Устройство и текущее содержание железнодорожного пути Профессия: оператор по путевым измерениям 4-го и 5-го разрядов Тема « Земляное полотно » Петровых Н.М. - преподаватель Екатеринбург- Пассажирского подразделения Свердловского учебного центра профессиональных квалификаций 2021
Назначение земляного полотна. Виды земляного полотна. Деформации основной площадки земляного полотна.
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, 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. Назначение земляного полотна.
Разрез, перпендикулярный продольной оси пути, называется поперечным профилем земляного полотна. В зависимости от формы поперечного профиля земляное полотно может представлять собой: насыпь, выемку, полувыемку, полунасыпь-полувыемку, полунасыпь, нулевое место. Виды земляного полотна. 1 2 3 4 5
Поперечные профили земляного полотна насыпей и выемок.
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
1 – нагорная канава; 2 – кавальер; 3 – забанкетная канава; 4 – банкет; 5 – кювет; 6 – бровка откоса; 7 – обочина; b oп – ширина основной площадки земляного полотна
Размеры основной площадки земляного полотна принимаются для линий I, II категорий – 7,6 м; III категории – 7,3 м; IV категории – 7,1 м; для двухпутных линий – 11,7 м. Насыпь высотой до 12 м с шириной основной площадки 11,7 м при поперечном уклоне местности не круче 1:5 Выемка глубиной до 12 м с шириной основной площадки 11,7 м при поперечном уклоне местности не круче 1:3
До 6м Более 6м Насыпь высотой до 12 м с шириной основной площадки 7,6 м при поперечном уклоне местности не круче 1:5
Основные элементы насыпей и выемок. Основная площадка земляного полотна.
Основная площадка – это верхняя часть, на которую укладывают балласт, шпалы и рельсы. На однопутных линиях основная площадка имеет форму трапеции с шириной верхней части 2,3 м и высотой 0,15 м, а на двухпутных – форму равнобедренного треугольника высотой 0,2 м. Полоса земли, на которую опирается насыпь, является ее основанием. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой земляного полотна, а линия пересечения откоса с основанием – подошвой откоса. Полоса земли от подошвы откоса насыпи до водоотводной канавы или резерва называется бермой. Высотой насыпи считается расстояние от уровня бровок до основания ее по оси. Горизонтальная проекция l линии откоса называется его заложением, а отношение высоты откоса h, к его заложению – крутизной откоса i, которое обозначается 1: n. Широкое распространение получили откосы крутизной 1: 1,5, называемые полуторными. Основная площадка. Основные элементы насыпей
С каждой стороны основной площадки земляного полотна в выемке создаются продольные водоотводы, называемые кюветами. 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. Основные элементы выемок
Сливная призма Основная площадка Бровка Откос Основание насыпи Подошва откоса Берма Водоотводная канава Резерв 1:1,75 1,75 1 1:1,5 1,5 1
Сливная призма Основная площадка Бровка Откос выемки Кювет Полевая бровка Банкет Забанкетная канава Кавальер Нагорная канава 1:1,5 1,5 1
Дефекты и деформации земляного полотна. Опознавательные признаки, основные причины возникновения дефектов и деформаций земляного полотна. Мероприятия по оздоровлению земляного полотна.
Дефекты и деформации ЗП
Дефекты являются следствием недоработок при проектировании земляного полотна, его защитных и укрепительных сооружений, нарушении технологии строительного процесса и временной эксплуатации железнодорожных линий, неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути. Деформации земляного полотна возникают в следующих случаях: при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно возведено; несоответствии мощности верхнего строения пути нагрузкам от обращающегося подвижного состава; при недостаточной защите грунтов земляного полотна от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов (оползней, селей, наводнений). Низкое качество содержания земляного полотна, когда не обеспечивается отвод поверхностных и грунтовых вод, несвоевременно устраняются мелкие повреждения защитных и укрепительных устройств, не ликвидируются причины снижения несущей способности грунтов, и другие нарушения приводят к перерастанию мелких повреждений в опасные деформации, угрожающие безопасности движения поездов. Основные причины возникновения дефектов и деформаций земляного полотна
О тступления от геометрических размеров полотна, установленных нормативами ( при которых возможна эксплуатация насыпи или выемки) Дефекты ЗП
Деформации ЗП Пучения, пучины (морозные, наледные горбы, впадины, перепады) Оседания (просадки, балластные углубления) Смещения ( сплывы, оползни) Разрушения (выдувание, размывы, подмывы, провалы, оврагообразование ) Загромождения (заносы песком, наледи, обрушения, завалы, лавины, селевые потоки)
Деформации основной площадки земляного полотна: а-балластные корыта; б - ложа; В -мешки, карманы, г – гнезда. При недостаточной толщине балластного слоя или несущей способности грунта основной площадки образуются углубления под шпалами, называемые балластными корытами (а ). Если не принять своевременных мер, то балластные корыта увеличиваются, образуя балластные ложа (б ), мешки или карманы (в ) и гнезда (г ).
Пучины – неравномерные поднятия поверхности земли ( жд пути) в продольном и поперечном направлении, вызванные морозным пучением грунтов. Морозное пучение грунта – увеличение его объема вследствие образования избыточного количества льда в порах грунта по сравнению с тем количеством воды, которое было в его порах до замерзания. Избыточное льдовыделение в порах грунта происходит в результате миграции пленочной ил капиллярной воды в область промерзающего грунта из ниже расположенных талых грунтов. Пучинистыми являются глинистые грунты и мелкие пылеватые пески. Пучение железнодорожного пути может быть. равномерным до 30…50 мм и неравномерным – в виде горбов, впадин, перепадов
Причины появления пучин на пути: неравномерное загрязнение и увлажнение балластного слоя, наличие балластных корыт, грязевые выплески из-под шпал наличие грунтов, неоднородных или с разной влажностью, в зоне сезонного промерзания, обладающих различной интенсивностью пучинообразования увлажнение пучинистых грунтов в зоне ОП из-за наличия замкнутых неровностей неравномерное увлажнение грунтов в зоне сезонного промерзания поверхностными водами и грунтовыми – при высоком залегании водоносного слоя. разная толщина снежного покрова как вдоль так и поперек пути
Меры по предупреждению – соблюдение технических и технологических требований при строительстве, надежный отвод поверхностной воды от ЗП, укладка в подбалластное основание при кап. ремонте геотекстиля и пленочных материалов. Меры по устранению: – глубокая очистка или замена балласта с укладкой геотекстиля, срезка грязного балласта на обочинах. – осушение грунтов в зоне сезонного промерзания дренажными устройствами – ликвидация балластных корыт и лож с заменой вырезанного грунта балластом; выпуск воды из глубоких балластных лож и мешков с помощью поперечных дренажных прорезей или кротового дренажа – выведение зоны промерзания из слоя грунта, вызывающего пучины, подъемкой пути на балласт, устройством накладных теплоизолирующих подушек или пенопластных покрытий, замена пучинистых грунтов ниже основной площадки врезными и комбинированными теплоизолирующими подушками – укрепление грунтов пучинообразующего слоя химическим, электрохимическим и термическими методами.
Трещины Заиливание водоотводных канав
Выплески
Выплески
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Размыв
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Оползни откосов
Каменная лавина
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Размыв
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Подмыв
Провал
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Перепад
ВИДЫ ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМПОЛОТНА Селевой поток
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна Земляное полотно осматривается и проверяется на наличие: внутренних (невидимых) дефектов типа корыт, лож, мешков (по появлению в этих местах выплесков и просадок пути под проходящими поездами в дождливую погоду);
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна обвала откоса выемки (по появлению на пути отдельных камней, гальки и грунта);
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна деформации пути на карстовом месте, над трубопроводными пересечениями и шахтными выработками (видимая на глаз впадина на пути, где ранее была ровная площадка);
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна оползня откоса высокой насыпи (направленной в сторону оси пути микротрещины на обочине земляного полотна);
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна заиливания или засорения кюветов, нагорных канав, резервов, открытых дренажей (визуально по отложению на дне ила или засорителей );
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна деформации присыпных берм, контрбанкетов, подпорных стенок, берегоукрепительных сооружений и других устройств (нарушение их поперечного очертания, нормального наклона к полотну пути).
Признаки дефектов и деформаций земляного полотна При осмотре земляного полотна работник дистанции пути должен обращать внимание на: Положение пути в плане и профиле (резкие просадки и образование углов в плане). Состояние основной площадки и откосов земляного полотна, а именно: Наличие продольных и поперечных трещин, как в балластной призме, так и на обочине земляного полотна. Наличие мест с застоем воды. Наличие мест с выходом воды с откоса насыпи. Наличие размывов на откосе. Наличие оседания основной площадки. Уменьшение ширины обочины земляного полотна. Резкое отклонение от вертикальности отдельных деревьев, растущих на откосе. Особое внимание требуется уделять участкам с совокупностью признаков деформаций (наличие трещины, ступень оседания, наклон опоры КС). При осмотре скальных выемок особое внимание обращать на свежие вывалы камней и потенциально неустойчивые глыбы на откосе, наклон деревьев, растущих на откосе. При выявлении вышеуказанных замечаний работник должен немедленно сообщить начальнику дистанции пути, диспетчеру дистанции пути, мастеру по земляному полотну.
Наблюдения на участках с дефектами и деформациями земляного полотна
Мероприятия по оздоровлению земляного полотна в основном направлены на предупреждение попадания воды в тело земляного полотна и на поддержание постоянной работоспособности его защитных, укрепительных и водоотводных устройств. Для этого обеспечивают всегда свободный сток воды с поверхности балластной призмы, обочин, откосов земляного полотна, в кюветах, водоотводных канавах, резервах. Балластную призму тщательно планируют и оставляют просвет 3 см между подошвой рельсов и верхом балластного слоя; обочины планируют с уклоном 0,2 - 0,4 в сторону откосов; загрязненный балласт, грунт, мусор удаляют с пути, чтобы исключить наслоение на обочинах, затрудняющие сток воды из балластного слоя. Трещины, местные размывы, сплывы и впадины на откосах земляного полотна, а также всякие повреждения при установке столбов, прокладке кабелей своевременно заделывают с восстановлением принятой конструкции укрепления. Траву на откосах до созревания семян скашивают, чтобы не допустить обсеменения балластного слоя и обочин. Мероприятия по оздоровлению земляного полотна.
Зимой откалывают наледи в кюветах, канавах, лотках; до начала таяния снега устраивают в снегу прорези для организованного стока воды с откосов, выемок и насыпей в кюветы и водоотводные канавы, а также очищают от снега откосы малоустойчивых насыпей и выемок, чтобы исключить намокание грунтов и ускорить просушку откосов. Весной заблаговременно вскрывают от снега кюветы, нагорные и другие водоотводные канавы; очищают от снега трубы и канавы перед переездами; заготавливают на месте в необходимом количестве материалы для предупреждения выхода воды на путь. Кюветы, нагорные и другие водоотводные канавы периодически очищают, поддерживая нормальные размеры и форму их поперечного сечения и продольного уклона дна. Начинающиеся размывы в канавах, откосах и других местах земляного полотна ремонтируют и укрепляют так, чтобы исключить возможность повторения размыва. На территории станционных путей устраивают и содержат в постоянной исправности водоотводы поперек путей в соответствии с уклоном станционной площадки и продольные лотки и канавы с планировкой междупутий. Мероприятия по оздоровлению земляного полотна.
В скальных выемках цементируют трещины, своевременно удаляют нависающие камни отдельные массивы в местах, где развитие трещины может угрожать обвалом. В выемках, откосы которых осыпаются, удаляют эти осыпи, не допуская большого накопления и скатывания отдельных камней на путь. Укрепительные устройства в оврагах около пути поддерживают в постоянной исправности, чтобы не допустить роста оврагов. У защитных, подпорных стен и других железобетонных сооружений выполняются работы по предотвращению разрушения и выкрашивания кладки или бентонитов, устранению трещин и раковин в бетоне или в бентонитах сборных стен, предупреждению засорения выпускных окон застенного дренажа, расчистке температурных швов, восстановлению облицовки. Также к мероприятиям по оздоровлению земляного полотна относятся работы по исправлению пучин на пути. При росте и спаде пучин исправления производят устройством отводов укладкой пучинных подкладок, а также подбивкой шпал. Мероприятия по оздоровлению земляного полотна.
Устойчивость и прочность земляного полотна. Водоотводные, укрепительные и защитные сооружения их назначение и виды.
Элементы земляного полотна и связанные с ним устройства: 1 - резерв; 2 - бровка; 3 - основание насыпи; 4 - контрбанкет; 5 - берма; 6 - водоотводная продольная канава; 7 - откос; 8 - нулевое место; 9 - кавальер; 10 - обочина; 11 - кювет; 12 - основная площадка; 13 - сливная призма; 14 - банкет; 15 - забанкетная канава; 16 - нагорная канава
Прочность грунтов земляного полотна резко меняется под воздействием физико-химических процессов. Увлажнение глинистых грунтов, например, может стать причиной перехода их из твердого состояния в пластичное и даже текучее. Эти переходы сопровождаются уменьшением прочностных и деформативных характеристик во много раз, что приводит к потере прочности и устойчивости земляного полотна и образованию различных видов деформаций. Под воздействием динамических нагрузок (вибрации, удары) грунты, взаимодействуя с содержащейся в них водой, становятся неустойчивыми. Промерзание и оттаивание их сопровождаются объемными и прочностными изменениями. Устойчивость и прочность земляного полотна
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. Чаще всего используют укрепления из железобетонных плит, укладку которых можно полностью механизировать. Водоотводные, укрепительные и защитные сооружения их назначение и виды
Противодеформационные конструкции Подпорные стены - для предотвращения сползания грунта на путь, для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна
Противодеформационные конструкции Галерея - вид горных сооружений, напоминающих тоннели, но открытые от грунта сбоку. Защищают дорогу на косогорах в местах, угрожающих обвалами горных пород, снежных лавин
Противодеформационные конструкции Селеспуск - искусственное сооружение, служащее для отвода грязекаменных потоков от пути, предотвращая повреждение
Противодеформационные конструкции СТАБИЛИЗАЦИИ ОПОЛЗНЯ НА МОРСКОМ БЕРЕГУ 1 - подпорная стена 2 - поверхность смешения 3 - лоток для сбора воды, 4 - волноотбойная стена; 5 – буны
Противодеформационные конструкции Улавливающие стены - для защиты пути от скатывающихся сверху камней
Противодеформационные конструкции Устройство покрытия крупнообломочными грунтами Для укрепления подтопляемых откосов насыпей при скоростях течения воды в зависимости от глубины потока от 2 до 6 м/с или при высоте волны до 1,5 м применяют одиночное (рис. 4) или двойное мощение (простое или в плетневых клетках) или каменную наброску. Мощение выполняют из камня размером 0,15-0,3 м, укладывая его тычком на слое такого материала, который был бы достаточно долговечным и не только сам не вымывался водой, но и предохранял бы от вымывания грунт под мостовой. Тетраподы
Противодеформационные конструкции Лавинонаправляющие и лавиноудерживающие сооружения - для защиты пути от лавин
