Деформации земляного полотна

В настоящее время основным требованием к перевозочному процессу является обеспечение безопасности движения поездов и надежности рабо­ты технических средств. Земляное полотно как важнейший элемент желез­нодорожного пути играет в этом первостепенную роль. Так как существую­щее земляное полотно сооружалось в разное время по разным нормам, то оно характеризуется большим разнообразием конструктивных размеров, геометрических параметров и состоянием. Несмотря на это, земляное по­лотно на значительном протяжении сети железных дорог России работает удовлетворительно. Однако примерно на 11 % эксплуатационной длины сети оно имеет дефекты и деформации.

Дефекты — отступления геометрических размеров земляного полотна от современных норм. Деформации — изменение формы земляного полотна в процессе эксплуатации под воздействием поездных нагрузок, под влия­нием гидрогеологических факторов и из-за низкого качества строительства земляного полотна.

Основными видами деформаций земляного полотна являются:

- искажение формы основной площадки;

- просадки;

- пучины;

- сплывы откосов насыпей и выемок;

- осыпи и обвалы.

Наиболее распространенной деформацией земляного полотна является искажение формы основной площадки — балластные корыта, балластные ложа, балластные мешки.

Балластные корыта (рис. 1.30, а) представляют собой углубления в ос­новной площадке под отдельными шпалами, заполненные балластом. Они возникают при недостаточной толщине балластного слоя или при недоста­точной несущей способности грунта основной площадки. Балластные ко­рыта достигают глубины 0,1 — 0,3 м. Для предупреждения образования бал­ластных корыт необходимо тщательно уплотнять верхний слой земляного полотна и производить балластировку по проекту.

Балластные ложа (рис. 1.30, б) — протяженные вдоль пути, замкнутые под рядом шпал углубления в основной площадке, достигающие глубины 1,5—2 м. Причиной образования балластных лож является недостаточное уплотнение грунтов в насыпи или недостаточная прочность грунтов в ос­новании выемки.

Балластные мешки (рис. 1.30, в) — изолированные значительные углуб­ления в основной площадке, заполненные балластом. Балластные мешки достигают глубины 3—8 м.

Углубления в основной площадке — корыта, ложа, мешки — могут выз­вать деформации земляного полотна под движущимися поездами.

Мерами борьбы с углублениями в основной площадке являются срезка бортов корыт с заменой грунта дренирующим грунтом. Борта балластных корыт и лож срезают на глубину не менее 0,20 м ниже их дна с расчетом

полного выпуска воды. Балластные ложа и корыта осушают и устройством односторонних или двусторонних прорезей, с заполнением их дренирую­щим грунтом (рис. 1.31 и 1.32).

Дренажные прорези закладывают на глубину не менее 0,20 м ниже дна ложа или мешка. Для отвода воды из прорези их дну придают уклон в насыпях не менее 0,1, в выемках 0,05. Из поперечных прорезей воду выпускают на откос насыпи или в кювет выемки. Сплошную срезку балластных корыт и лож це­лесообразно производить при капитальном и среднем ремонтах пути.

Пучины. При низких температурах происходит замерзание воды, содер­жащейся в порах грунта. Происходит увеличение объема, но из-за неодно­родности грунтов, это увеличение объема различно. Неровности, образую­щиеся при этом на поверхности грунта, называются пучинами. Пучины бывают в форме пучинного горба или пучинной впадины (рис. 1.33). Пучи­ны вызывают неровности рельсо-шпальной решетки, а это не обеспечивает безопасность движения поездов. Пучины делятся на балластные и грунто­вые. Балластные образуются из-за промерзания загрязненного балластного слоя; грунтовые — из-за замерзания воды в грунте земляного полотна.

Балластные пучины возникают в первой половине зимы. Высота (или глубина) их не превышает 50 мм. В начале весны балластные пучины быст­ро исчезают. Борьба с балластными пучинами заключается в очистке щебе­ночного балласта или замене песчано-гравийного балласта щебеночным, осушении балластных корыт и лож, в подъемке на балласт при недостаточ­ной его толщине.

Грунтовые пучины появляются преимущественно в выемках и на нуле­вых местах, когда балластный слой уже замерз, и начинают замерзать грун­ты земляного полотна. Они продолжают увеличиваться до тех пор, пока возрастает глубина промерзания грунта, так как процесс поступления воды в промерзающий слой из нижних, еще не замерзших слоев продолжается в течение всего периода промерзания. Грунтовые пучины достигают высоты 100—150 мм и более. В конце весны или летом грунтовые пучины постепен­но исчезают.

Способы ликвидации грунтовых пучин следующие:

- подъемка пути на балласт, если это допускает продольный профиль
пути;

- замена пучинистого грунта на глу­
бину промерзания крупнозернистыми
непучинистыми (дренирующими)
грунтами (рис. 1.34);

- устройство теплоизоляционных
накладных, врезных и комбинирован­
ных подушек из асбеста, укладка пено­
пласта, чтобы не допустить промерза­
ния пучинистых грунтов.

- осушение иучинистых грунтов с
помощью дренажей (см. рис. 1.28).

Пучины создают угрозу безопасности движения поездов, требуют боль­ших расходов на устройство плавных отводов пути от пучинистых горбов и впадин, препятствуют внедрению прогрессивных конструкций пути (бессты­кового пути, железобетонных шпал), делают невозможным высокоскорост­ное движение поездов. Поэтому предотвращение образования пучин явля­ется очень важной задачей.

В процессе эксплуатации земляного полотна бывают случаи, когда тело земляного полотна обладает достаточной прочностью и устойчивостью, а откосы деформируются.

Наиболее распространенными повреждениями откосов являются: сплы-вы откосов насыпей и выемок; сползание балластных шлейфов на откосах насыпей; размывы поверхности откосов насыпей и выемок; вывалы отдель­ных камней и шелушение поверхностей выемок и полувыемок в легковы-ветривающихся скальных породах.

Сплывами называют деформации откосов, охватывающие массивы грун­та на глубину от 0,5 до 1,0 м. Сплывы откосов происходят главным образом на высоких насыпях и в глубоких выемках.

Сплывы откосов наиболее характерны для молодого земляного полотна (в первые 5 лет после постройки земляного полотна). Основной причиной сплывов является переувлажнение слабоуплотненных грунтов откосов.

Грунты откосов насыпей, плохо уплотненные при строительстве, пере­увлажняются за счет атмосферных осадков, выпадающих на откосы.

На устойчивость откосов отрицательно влияет сбрасывание на них ста­рого балласта при ремонтах пути или образование шлейфов в результате подъемок пути на оседающих насыпях.

Сплывы насыпей на косогорах (рис. 1.35) происходят вследствие ув­лажнения грунтов основания под на­сыпью поверхностными или грунто­выми водами, выходящими на поверх­ность склонов под насыпью.

Этот вид деформаций возникает, когда при поперечном уклоне местно­сти не была сделана необходимая под­готовка основания насыпи: не вырезан

дерн, не нарезаны уступы, не удовлетворительно содержатся водоотводы с нагорной стороны, не выполнено поддерживающее сооружение с низовой стороны при его необходимости.

Расползание насыпей происходит, как правило, длительное время. Та­кие деформации возникают из-за недостаточного учета важных местных осо­бенностей участка, на котором строится дорога или из-за нарушения пра­вил производства строительных работ. Например, расползание насыпи происходит при недостаточном уплотнении грунтов при сооружении насы­пи, что является нарушением правил производства работ.

Обеспечение устойчивости нестабильных откосов и склонов производится путем устройства различных поддерживающих и удерживающих сооруже­ний: контрбанкетов, контрфорсов, подпорных стен.

Осыпи и обвалы распространенный вид деформаций крутых откосов глу­боких выемок и полувыемок в скальных грунтах, в связи с потерей устойчи­вости отдельных частей или целого массива, а также обрывистый характер прилегающих к полотну железной дороги естественных горных склонов.

Основными мероприятиями по предотвращению обвалов являются: упо-ложение откосов и склонов, укрепление неустойчивых скальных массивов подпорными поддерживающими стенками (рис. 1.36) Радикальной мерой защиты пути от скальных обвалов является укрытие его в галерею (рис. 1.37). Осыпи образуются на крутых горных склонах и откосах выемок и полувы­емок, при выветривании скальных пород. Перемещение осыпного материала происходит под действием силы тяжести. Для защиты от осыпей применяют агролесомелиорацию, укрепление откосов выемки и полувыемки, устройство полок, траншей.

На обвальных участках и участках с осыпями предусматривают надзор за состоянием земляного полотна и прилегающих к нему склонов, охрану пути,

проведение мероприятий по предупреждению произвольных обрушений, лик­видацию последствий горных обвалов.

При трассировании новых линий скально-обвальные участки следует обходить.