1 Опорный конспект по ОКЖД. 2. 1 Дороги Дореволюционной России

• Название: 2. 1 Дороги Дореволюционной России
• Дата: 21.03.2022
• Размер: 2.47 Mb.
• Имя файла: 1 Опорный конспект по ОКЖД.docx
• Тип: Документы; #407215
• страница: 6 из 10

Для обеспечения указанных требований постоянно ведутся работы по усилению несущей способности и надежности всех элементов пути: широко применяются термически упрочненные рельсы тяжелых типов, новые конструкции рельсовых скреплений, бесстыковой путь, железобетонные шпалы, новые конструкции стрелочных переводов и др.
Железнодорожный путь состоит из нижнего и верхнего строений. Нижнее строение пути включает земляное полотно (насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки) и искусственные сооружения (мосты, тоннели, трубы, подпорные стены и др.). К верхнему строению пути относятся балластный слой, шпалы, рельсы, скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и переводные брусья. Балластный слой воспринимает давление от шпал и передает его на основную площадку земляного полотна, уменьшая неравномерность давления, а также обеспечивает устойчивость рельсовой колеи, препятствуя продольному и поперечному перемещению шпал. Шпалы воспринимают давление от рельсов и передают его на балласт, а также обеспечивают неизменность взаимного положения рельсовых нитей. Рельсы направляют колеса подвижного состава, воспринимают давление от них и передают его на шпалы.

Рельсовые скрепления необходимы для соединения рельсов между собой и со шпалами. Противоугоны применяются для удержания рельсов и шпал от продольного смещения под воздействием движущихся поездов. Стрелочные переводы служат для перехода подвижного состава с одного пути на другой. Все элементы железнодорожного пути работают как единая конструкция.
6.1 Земляное полотно и его поперечные профили
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. 6.1. 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. Такое очертание основной площадки способствует стоку воды, проникающей через балластный слой во время дождя и таяния снега.



Минимально допустимая ширина основной площадки однопутных линий (м) на эксплуатируемой сети железных дорог СССР, а также установленная для вновь строящихся линий приведена в табл. 6.1. На двух- 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. 6.1). Горизонтальная проекция линии откоса / называется его заложением, а отношение высоты откоса Н к заложению, которое обозначается 1 :п, — 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.



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 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 0,002.

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.

Типовой поперечный профиль выемки приведен на рис. 6.2. 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 0,002.



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 в забанкетную канаву. В неустойчивых грунтах, а также в стесненных условиях вместо водоотводных канав и кюветов устраиваются лотки, которые могут быть железобетонные, бетонные, каменные или деревянные, а по форме—трапецеидальные (рис. 6.3), прямоугольные, полукруглые и треугольные.



В пределах станций поверхностные воды отводят поперечными и 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 земляиого 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. 6.4) представляет собой траншею, заполненную дренирующим материалом — крупным песком, гравием, щебнем, в нижней части которой обычно укладывается дрена — труба с отверстиями для поступления в нее воды. Для защиты от попадания поверхностной 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 одёрновку 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. 6.5). На строительстве БАМа, кроме того, использовались гибкие железобетонные решетки и плиты, лучше работающие 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. 6.6), 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. 6.7). 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 и эксплуатации земляного полотна направлены на сохранение вечной мерзлоты в ее естественном состоянии. Для этого при строительстве 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 допускается деревья спиливать, а кустарник срезать бульдозерами в зимнее время. Высота насыпей определяется специальным теплотехническим расчетом, а их конструкция предусматривает уширенную основную площадку для компенсации осадок подъемкой пути на балласт.
6.2 Деформация земляного полотна и борьба с ним
При тщательном соблюдении правил сооружения и эксплуатации стабильность земляного полотна, как правило, обеспечивается. При несоблюдении же этих правил, а также при нарушении устойчивости земной поверхности или стихийных явлениях происходят изменения формы, или так называемые деформации земляного полотна. Различают деформации и повреждения основной площадки земляного полотна, повреждения откосов, повреждения и разрушения тела и основания земляного полотна, в том числе при слабом основании или неблагоприятном воздействии природных факторов.
Деформации и повреждения основной площадки земляного полотна бывают в виде углублений на основной площадке и пучин. Углубления на основной площадке образуются из-за вдавливания балластного слоя в земляное полотно. При недостаточной толщине балластного слоя или несущей способности грунта основной площадки образуются углубления под шпалами, называемые балластными корытами (рис. 6.8, а). Если не принять своевременных мер, то балластные корыта увеличиваются, образуя балластные ложа (рис. 6.8, 6), мешки (рис. 6.8, в) и гнезда (рис. 6.8, г).




Для предупреждения деформаций основной площадки насыпи отсыпают однородными грунтами с высокой несущей способностью, тщательно уплотняют их, не допускают попадания в тело земляного полотна воды, обеспечивают достаточную толщину балластного слоя до открытия движения поездов. Оздоровлять-земляное полотно при наличии балластных корыт можно путем их вырезки или осушения сплошной боковой срезкой.
Пучинами называются поднятия грунта вследствие замерзания задерживающейся в нем или поступающей из нижних более теплых слоев воды. Пучины, возникающие в углублениях основной площадки земляного полотна или загрязненном балласте, называются поверхностными (верховыми), а образующиеся под основной площадкой — коренными (грунтовыми).

Поверхностные пучины можно предупреждать заменой загрязненного балласта, осушением балластных корыт и лож устройством прорезей. Коренные пучины ликвидируют понижением уровня грунтовых вод ниже глубины промерзания, устройством подкюветных дренажей, мелиорацией грунтов, а также отеплением земляного полотна укладкой противопучинных шлаковых или асбестовых подушек (рис. 6.9).




Повреждение откосов бывает в виде смывов грунта атмосферными водами, сплывов, т. е. местных смещений части грунта откоса при сохранении общей его устойчивости, оползаний, при которых происходит отслоение откосной части с захватом основной площадки. В скальных выемках бывают, кроме того, вывалы отдельных камней или обвалы массы скального грунта. Причинами таких деформаций являются недостаточное или поврежденное укрепление откосов, завышение их крутизны, недостаточная плотность грунтов насыпи. Смывы и сплывы устраняются планировкой откосов и дополнительным их укреплением, а оползания— уполаживанием откосов или сооружением контрфорсов или. контрбанкетов.

Повреждения и разрушения тела и основания земляного полотна бывают в виде оползней, сдвигов (сползаний) насыпей по наклонному основанию, расползания и оседания насыпей при стабильном основании. Причинами оползней являются переувлажнение грунтов сверх допустимого предела, а также неоднородности грунтов и неблагоприятная геологическая структура склона, а причиной сдвига — недостаточная подготовка косогорного основания насыпи и отсутствие защиты от переувлажнения. Для предупреждения этих видов деформаций производится осушение земляного полотна и прилегающих откосов с помощью дренажей, а также сооружаются подпорные стены и контрбанкеты.

Повреждения и разрушения земляного полотна вследствие слабости основания бывают в виде провалов, оседания целой наеыпи, выпирания грунта у подошвы насыпи или основной площадки в выемках. Провалы могут иметь место при сооружении земляного полотна на карстовых породах; для предупреждения их выполняется тщательная геологическая разведка. Последствия оседаний ликвидируются подъемкой пути на балласт. Выпирание грунта основания у подошвы насыпи ликвидируется сооружением пригружающих контрбанкетов, а выпирание основной площадки в выемках— уменьшением крутизны откосов или их террасированием (рис. 6.10).
6.3 Искусственные сооружения, их виды и назначения

Искусственные сооружения предназначены для пересечения железной дорогой водных преград, других железных и автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застроенных городских территорий, а также для обеспечения безопасного перехода людей через пути и устойчивости земляного полотна в сложных условиях.

К искусственным сооружениям относятся мосты, тоннели, трубы, подпорные стены, регуляционные сооружения, дюкеры, галереи, селеспуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев, оврагов сооружаются мосты или трубы (рис. 6.11 и 6.12). Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки, эстакады.

Путепроводы (рис. 6.13) строят в местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линий Они обеспечивают независимый и безопасный пропуск транспорта на пересечении дорог в разных уровнях.

Виадуки (рис. 6.14) сооружают вместо высокой обычной насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов и ущелий.

Эстакады (рис. 6.15) устраивают взамен больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и не препятствуют проезду и проходу под ними, а также на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами разлива воды. При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок сооружают тоннели (рис. 6.16). Для безопасного перехода людей через железнодорожные пути на станциях и остановочных пунктах пригородных поездов предусматриваются пешеходные мосты или тоннели.

Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом. — регуляционные сооружения.
В горах в местах возможных обвалов сооружают специальные галереи (рис. 6.17), а в местах возможных грязекаменных (селевых) потоков—селеспуски. При необходимости пропуска через путь потока воды (водовода) устраивают дюкеры (рис. 6.18), представляющие собой два колодца, расположенных с обеих сторон железнодорожного пути, соединенных трубой.
Наиболее распространенными видами искусственных сооружений являются мосты и трубы (более 92 %). Искусственные сооружения по протяженности составляют в среднем менее 1,5 % общей длины пути, однако доля их в стоимости железной дороги равна почти 10 %, поэтому их рассчитывают на длительный срок службы. Они должны быть простыми и дешевыми в эксплуатации и вместе с тем обеспечивать безопасное и бесперебойное движение поездов с наибольшими скоростями, установленными для данного участка.
6.4 Мосты

Мост (рис. 6.19) состоит из пролетных строений, являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и передающих давление на грунт. Мост вместе с подходами, укрепительными и регуляционными сооружениями и подмостовым руслом реки составляет мостовой переход. Береговые опоры моста называют устоями, а промежуточные — «быками». Опорами мост разделяется на пролеты. Опоры состоят из фундамента и видимой части (тела) и бывают монолитными или сборными. Фундаменты опор могут сооружаться при неглубоком расположении прочных грунтов на естественном основании, а при слабых грунтах — на сваях (рис. 6.20).