Типовые конструкции земляного полотна

Поперечные профили насыпей

Насыпь — грунтовое сооружение на трассе железнодорожной линии, построенное в местах понижения рельефа, на подходах к мостам и путе­проводам и обеспечивающее размещение верхнего строения железнодо­рожного пути на требуемых проектом отметках выше поверхности земли.

Насыпь возводят обычно из однородного местного или привозного грунта (скального, песчаного, глинистого и др.), получаемого при раз­работке выемок, из путевых резервов или карьеров. Поперечный про­филь насыпи приведен на рис. 1.3.

Конструктивные особенности насыпей (способ подготовки основа­ния, крутизна откосов, наличие и размеры берм, способы укрепления и защиты, степень необходимого уплотнения грунтов) определяются в зависимости от плана и профиля железнодорожной линии, категории железной дороги, местных природных условий, а также от свойств ис­пользуемых грунтов.

Основные элементы насыпи: центральная несущая часть, основная площадка, откосные части, основание, укрепительные и защитные со­оружения и устройства. Типовой нормальный поперечный профиль на­сыпи из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легко вывет­ривающихся скальных пород с резервами при поперечном уклоне мест­ности не круче 1:5 высотой до 6 м приведен на рис. 1.4.

Полоса поверхности земли, на которой возводится насыпь, а также слой ниже насыпных грунтов, воспринимающий нагрузку от грунта насыпи, же­лезнодорожного пути и подвижного состава называют основанием насыпи.

Основания насыпи разделяют на горизонтальные (с поперечным уклоном менее 1:10) и косогорные; на прочные, недостаточно прочные и слабые; в зависимости от смачиваемости и влажности грунтов — на су­хие, сырые и мокрые. К прочным основаниям относят естественные основания, сложенные скальными, крупнообломочными и песчаными грунтами; к недостаточно прочным — сырые естественные и мокрые основания; к слабым — естественные мокрые основания, сложенные торфом, илами и глинистыми грунтами текучей консистенции.

В обычных условиях насыпи сооружают высотой до 12 м из обыкно­венных грунтов, — до 20 м из слабовыветривающихся скальных пород на устойчивых некосогорных основаниях по типовым поперечным про­филям. Ширина насыпи по верху зависит от числа путей, плана линии, ширины междупутий, скоростей движения поездов, категории желез­нодорожной линии, материала, из которого возведена насыпь. Высотой насыпи считают вертикальное расстояние по оси земляного полотна от основания насыпи (поверхности земли) до уровня ее бровки.

Крутизна откосов насыпей высотой до 6 м из глинистых и других распространенных грунтов составляет 1:1,5 и уменьшается до 1:1,75 в нижней части (для насыпей высотой до 12 м).

Крутизну откосов насыпей принимают:

• в грунтах скальных, слабовыветривающихся и выветривающихся, раздолбленных и крупнообломочных, песках гравелистых, крупных и сред­ней крупности при высоте насыпей до 12 м— 1:1,5 (в нижней части от 6 до 12 м- 1:1,75);
• в грунтах мелкопесчаных, глинистых и лессовидных — 1:1,5;
• в грунтах глинистых тугопластичной консистенции при высоте насыпи до 6 м — 1:2.

Крутизна откосов более высоких насыпей определяется расчетом.

Бровка на насыпях при подходе к большим и средним мостам в пре­делах разлива вод, а также на насыпях вдоль рек и водохранилищ долж­на возвышаться над наивысшей отметкой наката волны (с учетом под­пора) не менее чем на 0,5 м; бровка не затопляемых водой берм и регу­ляционных сооружений — не менее чем на 0,25 м. На подходах к малым мостам и трубам бровка должна находиться выше наивысшего уровня высоких вод (с учетом подпора) не менее чем на 0,5 м.

Линию сопряжения откоса с основанием насыпи называют подошвой откоса.

На откосах земляных или каменных плотин, каналов, укрепленных берегов и др. для повышения устойчивости вышележащей части соору­жения и откосов устраивают горизонтальную площадку (уступ), назы­ваемую бермой (рис. 1.5).

Берма разделяет также части откосов насыпей и выемок, имеющих различную крутизну; служит для отдаления от тела насыпи воды, теку­щей в водоотводной канаве или в путевом резерве; для отдаления от тела кавальера воды в нагорной канаве. Для эффективного отвода воды бер­му планируют с уклоном 0,02—0,04 от тела земляного полотна шириной у подошвы откосов насыпи обычно 3 м.

В местах, где насыпь сооружена из местного грунта, для отвода воды от земляного полотна используют образованные при устройстве насы­пи котлованы, называемые резервами путевыми. Водоотводное соору­жение, расположенное вдоль насыпи, служит для перехвата и отвода те­кущей к насыпи воды. Резерв образуется планировкой карьера, из ко­торого был взят грунт при отсыпке насыпи. Путевые резервы устраива­ют с двух сторон насыпи при поперечном уклоне местности меньше 1:10 или только с нагорной стороны при уклонах местности от 1:10 до 1:5. При уклонах местности более 1:5 путевые резервы не устраивают. Дно резерва имеет поперечный уклон 1:50 от пути в полевую сторону; при ширине путевого резерва более 10 м дну резерва придают двускатное очертание с уклоном 1:50 от краев к середине. Продольный уклон дна резерва должен быть не менее 0,002 в сторону ближайшего инженерно­го сооружения или ложбины. В пределах железнодорожных станций и населенных пунктов, в местах расположения зданий и сооружений, же­лезнодорожных переездов, а также на участках развития карста устрой­ство пугевых резервов не допускается.

Поперечные профили выемок

Выемка — грунтовое сооружение на трассе железнодорожной линии, сооруженное посредством изъятия грунта на заданную проектом глубину и обеспечивающее размещение верхнего строения железнодорожного пути на требуемых проектом отметках ниже поверхности земли (рис. 1.6). Элементы выемки — типовые (рис. 1.7): основная площадка, кюветы, закюветные полки, откосы, банкеты, забанкетная и нагорная канавы. Вдоль выемки с одной или обеих сторон устраивают кавальеры, соору­жаемые планировкой грунта, полученного при разработке выемки. Глубина выемки — расстояние от уровня бровок основной площадки до от­метки земли по оси земляного полотна.

Крутизну откосов выемок принимают: 1:1,5 — в грунтах скальных выветривающихся, крупнообломочных, песчаных, глинистых (в том числе лессовидных) грунтах при высоте откосов (глубине выемок) до 12 м; 1:2 — в грунтах глинистых и пылеватых в районах с избыточным увлаж­нением при высоте откосов (глубине выемок) до 6 м.

В железнодорожной выемке расположена водоотводная канава — кювет с обеих сторон основной площадки земляного полотна и предназ­наченный для сбора и отвода поверхностных вод с пути и откосов. Кювет имеет трапецеидальное сечение шириной по дну (после укрепления) не менее 0,4 м и глубину 0,6 м. Крутизна откосов кюветов со стороны пути не более 1:1,5; полевые откосы имеют такую же крутизну как и отко­сы выемки. Продольный уклон кювета обычно равен уклону пути, но не менее 0,002, а в районах с избыточным увлажнением — не менее 0,003.

Вдоль верхнего края железнодорожной выемки (с нагорной стороны) имеется защитный банкет — невысокий земляной вал для защиты выем­ки от стока воды. Банкет устраивают из фунта, полученного при разра­ботке откоса выемки, с уклоном 0,02—0,04 в сторону от пути. Откос в сто­рону выемки устраивают с уклоном 1:1 или 1:1,5. Между бровкой откоса выемки и подошвой откоса банкета оставляют полосу шириной не менее 1 м. При крутизне местности более 1:5 банкет не устраивается.

Между банкетом и откосом кавальера устроена забанкетная канава — углубление, собирающее и отводящее от выемки атмосферную воду. Глу­бина и ширина по дну забанкетной канавы составляют не менее 30 см; крутизна откосов в зависимости от качества грунта — 1:1 или 1:1,5. Про­дольный уклон забанкетной канавы составляет не менее 5 %о.

При сооружении земляного полотна устраивают кавальеры — земля­ные валы в форме призмы, отсыпаемый с обеих сторон выемки (при поперечном уклоне местности менее 1:5) или с одной стороны (при бо­лее крутых уклонах местности) из грунтов, изъятых при устройстве вы­емки и не использованных при возведении насыпи. Откосы кавальеров имеют крутизну не более 1:1,5, верхняя поверхность имеет уклон 0,02 для стока поверхностных вод. Высота кавальера обычно не превышает 3 м. Поверхности между бровками канав и откосов и подошвами откосов кавальеров со стороны пути называют обрезами. С нагорной стороны кавальеры отсыпают за забанкетной канавой на расстоянии 0,5 м. Ши­рина бермы у подошвы кавальеров составляет не менее 5 м; в районах со снежными заносами устраивают берму увеличенной ширины.

Кроме того, устраивают продольный водоотвод — нагорную канаву, располагаемую с нагорной (верховой) стороны выемки на участках с явно выраженным уклоном местности, когда поступление воды к зем­ляному полотну возможно только с верховой стороны. Поперечное се­чение нагорной канавы зависит от объема поступающей воды. Наимень­шие глубина и ширина по дну канавы (после укрепления) составляют 0,6 м, крутизна откосов — не более 1:1,5. Бровка нагорной канавы с ни­зовой стороны должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 0,2 м. Продольный уклон канавы должен быть не менее 0,005 (на равнинных участках — не менее 0,003). Наименьшее расстоя­ние от бровки канавы до бровки выемки при отсутствии банкета и кава­льера составляет 5,0 м, а до подошвы кавальера — 1,0—5,0 м.

Типовые поперечные профили выемок применяют для участков, рас­положенных в относительно благоприятных инженерно-геологических и гидрологических условиях при глубине выемок до 12 м.

Типовой нормальный поперечный профиль выемки глубиной до 12 м в глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции, атакже в круп­нообломочных грунтах с глинистым заполнителем, мелких и пылеватых песках и сильновыветривающихся скальных породах приведен на рис. 1.7.

Основная площадка

Основной площадкой земляного полотна называют верхнюю спланированную поверхность железнодорожного земляного полотна, на кото­рой размещается верхнее стро­ение пути (рис. 1.8). На глини­стых грунтах на однопутном участке основную площадку устраивают в виде трапеции; на двухпут­ном участке — в виде треугольной призмы; при дренирующих грунтах — на горизонтальной площадке.

Основная площадка земляного полотна на раздельных пунктах мо­жет быть односкатной или двускатной. При значительной ширине площадки применяют пилообразный поперечный профиль с сооруже­нием в пониженных междупутьях закрытых продольных водоотводов — лотков или дренажей (рис. 1.9).

Ширина основной площадки на прямых участках пути новых желез­ных дорог приведена в табл. 1.1.

В кривых участках пути на линиях всех категорий ширину основной площадки увеличивают с наружной стороны кривой на величину, ука­занную в табл. 1.2, а также на величину уширения междупутий.

Рис. 1.8. Поперечные профили ос­новной площадки земляного по­лотна на прямых участках пути: а, б — соответственно однопутно­го и двухпутного из нсдренирую- щих грунтов; в, г — соответственно однопутного и двухпутного из дре­нирующих грунтов; — 0,15 м (для однопутного участка) или 0,20 м (для двухпутного участка); Б_п — уровень проектной бровки; Б_пр — уровень профильной бровки

Наименьшая ширина основной площадки земляного полотна на пря­мых участках независимо от года постройки железной дороги соглас­но Правилам технической эксплуатации железных дорог (ПТЭ) долж­на быть не менее, м: на однопутных линиях 5,5; на двухпутных — 9,6; в скальных и дренирующих грунтах на однопутных линиях 5,0; на двух­путных — 9,1. При этом ширина междупутья должна быть на прямых участках не менее 4,1 м, в кривых — с учетом габаритного уширения.

На подходах к большим мостам земляное полотно уширяется на 0,5 м в каждую сторону на протяжении 10 м от задней грани устоев с посте­пенным доведением до нормальной ширины на последующих 25 м.

Поперечные уклоны основной площадки земляного полотна прини­мают 0,008—0,010 при супесях, песках и других дренирующих грунтах; 0,01—0,12 (в отдельных случаях 0,03) при суглинках и глинах в зависи­мости от интенсивности осадков в данной местности.

Основная площадка земляного полотна выше уровня бровок имеет форму сливной призмы. На перегонах поперечное сечение сливной при­змы на однопутных линиях имеет вид трапеции высотой 0,15 м, шириной поверху 2,3 м и шириной понизу, равной ширине основной площадки; на двухпутных линиях — вид треугольника с высотой 0,2 м. В скальных, ще­бенистых и крупно песчаных грунтах основную площадку делают плос­кой и сливную призму не устраивают.

Основная площадка земляного полотна по ширине больше, чем ос­нование лежащей на ней балластной призмы, поэтому по краям основ­ной площадки образуются свободные от балласта продольные полосы, называемые обочинами пути. Обочина — боковая часть основной пло­щадки земляного полотна, вне балластной призмы, предназначена для безопасного прохода вдоль железнодорожного пути работников, обес­печивающих содержание пути и обустройств в исправном состоянии, размещения сигналов и путевых знаков, для удержания балласта, осы­пающегося с откосов балластной призмы, а также для складирования материалов, размещения инструмента и малогабаритных механизмов при пропуске поездов. Минимальная ширина обочины земляного по­лотна бесстыкового пути для внеклассных линий и линий 1—2-го клас­сов — 50 см, 3-го класса — 45 см, 4 и 5-го классов — 40 см.

При подготовке железнодорожных линий для скоростного движе­ния поездов проводят большие работы по переустройству и усилению основной площадки земляного полотна. Для ликвидации деформаций пучения укладывают теплозащитный слой. Минимальная толщина по­крытия — 0,04 м, ширина — 4,0 м под один путь.

При реконструкции линии Санкт-Петербург—Москва для защиты основной площадки использованы плиты из полистирола и геотексти­ля (рис. 1.10).

Земляное полотно раздельных пунктов

К раздельным пунктам, имеющим путевое развитие, относят обгонные пункты, устраиваемые на двухпутных линиях для обгона поездов или пе­ревода поезда с одного главного пути на другой; разъезды, на однопутных линиях для скрещения и обгона поездов, производства в небольших объе­мах грузовых и пассажирских операций, а также для стоянки отдельных вагонов; станции, предназначенные для приема, отправления, скреще­ния и обгона поездов, производства операций по приему и выдаче грузов; обслуживанию пассажиров, а при развитых путевых устройствах — формированию поездов и технических операций с поездами.

Поперечное очертание земляного полотна станционных площадок в зависимости от числа путей и вида грунта проектируют односкат­ным или двухскатным. При значительной ширине площадки допус­кается применение пилообразного профиля с сооружением в между­путьях с пониженными отметками закрытых продольных водоотводных канав (лотков и дренажей) с уклоном не менее 0,002, а при необходимо­сти — с устройством поперечных выпусков для отвода воды за пределы земляного полотна. Верх земляного полотна станционных площадок из скальных, крупнообломочных и песчаных дренирующих грунтов про­ектируют горизонтальным.

Поперечный профиль земляного полотна на станции приведен на рис. 1.11.

Односкатные основные площадки применяют обычно на разъездах, обгонных пунктах и промежуточных станциях; двускатные — на стан­циях двухпутных линий и в больших отдельных парках; пилообразные — на участковых, сортировочных и технических станциях.

Размеры междупутий и разрывов между парками назначают с уче­том размещения откосов земляного полотна, водоотводных устройств, устройств и оборудования для защиты пути от снега или песка и других устройств.

Переустройство однопутного земляного полотна
в двухпутное

Переустройство проводите соблюдением норм, установленных для двух­путного земляного полотна, с обеспечением надежного стока воды с ос­новной площадки существующего и присыпанного земляного полотна.

Проектирование земляного полотна вторых путей производят на ос­нове инженерно-геологического обследования, обследований и паспор­тов земляного полотна за период его эксплуатации, а также дополни­тельных обследований.

При проектировании вторых путей могут быть разные схемы его ус­тройства:

1. — второй путь устраивается рядом с существующим на общем с ним земляном полотне и в одном с ним уровне;
2. — второй путь устраивается на новой трассе на отдельном земля­ном полотне;
3. — оба пути выносят на новую трассу;
4. — второй путь устраивают рядом с существующим на общем с ним земляном полотне, но в разных уровнях.

Основной является схема I устройства второго пути. При этом вто­рой путь проектируют так, чтобы на прямых участках пути головки рель­сов обоих путей находились в одном уровне. На кривых участках пути в одном уровне должны быть головки внутренних рельсов (рис. 1.12).

Отсыпка второго пути на насыпи ведется горизонтальными слоями с уплотнением до плотности, установленной нормативными документами. С целью обеспечения монолитности общего земляного полотна особо тщательно уплотняют грунт в местах контакта присыпаемой и существу­ющей насыпей.

Насыпь под второй путь отсыпают грунтами однородными с суще­ствующей насыпью или грунтами с лучшими дренирующими свойства­ми. Как правило, насыпь отсыпают с одной стороны существующего пути (рис. 1.13).

Минимальную ширину присыпок насыпей поверху и понизу уста­навливают в зависимости от габаритов и грузоподъемности применяемых при производстве работ транспортных средств и уплотняющих механиз­мов, высоты досыпаемой насыпи и крутизны ее откосов, физико-механи­ческих свойств используемых грунтов, местных климатических условий и организации строительных работ. Минимальная ширина обочины суще­ствующего земляного полотна со стороны, противоположной расположе­нию проектируемого второго пути, должна быть не менее 0,4 м.

Поверхность земляного полотна второго пути при недренирующих грунтах устраивают односкатной с поперечным уклоном в выемках 0,04 и в насыпях 0,02. Верх земляного полотна из скальных, крупнообло­мочных и песчаных дренирующих грунтов устраивают горизонтально.

На откосах существующих насыпей из глинистых грунтов высотой более 1 м со стороны присыпаемой части насыпи устраивают уступы шириной от 1,0 до 1,5 м с поперечным уклоном 0,01—0,02 в полевую сторону.

В пределах насыпей из дренирующих грунтов удаляют с откосов дерн и древесно-кустарниковую растительность, а при отсутствии дерна и ра­стительности рыхлят верхний слой грунта на высоту 10—15 см. При од­нородных грунтах откосы проектируемого пути устраивают не круче устойчивых откосов существующего земляного полотна.

При проектировании уширения выемок под второй путь (см. рис. 1.12,6) засыпают ликвидируемые кюветы и траншеи лотков однородным с основа­нием выемки грунтом и тщательно его уплотняют. Предварительно креп­ления лотков и кюветов разбирают и удаляют, а дерн с откосов и кюве­тов срезают. Осушительные прорези при наличии их в существующем земляном полотне с выпуском в сторону второго пути, а также противо- пучинные подушки продолжают и под вторым путем.

Полоса отвода и охранная зона

Полосой отвода называют земельный участок, на котором размеща­ют земляное полотно с водоотводными, поддерживающими и укрепи­тельными сооружениями, защитными лесонасаждениями, снегозащит­ными заборами, линиями энергоснабжения, связи и др. сооружениями.

Границы полосы отвода обозначают специальными знаками — «Гра­ницы железнодорожной полосы отвода», которые устанавливают через каждые 250 м в местах поворота трассы и на прямых участках пути, а на кривых при радиусе 600 м и более — через 1/10 радиуса закругления (при радиусе менее 600 м — через 50 м). Знаки обсыпают землей на высоту до 0,4 м; вокруг них устраивают канавы глубиной до 0,3 м.

Ширину полосы отвода устанавливают в соответствии с Инструкци­ей о нормах и порядке отвода земель для железных дорог в зависимости от высоты насыпи или глубины выемки, наличия обустройств пути (ка­вальеров, резервов, укрепительных сооружений), зеленых насаждений (для защиты пути от снега и песка) и других условий.

Для насыпей или выемок с рабочими отметками Ндо 12 м, когда не требуется устройство резервов, кавальеров, укрепительных сооружений и зеленых насаждений, рекомендованы следующие нормы ширины по­лосы отвода L:

Минимальная ширина полосы отвода в нулевых местах составляет 24 м.

Расстояние от подошвы откоса насыпи или бровки откоса выемки (при наличии резервов или водоотводных канав — от их крайних точек) до границы полосы отвода должно быть не менее 2 м, в исключитель­ных случаях — не менее 1 м.

В охранные зоны выделяют не включаемые в полосу отвода участки земли, на которых расположены полосы лесонасаждений, оползневые или карстовые участки, участки подвижных песков, линии связи, высо­ковольтные линии электропередач, участки земли, необходимые для развития станций и станционных устройств и др. На этих землях дей­ствуют особые условия землепользования.