Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки земной поверхности и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно на земную поверхность путь не укладывают вследствие ее неровностей. Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и долговечным, требующим минимума расходов на его устройство, содержание и ремонт и обеспечивающим возможность широкой механизации работ. Выполнение указанных требований достигается правильным выбором грунтов для насыпей и их тщательным уплотнением при постройке, приданием земляному полотну очертаний, способствующих надежному отводу воды, укреплением откосов насыпей и выемок.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. Различают типовые и индивидуальные поперечные профили земляного полотна. Типовые профили в свою очередь делятся на нормальные и специальные. Нормальные профили применяются при сооружении земляного полотна на надежном основании из обычных грунтов. Специальные профили используются в специфических условиях: при наличии вечной мерзлоты, подвижных песков, лёссов, скальных грунтов, болот и т. п. Индивидуальные профили применяются в сложных топографических, гидрологических геологических и климатических условиях и при высоте откосов более 12 м. При этом все размеры обосновываются конкретными расчетами.
Типовой нормальный профиль насыпи приведен на рис. 21. Верхняя часть, на которую укладываются балласт, шпалы, рельсы, называется основной площадкой. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции шириной поверху 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных — форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м.
Минимально допустимая ширина основной площадки однопутных линий на эксплуатируемой сети железных дорог СССР, а также установленная для вновь строящихся линий приведена в табл. 7. На двухпутных и многопутных линиях ширина основной площадки увеличивается на расстояние между осями крайних путей (на двухпутных линиях — на 4,1 м, а на трехпутных — на 9,1 м).
Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна, а откоса с основанием — подошвой откоса.
Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до ее основания по оси (см. рис. 21). Горизонтальная проекция линии откосаназывается его заложением, а отношение высоты откоса к заложению — крутизной откоса. Крутизна откосов должна обеспечивать надежную их устойчивость и устанавливается в зависимости от высоты насыпи, свойств грунтов, геологических, гидрологических и климатических условий местности. Большое распространение имеют откосы крутизной 1 : 1,5, называемые полуторными.
Рис. 21. Поперечный разрез насыпи: 1 — водоотводная канава; 2 — бровка; 8 — обочина; земляное полотно; 5 — балластный слой; 6 — откос; 7 — берма; 8 — резерв
Отвод поверхностных вод от насыпей, сооружаемых из привозного грунта, осуществляется продольными водоотводными канавами шириной по дну и глубиной не менее 0,6 м, которые при поперечном уклоне местности до 0,04 сооружаются с обеих сторон, а при большем уклоне— только с нагорной (верхней) стороны. Если насыпь возводится из местного грунта, взятого рядом с насыпью, то для отвода воды от полотна используются образующиеся при этом спланированные углубления, называемые резервами. Дну резервов и водоотводных канав придают продольный уклон не менее 20/00.
Полоса земли от подошвы откоса до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Со стороны будущего второго пути на однопутных линиях ширина бермы принимается не менее 7,1 м, а с противоположной стороны — не менее 3 м. Для отвода воды от насыпи берма имеет уклон 0,02—0,04.
рис. 22. Поперечный разрез выемки:
1 - кавальер; 2 - забанкетная канава; 3 - откос кавальера; 4 - банкет; 5 - бровка откоса; 6 -обочина; 7 - балластный слой. 8 - кювет, 9 - бровка основной площадки; 10 -основная площадка; 11 - откос выемкн
Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 22. Основная площадка при этом имеет те же размеры, что и при насыпи. С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемках устраиваются продольные канавы для отвода воды, называемые кюветами. Они имеют глубину не менее 0,6 м, ширину по дну не менее 0,4 м и продольный уклон дна не менее 20/00. Вынутый при сооружении выемки грунт, не используемый для сооружения насыпи в другом месте, укладывается за откосом выемки с нагорной стороны в правильные призмы, называемые кавальерами. Для перехвата и отвода притекающих к выемке поверхностных вод за кавальерами сооружаются нагорные канавы, а на полосе между кавальером и бровкой откоса выемки отсыпается банкет с поперечным уклоном в сторону от откоса для отвода воды взабанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных каназ и кюветов устраиваются лотки, которые могут быть железобетонные, бетонные, каменные или деревянные, а по форме — трапецеидальные, прямоугольные, полукруглые и треугольные.
В пределах станций поверхностные воды отводят поперечными н продольными водоотводами, которые в местах работы людей делают закрытыми. На крупных станциях для продольного отвода воды прокладывают коллекторы и канализационные трубы, а в районах с интенсивными осадками, кроме того, устраивают ливневую канализацию. Для перехвата и отвода грунтовых вод от земляного полотна или понижения их уровня предусматриваются специальные дренажные устройства, которые могут быть открытого типа в виде дренажных канав или лотков или закрытого типа в виде подкюветных дренажей, дренажных галерей и штолен.
Дренаж (рис. 23) представляет собой траншею, заполненную дренирующим материалом — крупным песком, гравием, щебнем, в нижней части которой обычно укладавается дрена — труба с отверстиями для поступления в нее воды. Для защиты от попадания поверхностнои воды верхняя часть дренажа заполняется утрамбованной глиной, которая во избежание смешивания отделяется от дренирующего заполнителя двумя слоями дерна. В последние годы применяется дренаж конструкции ВНИИЖТа с керамзитовым трубо-фильтром; для его сооружения создана специальная машина. Для предохранения земляного полотна от размыва водой и выдувания ветром его откосы и бермы укрепляют. Наиболее простым способом укрепления незатапливаемых откосов земляного полотна является посев многолетних трав с густой стелющейся корневой системой. При небольшом периодическом затоплении применяют одер-новку откосов сплошную или в клетку, для чего предварительно срезанные куски дерна закрепляют на откосах деревянными спицами.
Хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения, которые применяют при периодических затоплениях в благоприятных климатических условиях. Надежно защищают затопляемые откосы от размыва мощение камнем, каменная наброска в плетневых клетках и габионы — проволочные ящики, загруженные камнем. Однако эти способы укрепления земляного полотна требуют больших затрат ручного труда.
Прочным и надежным укреплением, позволяющим полностью механизировать изготовление и укладку, являются железобетонные плиты (рис. 24). На строительстве БАМа, кроме того, предусматривается использование гибких железобетонных решеток и плит, лучше работающих в условиях вечной мерзлоты и сейсмичности. Тип укрепления земляного полотна выбирают исходя из особенностей грунтов, степени затопляемости и скорости воды, наличия дешевых местных материалов, возможности механизации работ. Бровка земляного полотна в местах разлива вод должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильных ветрах.
Для обеспечения устойчивости насыпей на крутых косогорах, а также для закрепления неустойчивых откосов применяют подпорные стены, пригружающие контрбанкеты и контрфорсы (рис 25), сооружаемые по индивидуальным проектам применительно к гидрологическим особенностям каждого объекта.
Опыт строительства железных дорог в горных районах Сибири показал, что в ряде случаев вместо укладки на крутых неустойчивых косогорах целесообразнее размещать земляное полотно у их подошвы, отсыпая насыпи скальным грунтом в русле реки (рис. 26). Такие решения нашли применение и в проекте Байкало-Амурской магистрали при прокладке трассы в долинах рек Олекмы, Нюкжи и др.
Особые требования предъявляются к обеспечению устойчивости земляного полотна в районах вечной мерзлоты и, в частности, на БАМе, где на отдельных участках вечная мерзлота углубляется до 200 м и более. Здесь распространены глинистые и сильно переувлажненные грунты с низкой несущей способностью, которые при подтаивании подстилающих их вечномерзлых слоев дают значительные осадки. В этих условиях основные требования при сооружении земляного полотна направлены на сохранение вечной мерзлоты в ее естественном состоянии, что надежно обеспечит необходимую устойчивость земляного полотна. Для этого стремятся сохранять моховой и дерновой покров в основаниях насыпей и на прилегающей полосе отвода, не допускать валку деревьев с корнями и корчевку пней. В необходимых случаях деревья следует спиливать, а кустарник срезать бульдозерами в зимнее время. Высота насыпей при этом определяется специальным теплотехническим расчетом, а их конструкция предусматривает уширенную основную площадку для компенсации осадок подъемкой пути на балласт.
Рис. 23. Подкюветный дренаж;
1 - одиночное мощение; 2 - утрамбован¬ный глинистый грунт; 3 - два слоя дерна; 4-крупнозернистый песок; 5 - щебень или гравий; 6 - щебень или галька; 7 - дренажная труба; 8 -деревянная доска
Рис. 24. Укрепление откоса насыпи железобетонными плитами:
1 - уровень высоких вод; 2 - железобетон¬ные плиты; 3 - обратный фильтр; 4 - бетонный упор
Рис. 25. Контрфорс в откосе выемки
Рис. 26. Поперечный профиль насыпи из скального грунта, отсыпанной в русло реки
46595 просмотров 
