосы в коренных породах крутизной 1:0,5.
Ниши глубиной 1 метр (обычные линии) проектируют через 50 метров с каждой стороны пути в шахматном порядке, через каждые 300 метров с каждой стороны пути взамен ниш надлежит проектировать камеры для размещения путевого инструмента и оборудования глубиной не менее 3 метров (см. рис. 3).
Рис. 3. Групповой поперечный профиль выемки в скальных слабовыветривающихся грунтах с благоприятным расположением поверхностей ослабления, при поперечном уклоне местности не круче 1:3: В — ширина понизу; 1, 2, 3 — заложение откосов соответственно в коренных скальных грунтах, наносных породах (делювии) и отложениях (элювии); 4 — камера для укрытия; 5 — ниша для укрытия; Бпроф — профильная бровка; Бп — проектная бровка
Грунты от разработки выемок используют для отсыпки смежных насыпей, а в случае их непригодности или экономической нецелесообразности такой отсыпки эти грунты вывозят за пределы выемки и размещают в пониженных местах рельефа с планировкой поверхности и соблюдением экологических норм по рекультивации.
При отсутствии в непосредственной близости пониженных мест рельефа, которые могут быть использованы для размещения излишнего грунта от разработки выемок, этот грунт может формироваться в виде кавальеров. Кавальеры отсыпают за пределами откосов выемок не ближе 5 метров от их бровок, в том числе с учетом возможного устройства в дальнейшей перспективе второго пути (см. рис. 1).
Кавальеры при поперечном уклоне местности положе 1:5 рекомендуют располагать с двух сторон от выемки, а при уклоне от 1:5 до 1:3 с нижней стороны. При более крутых уклонах местности возможность их размещения проверяется расчетом общей устойчивости выемки. При этом кавальеры с нижней стороны выемки для возможности выпуска воды, должны иметь разрывы
шириной не менее 3 метров через каждые 50 метров, а в пониженной части площадки, между бровкой выемки и откосом кавальера формируется уклон в сторону разрыва.
Размеры кавальеров принимаются в зависимости от объема отсыпаемого в них грунта с учетом условий охраны окружающей среды, физико-механических характеристик грунтов, типов машин и механизмов, а также с обязательным соблюдением условия устойчивости откосов выемки.
Крутизна откосов кавальеров назначается 1:1,5, а верху кавальера придается поперечный уклон не менее 0,02 в полевую сторону.
Для сбора и отвода поверхностной воды с откосов и от основной площадки в выемках устраиваются кюветы или лотки. Ширина кювета по дну назначается 0,4 метра, а глубина не менее 0,6 метров.
Крутизна откосов кювета со стороны основной площадки принимается 1:1,5; со стороны откоса выемки или при наличии закюветной полки — также 1:1,5. Лотки принимают типовых конструкций. Продольные уклоны водоотводов назначают равными продольным уклонам пути, но не менее 0,002.
Для перехвата и отвода поверхностной воды, поступающей к откосу профиля выемки с верховой стороны, устраивают нагорные канавы, которые располагают не ближе 5 метров от бровки откоса и 9 метров со стороны возможного размещения второго пути.
При поперечном уклоне местности менее 0,04 нагорные канавы устраивают с обеих сторон выемки. При наличии кавальера нагорная канава устраивается как можно ближе к нему с полевой стороны до 1 метра от подошвы при малой снегозаносимости и до 5 метров при большой снегозаносимости.
Ширина по дну нагорных канав и их глубина определяются расчетом и должны быть не меньше 0,6 метров.
При устройстве в выемках кавальеров, кроме нагорных канав для отвода поверхностной воды, с верховой стороны должны быть запроектированы банкеты и забанкетные канавы (см. рис. 1), которые собирают и отводят поверхностную воду с площади между откосом выемки и подошвой кавальера.
Банкеты и забанкетные канавы имеют профиль треугольной формы и образуются путем формирования поверхности полосы между бровкой откоса выемки и подошвой кавальера с продольным уклоном не менее 0,005 и поперечным уклоном к стороне кавальера 0,02—0,04.