Устойчивость и надежность работы земляного полотна во многом зависят от наличия и исправности водоотводных устройств и сооружений. Притекающая к земляному полотну поверхностная вода приводит к размывам, деформациям и разрушениям земляного полотна. Борьба с проникшей в грунт водой сложнее и дороже мер по отводу поверхностной воды. Для защиты земляного полотна от атмосферных вод, от размывов ими и проникновения воды в грунт в первую очередь осуществляют планировку всех поверхностей земляного полотна, полосы отвода, берм, резервов, кавальеров, водосборных и водоотводных устройств. Для этого все эти поверхности должны иметь такие поперечные и продольные уклоны, которые обеспечивают быстрый отток поверхностных вод от земляного полотна. Необходимые величины этих уклонов приведены в пп. 1.2.2—1.2.5.
Для перехвата, сбора и отвода поверхностных вод применяют различные устройства и сооружения: канавы, лотки, специальную планировку земной поверхности, устройства ливневой (дождевой) канализации (обычно на территории станции).
Канавы (водоотводные, кюветы, нагорные) — наиболее распространенные устройства для сбора и отвода воды. Форма их, как правило, трапецеидальная, а размер определяется на основании гидравлических расчетов.
В стесненных условиях (в населенных пунктах, на станциях), а также при слабых грунтах, не способных удержать откосы канавы, вместо открытых канав применяют водоотводные лотки.
Лотки могут иметь трапецеидальную и прямоугольную формы. Железобетонные лотки применяют двух видов: междушпальные (рис. 1.23) и междупутные (рис. 1.24).
Междушпальные лотки имеют глубину 0,35, 0,50 и 0,70 м. Для сбора грунтовой воды в боковых стенках лотка имеются дренажные отверстия. За стенками лотка отсыпают фильтры из песка, гравия или щебня, предохраняющие лотки от засорения через дренажные отверстия.
Междупутные лотки (рис. 1.24) выпускают глубиной 0,75, 1,25 и 1,50 м при длине блоков (секций) 1,00 и 2,00 м.
На станционных площадках междушпальные лотки применяют для отвода воды от стрелок. Вдоль путей — вблизи платформ, зданий, погрузочных площадок и в пониженных местах при пилообразном профиле основной площадки укладывают междушпальные и междупутные лотки. Схемы установки междупутных и междушпальных лотков представлены на рис. 1.25 и рис. 1.26.
Продольные уклоны канав для обеспечения стока воды и исключения заиливания делают не менее 0,003 для водоотводных и нагорных канав, 0,002 на болотах и 0,001 в исключительных случаях. При крутом уклоне местности, чтобы не делать дорогостоящего укрепления канав, их устраивают участками с пологими уклонами, исключающими размыв дна и откосов канав. На стыках этих участков сооружают быстротоки или перепады (рис. 1.27), позволяющие на коротком участке быстро перепустить воду в нижерасположенную канаву.
Быстротоки (рис. 1.27, а) — сравнительно короткие канавы (лотки) из сборных или монолитных конструкций, имеющие большие продольные уклоны 0,08—0,1. Поэтому в быстротоках развиваются большие скорости течения воды, что вызывает необходимость в конце их устраивать водобойные уступы, водобойные стенки или водобойные колодцы.
Перепады (рис. 1.27, б) — устройства с одним или несколькими уступами, позволяющими на небольшом расстоянии значительно понизить скорость текущей воды. Вода за уступом движется с отрывом от дна. В необходимых случаях устраивают водобойные стенки.
Для защиты земляного полотна от вредного воздействия грунтовых вод применяют устройства, которые называют дренажными, и служат они для понижения уровня, перехвата и отвода грунтовых вод.
Для понижения уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна наибольшее распространение получили подкюветные дренажи (рис. 1.28). Под кюветом делается траншея под дренаж, верхняя часть заполняется глиной, чтобы поверхностные воды не проникали в дренаж. Ниже этого слоя расположен
слой из двух слоев дерна, повернутых корнями вверх, для предохранения от засорения следующего слоя — дренажного заполнителя из мелкого гравия или крупнозернистого песка. Грунтовые воды под действием силы тяжести фильтруют в заполнитель и собираются на дне дренажа. Для сбора и отвода воды укладывают дренажную трубу. Наибольшее распространение получили трубы керамические, асбоцементные трубофильтры из крупнопористого керамзитобетона.
Трубы окружены дренирующим материалом. У самой трубы укладывают прогрохоченный щебень или гравий крупностью 50—70 мм. Затем щебень или гравий с частицами 5—7 мм. Это исключает попадание грунта и мелких частиц заполнителя в трубу. Отверстия в дренажных трубах располагают в нижних и боковых, но не в верхних частях трубы, чтобы вместе с водой в дрену не попадали частицы грунта и заполнителя.
Для того чтобы следить за работой дренажей и проводить их систематическую прочистку, устраивают смотровые колодцы.
Если грунтовые воды залегают на глубине от 6 до 10 м, устраивают дренажные галереи (рис. 1.29). Размеры галереи должны обеспечивать возможность прохода человека (высота 1,5— 1,7 м).
