Земляное полотно

Земляное полотно

Земляное полотно железной дороги - комплекс инженерных грунтовых сооружений, служащих основанием для верхнего строения пути. Земляное полотно воспринимает нагрузку от рельсо-шпальной решетки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя ее на ниже лежащий естественный грунт. К основным сооружениям земляного полотна относятся насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки и нулевые места.

Основные элементы земляного полотна

Основными элементами земляного полотна являются: основная площадка и откосы. Так же устройства, непосредственно связанные с ним: у насыпей - бермы, продольные канавы или резервы (из резервов берется грунт для возведения насыпи), у выемок - кюветы, банкеты и забанкетные канавы (для отвода воды с обреза выемки), кавальеры, нагоные канавы.
Высота насыпи или глубина выемки обычно от 1-2 до 25-30 метров. При необходимости иметь большие рабочие отметки продольного профиля пути насыпи заменяют виадуками, а вместо выемок устраивают тоннели. Полунасыпи, полувыемки и полунасыпи-полувыемки применяют в основном в горных районах. У полунасыпи основная площадка располагается полностью на насыпном грунте, а в полувыемке - на естественном грунте.
В связи с тем что у данных видов насыпи неодинаковые условия прочности зем. полотно под обеими рельсовыми нитями, трудно обеспечить устойчивость откосов насыпной части. Поэтому, такой тип земляного полотна не рекомендуется. При подтоплении земляного полотна, сооружении насыпей вдоль рек и водоемов (на прижимах - узких участках, примыкающих к крутому склону), на крутых косогорах, в районах скально-обвальных явлений, осыпей, возможного схода снежных лавин земляное полотно имеет защитные сооружения и укрепительные устройства.

Земляное полотно сооружается по типовым или индивидуальным проектам. Типовые проектные решения принимаются для участков с простыми инженерно-геологическими и топографическими условиями, где возможно устройство земляного полотна со стандартными основными размерами для типовых конструкций. Индивидуальные проекты разрабатываются для устройства земляного полотна в сложных природных условиях, их параметры определяются по инженерными расчетами.
Материалами для строительства земляного полотна служат грунты в виде скальных или осадочных массивов (для выемок) и крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты нарушенной структуры (для насыпей). Для обеспечения достаточной плотности грунтов насыпей при сооружении земляного полотна грунты подвергают обязательному послойному уплотнению. При неблагоприятном сочетании прочности, устойчивости и воздействующих факторов появляются деформации земляного полотна и его дефекты.

Типовые профили земляного полотна

1 Насыпь

Насыпь это линейное сооружение, выполненное из грунта. Возводится на трассе железнодорожного пути, обычно в понижениях рельефа, на подходах к мостам и путепроводам и обеспечивающее размещение верхнего строения пути на заданных проектных отметках над поверхностью земли.

В насыпи выделяют характерные элементы, такие как:
- Ядро (центральная несущая часть)
- Основная площадка (предназначенная для укладки ВСП)
- Откосные части
- Основание
- Укрепительные и защитные сооружения и устройства

Насыпи обычно возводят из однородного местного материала или привозного грунта (скального, песчаного, глинистого и др.), как правило, получают при разработке выемок, из путевых резервов или карьеров. Пригодность грунта для насыпи зависит от ее естественного состояния, способов производства строительных работ, высоты насыпи, устойчивости ее основания, длительности подтоплений и т.п. Конструктивные особенности насыпи, а так же степень уплотнения грунта зависят от плана и профиля линии, категории дороги, местных природных условий, свойств используемых материалов.

Как правило, высоту насыпи устраивают не более 12м. Ширина насыпи по верху зависит от числа путей, ширины междупутий, радиуса кривых на участке железнодорожного пути, Скоростей движения поездов. Крутизна откосов насыпи в нормальных условиях принимается 1:1,5. Для уменьшения площади основания и объема всего сооружения, повышения устойчивости или несущей способности насыпь возводят из более прочных привозных материалов. Так же для усиления несущей способности применяют армирование в теле насыпи, синтетические материалы, увеличивающие несущую способность. Откосы укрепляют посевом трав. Вдоль насыпи с нагорной стороны устраивают водоотводную канаву для защиты основания и откоса от переувлажнения и размыва.

2 Выемка

Выемка это заглубленное линейное сооружение, построенное на трассе железной дороги посредством изъятия грунта на заданную отметку и обеспечивающее размещение ВСП на проектных отметках ниже поверхности земли.

Характерные элементы выемки это:
- Основная площадка земляного полотна
- Кюветы
- Закюветные полки (если есть такая необходимость)
- Откосы
- Банкеты (или соответствующие планировки грунтовой поверхности (с нагорной стороны)
- Забанкетная или нагорная канава

Ширина основной площадки в выемке зависит от принятых проектных решений, так же от категории железнодорожной линии. При наличии слабых грунтов производят замену грунта в слое под проектным очертанием для предупреждения пучинистых процессов. Поверхностный водоотвод осуществляют обычно по кюветам, банкетам, канавам. Как и при насыпи, откосы после формирования их, укрепляют посевом трав. Для обеспечения стабилизации земляного полотна в выемках при размещении их в скальных породах, на неустойчивых косогорах, при наличии грунтовых вод, на подходах к тоннелям и в других сложных условиях может потребоваться сложный комплекс дорогостоящих защитных и укрепительных сооружений (подпорных стенок, дренажей и т.п.)

3 Полунасыпь
4 Полувыемка
5 Полунасыпь-полувыемка
6 Нулевое место

Земляные работы выполняются при сооружении земляного полотна. Грунт перевозится обычно автомобильным транспортом. При благоприятных условиях пользуются безтранспортными способами, например укладывают грунт непосредственно в насыпи. С помощью бульдозеров возводят невысокие насыпи, нарезают неглубокие выемки, полки на косогорах, разравнивают грунтовые поверхности, производят засыпки и т.п.
Грунт из выемок целесообразно перемещать в близлежащие насыпи. Однако объем земляных работ на выемках в целом меньше, чем на насыпях. Поэтому широко практикуется добыча грунта в карьерах. Грунт укладывают в насыпи послойно, разравнивают бульдозерами и уплотняют катками, трамбовочными машинами. При строительстве вторых путей на общем земляном полотне откос действующей насыпи нарезают с отсыпанного слоя уступами. Верхняя часть присыпаемой насыпи обычно устраивают из дренирующих грунтов, которые завозят по действующему пути в думпкарах.

Элементы земляного полотна железной дороги

1 Кюветы
2 Бровка земляного полотна
3 Обочина
4 Сливная призма
5 Основная площадка
6 Банкет
7 Забанкетная канава
8 Кавальер
9 Нагорная канава
10 Резерв
11 Контр-банкет
12 Берма
13 Водоотводная продольная канава
14 Нулевое место
15 Откос
16 Основание насыпи