Земляное полотно [30] – одна из важнейших подсистем 3-го порядка, относящаяся к труднопереустраиваемым (постоянным) и капиталоемким[31] подсистемам.
В пункте 5.8 СТН /1/ в таблице 9 приведены значения ширины основной площадки земляного полотна новых железных дорог (на прямых участках пути в пределах перегонов) в зависимости от вида грунтов, из которых сооружается земляное полотно. Так как в пункте 5.14 СТН /1/ записано требование – для земляного полотна из глинистых (недренирующих) грунтов всех видов (кроме супесей, содержащих песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм в количестве более 50 % по массе, т.е. крупных супесей /11, с.58, табл.26/) следует предусматривать усиление конструкции в зоне основной площадки путем устройства защитного слоя из дренирующего грунта в комбинации с геотекстилем – то для определения ширины основной площадки Вы можете воспользоваться приведенной ниже таблицей 1.2.
Для того, чтобы Вам были понятны термины, применяемые в таблице 1.2, мы ниже приводим краткие пояснения.
Скальные грунты подразделяются на слабовыветривающиеся, выветривающиеся и легковыветривающиеся. К нескальным относятся крупнообломочные, песчаные, глинистые (супеси, суглинки и глины – в зависимости от числа пластичности) и биогенные (сапропели, торфы и др.) /3, с. 342 - 343/.
К дренирующим по условиям работы земляного полотна следует относить грунты, имеющие при максимальной плотности по стандартному уплотнению коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут и содержание в гранулометрическом составе не более 10 % частиц размером менее 0,1 мм. Допускается с согласия заказчика при соответствующем технико-экономическом обосновании применять в качестве дренирующего грунта пески мелкие и пылеватые с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/сут /1, с.63/.
Если в крупнообломочных грунтах имеется значительное количество мелкого заполнителя – песчаного (по массе более 40 %) или глинистого (свыше 30 % по массе), то наименование крупнообломочного грунта дополняется наименованием его заполнителя, см. /3, с.343/, а также прил.1 части 1 пособия пункт 11 задания на проектирование.
Основная площадка – верхняя поверхность земляного полотна, на которой размещается верхнее строение пути. Основная площадка характеризуется шириной и конструкцией. Основную площадку земляного полотна из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков на двухпутных линиях устраивают в виде двуската, гребень которого возвышается над уровнем бровок на 0,2 м (с учетом объема – трехгранная призма). На однопутных линиях для удобства укладки рабочего пути для подвоза балласта и отсыпки его на уже сооруженное земляное полотно верхней части земляного полотна придается трапецеидальная форма (в поперечном сечении – трапеция, а с учетом объема – четырехгранная призма). Часть земляного полотна, ограниченная горизонтальной поверхностью и плоскостями, проходящими через бровки основной площадки, называется сливной призмой. Ширина по верху сливной призмы на однопутных линиях – 2,30 м (при просадке шпал в грунт под рабочими поездами замкнутых, недренирующих вдавленностей в грунте - не образуется, т.к. длина деревянных шпал равна 2,75 м, а железобетонных - 2,70 м, т.е. концы шпал висят, отсюда название – «сливная призма» - для «слива», отвода воды), а высота сливной призмы на однопутных линиях – 0,15 м. См. /3, с.345-347, рис.2.1.2 – 2.1.7/, /15, п.4.4, рис. 4.3 – 4.5/, а также рис. 1.1 и 1.2 пособия.
Замечание от авторов пособия. Мы несколько видоизменили таблицу 9 СТН /1/ и представили ее в виде таблицы 1.2 (см. ниже) для того, чтобы облегчить Вам работу по определению ширины и конструкции земляного полотна в зависимости от типа грунтов, заданных в п.11 задания на проектирование (приложение 1 части 1 пособия).
Таблица 1.2
Ширина основной площадки земляного полотна на перегонах на прямых участках пути, м, при использовании грунтов
| Категория железно-дорожной линии | Чис-ло пу-тей | Недренирующие грунты: глинистые; крупнообломочные с глинистым заполнителем; скальные легковыветривающиеся; пески недренирующие, мелкие и пылеватые | Дренирующие грунты: скальные слабовыветри-вающиеся; крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески дренирующие (кроме мелких и пылеватых) | ||
| глинистые грунты (кроме крупных супесей с содержанием песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм в количестве более 50 % по массе) | супеси крупные- с содержанием песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм в количестве более 50 % по массе | ||||
| с устройством защитного слоя | без устройства защитного слоя | без устройства защитного слоя | без устройства защитного слоя | ||
| без сливной призмы | с устройством сливной призмы | с устройством сливной призмы | без сливной призмы | ||
| с устройством двухслойной балластной призмы | с устройством двухслойной балластной призмы | с устройством двухслойной балластной призмы | с устройством однослойной балластной призмы | ||
| в уровне проектной бровки | в уровне профильной бровки | в уровне профильной бровки | в уровне проектной бровки | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Скор., особогр.,I | 2 | 11,3 | 11,7 | 11,7 | 10,7 |
| I и II | 1 | 7,2 | 7,6 | 7,6 | 6,6 |
| III | 1 | 6,9 | 7,3 | 7,3 | 6,4 |
| IV | 1 | 6,7 | 7,1 | 7,1 | 6,2 |
Пояснения к табл.1.2 (от авторов пособия):
· если в задании на курсовое проектирование заданы недренирующие грунты (кроме тяжелых супесей), Вам следует пользоваться: графой 3 (если возможно морозное пучение грунтов – см. описание района проектирования) или графой 4 (если не ожидается морозного пучения грунтов );
· если заданы грунты для сооружения земляного полотна –крупные супеси – то Вам необходимо пользоваться графой 5;
· если заданы дренирующие грунты – используйте графу 6.
Примечания к таблице 1.2:
1. Защитный слой рекомендуется проектировать в тех районах, где возможно вредное пучение грунтов[32]. Защитный слой, усиливающий верхнюю (наиболее тяжело нагружаемую) зону земляного полотна и защищающий основную площадку земляного полотна от вредного морозного пучения грунтов земляного полотна, устраивают из дренирующего грунта (песка, пескогравия, крупноглыбового скального материала с щебеночным или песчаным заполнителем – толщиной слоя до 120 см) с использованием геотекстиля (нетканого синтетического теплоизолирующего прочного материала: дорнита, терфила и др.) или без геотекстиля, подробнее см. /12, с.124 – 128, рис. 5.3 –5.5, табл.5.6, 5.7/, /15, рис.4.5, с.181/.
2. Проектная бровка (при устройстве основной площадки земляного полотна - горизонтальной) превышает уровень профильной бровки (при наличии сливной призмы) на высоту, равную высоте сливной призмы плюс разность толщин балластного слоя на данном участке и на соседних участках земляного полотна из недренирующих грунтов (где устраивается двухслойная балластная призма).
Рис. 1.1. Поперечный профиль насыпи однопутной линии,
сооруженной из недренирующих грунтов (защитный слой не показан)
Рис. 1.2. Поперечный профиль выемки однопутной линии,
сооруженной в недренирующих грунтах (защитный слой не показан)
Внимательно прочитайте примечания к таблице 9 СТН /1/.
В примечании 2 изложено требование проектировать выемки глубиной более 6 м в скальных грунтах, а также располагаемые на крутых косогорах и на прижимах рек (крутые, обрывающиеся прямо в воду берега реки) независимо от высоты откосов на линиях II категории и выше – сразу под два пути, см./2, рис.6.15/. Тем самым учитывается сложность, трудоемкость сооружения выемки второго пути (в перечисленных выше условиях), а на линиях высоких категорий это неизбежно приведет к значительному удорожанию работ (из-за расходов, связанных с перерывами в движении поездов). Поэтому, даже если Вы проектируете однопутную линию высокой категории в сложных условиях – не забывайте это требование при расчете объемов земляных работ.
В примечаниях 3 и 4 к таблице 9 СТН /1/ требуют – учитывать возможные осадки земляного полотна (на слабых, сжимаемых основаниях, на вечномерзлых грунтах или подземных льдах и т.д.) и заранее предусматривать (по расчету) уширение земляного полотна (так как выправка пути в профиле будет выполнена за счет подъемки на балласт и при этом необходимо обеспечить минимальную обочину земляного полотна 0,5 м).
На кривых участках пути устраивается возвышение наружного рельса (за счет увеличения толщины балласта под упорной нитью) и в кривых радиусом менее 600 м уширяется плечо балластной призмы с наружной стороны, поэтому необходимо увеличить с наружной стороны и ширину земляного полотна (чтобы обеспечить минимальную обочину земляного полотна). Это требование изложено в пункте 5.10 СТН /1/.
В пункте 9.3 СТН /1/ предписывается уменьшать величину ограничивающего уклона iогр в тоннеле (если он более 300 м длиной) и на подходах к нему со стороны подъема на протяжении lпо , умножая iогр на коэффициенты смягчения, величина которых обосновывается расчетом и зависит от длины тоннеля[33]. В курсовом проекте Вы можете воспользоваться коэффициентами смягчения, которые были приведены в старом СниПе /7, табл.16, с. 32/ – смотрите таблицу 1.3.
Таблица 1.3
| Длина тоннеля, км | Коэффициент уменьшения ограничивающего уклона в тоннеле |
| От 0,3 до 1 | 0,90 |
| Свыше 1 до 3 | 0,85 |
| Свыше 3 | 0,80 – 0,75 (по расчету в зависимости от длины тоннеля) |
Обращение авторов пособия к студентам:
Мы хотим, чтобы Вы при изучении норм проектирования по СТН /1/ или по приложению 1 пособия всегда задавали себе вопросы: «Почему в нормы проектирования внесено это требование?», «Что произойдет, если нарушить это требование?», «Как повлияет принятое мной решение на последующую эксплуатацию построенного по моему проекту участка железнодорожной линии?». Мы хотим, чтобы Вы задумывались над своим проектом.
Поэтому далее в этом разделе мы не приводим комментарий к нормам проектирования, изложенным в СТН /1/, но зато в контрольных вопросах к данному разделу пособия спрашиваем Вас почти обо всех нормах.