Типы укреплений подходов и регуляционных сооружении

Бермы и откосы земляного полотна, кюветов, продольных водоотводных и нагорных канав требуют защиты от размыва ливневыми, паводковыми и текущими водами, а также от выдувания пылеватых мелкозернистых грунтов ветрами. Наиболее простой способ их укрепления - посев много­летних трав с предварительным покрытием откосов насыпей и выемок, сос­тоящих из глин, суглинков, песков и супесков, растительным слоем грунта. Сеют травы и вносят удобрения специальным агрегатом.

Другой способ – одерновка откосов в клетку и плашмя (рис. 46). Сплошная одерновка плашмя предотвращает размыв дождями и талыми водами и допускает периодическое подтопление и небольшое волновое воз­действие. Для срезки дерна применяется дернорез-дерноукладчик. Куски дерна закрепляют на откосах деревянными спицами размером 2x2x25 см.

В благоприятных климатических условиях периодически подтапливае­мые откосы защищают древесно-кустарниковые насаждения, которые хоро­шо противостоят воздействию текущей воды и волнобоя и предупреждают поверхностные сплывы откосов.

Каменная наброска в плетневых клетках и мощение камнем (рис. 47) надежно защищают подтопляемые откосы от размыва, но требуют больших затрат ручного труда и их почти не применяют. Для создания каменных от­сыпей (рис. 48) используют самосвалы, бульдозеры и другие машины. Отсыпи

способны приспосабливаться к неравномерной осадке откосов и этот спо­соб защиты широко применяют в районах, где камень не дорог.

Прочным и надежным укреплением, позволяющим полностью меха­низировать изготовление и укладку, служат сборные железобетонные плиты размерами в плане 2,5x2,5; 2,5x3 и 2,5x3,5 м, толщиной не менее 12 см. При укладке швы между плитами заливают бетоном или цементным раст­вором. Этот способ укрепления применяют, как правило, при полной стаби­лизации земляного полотна.

Различные конструкции укрепления выдерживают примерно следую­щую скорость течения воды: одерновка - 0,9-1,4, наброска из камней - 3,0-4,9, одиночное каменное мощение - 2,5-5,0, бетонные откосные пли­ты - 5,0-12,0 м/с. В зависимости от местных условий выбирают тот или другой способ укрепления.

Повышают устойчивость насыпей на крутых косогорах и откосов под­порные стены (рис. 49), пригружающие контрбанкеты (рис. 50) и контрфор­сы (рис. 51), сооружаемые по индивидуальным проектам в зависимости от гидрологических особенностей каждого объекта. Контрбанкеты желательно отсыпать из камня, щебня, галечника, гравия, песка.

7. Деформации и разрушения земляного полотна

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. Под воздействием динамических нагрузок (вибрации, уда­ры) грунты, взаимодействуя с содержащейся в них водой, становятся не­устойчивыми. Промерзание и оттаивание их сопровождаются объемными и прочностными изменениями. Эти изменения в сочетании с ошибками и не­удачными решениями при проектировании, сооружении и эксплуатации иног­да приводят к катастрофическим последствиям. Медленно протекающие деформации земляного полотна, постепенно накапливаясь, становятся опас­ными и могут вызвать его разрушения (оползни, провалы, обвалы и др.). Ос­новные виды деформаций основной площадки земляного полотна - бал­ластные корыта (рис. 52), ложи (рис. 53), мешки и гнезда (рис. 54 и 55).

Развитию этих деформаций способствуют переувлажнение грунтов при оттаивании или скопление воды, выпадающей в виде атмосферных осадков, во впадинах под шпалами, на основной площадке из-за неудовлетворитель­ного содержания или недостаточной толщины балластного слоя, неисправ­ности водоотводных устройств (кюветов, лотков и др.), использования не­пригодных грунтов или недостаточного их уплотнения при сооружении зем­ляного полотна. Меры борьбы с углублениями: замена глинистых грунтов дренирующими, срезка бортов (рис. 56) балластных корыт, лож и мешков с заменой вырезанного грунта, устройство продольных дренажей и попереч­ных прорезей для отвода воды (рис. 57 и 58). Эти работы очень трудоемки и требуют перерыва в движении поездов, поэтому когда балластные мешки и гнезда глубокие, вместо срезки бортов с помощью пневмопробойника в них пробивают отверстия, выпускают воду и укрепляют грунт, инъекцируя в него вяжущие растворы.

Зимой в глинистых грунтах часто наблюдаются неравномерные вспу­чивания земляного полотна, так называемые пучины. Выравнивание иска­женного пучинами профиля пути - очень трудоемкая работа. Различают балластные и грунтовые пучины. Балластные пучины появляются в начале зимы при замерзании воды в загрязненном балласте и в углублениях основ­ной площадки земляного полотна. Высота этих пучин 2-4 см. Весной обычно

появляются весенние пучинные просадки вследствие переувлажнения и резкого понижения несущей способности оттаивающих грунтов. Меры борьбы с балластными пучинами и весенними пучинными просадками: выравнивание основной площадки земляного полотна, замена или очистка загрязненного балласта, устранение застоя воды на земляном полотне (прочистка кюветов, срезка наслоения грунта и грязного балласта на обочинах, устранение различных впадин на основной площадке); увеличение толщины балластного слоя.

Грунтовые пучины образуются при замерзании воды под основной площадкой земляного полотна в течение всего периода промерзания. Высота таких пучин достигает 10-20 см. Причины их появления: неоднородные грунты в промерзаемой части земляного полотна, различно увлажняемые, с неодинаковой интенсивностью пучения; бессточные неровности в глинис­том грунте из-за местного недобора или перебора его при строительстве, а также из-за балластных лож, мешков и гнезд. Осадка грунтовых пучин продолжается до полного оттаивания грунта. Для их устранения необходимо заменять пучащие грунты хорошо дренирующими, а также дополнительно поднимать путь на балласт или устраивать теплоизоляционные подушки (рис. 59) из асбестового балласта. Для борьбы с пучинами в последние годы применяют также теплоизолирующий слой из пенопласта. Нередко достаточно эффективным, наиболее простым и дешевым средством борьбы служит увеличение толщины балластного слоя, особенно асбестового, под шпалами с помощью электробалластеров.

Основные виды разрушений земляного полотна следующие.

Оползни (рис. 60) -крупные смещения земляных масс в основании земляного полотна. Оползневые процессы иногда распространяются на об­ширные районы. Причины оползней, как правило: изменение физико-механи­ческих свойств грунтов под воздействием поверхностных и грунтовых вод; подрезка основания неустойчивого косогора при земляных работах; реч­ные или морские подмывы и др. Мероприятия по стабилизации оползневых участков проектируют на основе инженерно-геологических обследований индивидуально для каждого косогора. В комплекс противооползневых ме­роприятий обычно включают: уменьшение влажности грунтов оползневого склона, планировку территорий и заделку трещин, регулирование поверх­ностного и подземного стока воды, укрепление грунтов растительным по­кровом или другими способами, сооружение устройств, поддерживающих и разгружающих оползневой массив, берегоукрепительные мероприятия.

Для предотвращения сдвигов и сплывов откосы насыпей и выемок (рис. 61 и 62) делают более пологими, укрепляют неустойчивые откосы дре­весной, кустарниковой, травяной растительностью, осушают грунт насыпей, отсыпают контрфорсы и контрбанкеты. Чтобы повысить сопротивление сдви­гу, перехватывают поступающую к откосам воду и отводят ее за пределы на­сыпи, осушают и укрепляют вяжущими растворами балластные ложа, меш­ки, гнезда. Чтобы избежать провалов земляного полотна, пустоты от шахт­ных выработок или карстовые воронки (рис. 63) закладывают породой или

дренирующим грунтом. Расползаются, как правило, насыпи из мелкозер­нистых пылеватых, влагоемких или мерзлых и мокрых грунтов со снегом и льдом. Поэтому необходимо строго выполнять технические требования при их сооружении.

Просадки (рис. 64) могут происходить из-за недостаточного уплотнения грунта в теле насыпи или из-за переувлажнения ее основания, что приводит к выпиранию слабых грунтов. Для предотвращения таких де­формаций отсыпают пригрузочные бермы или контрбанкеты. Иногда прихо­дится частично или полностью удалять слабый грунт и сажать насыпь на устойчивое грунтовое основание.

Устойчивость недостаточно уплотненных грунтов тела насыпи прежде всего повышают отводом воды от основной площадки земляного полотна, увеличением толщины балластного слоя, а в некоторых случаях - отсыпкой поддерживающих массивов - пригрузочных присыпок.

Бывают случаи размыва насыпей вследствие засорения водопропуск­ных труб (рис. 65), подмывы их откосов реками, озерами, водохранилищами (рис. 66), осыпи выветривающихся горных пород из откосов выемок, обвалы скальной породы (рис. 67), внезапные разрушения и загромождения при землетрясениях, селевых потоках и др. Поэтому необходимо систематически контролировать состояние всех сооружений и обустройств земляного полотна, своевременно предупреждать и устранять возможные повреждения, не допуская их накопления и развития до катастрофических разрушений.

Кафедра строительство и эксплуатация дорог

Реферат

«Инженерная подготовка строительства

земляного полотна»

Выполнил: Маргарян Д.С

Группа: 3бД3

Проверила: Немчинов М.В.

Москва 2015

Планировка земляного полотна

Планировку земляного полотна производят для придания полотну правильной формы, отвечающей техническим и эстетическим требованиям, улучшению водоотвода и для обеспечения устойчивости.

Планировочные работы ведут вслед за основными работами по возведению насыпей или разработке выемок. Чтобы при планировке приходилось только срезать лишний грунт, а не присыпать недостающий, рекомендуется отсыпать насыпи с запасом грунта на откосах 5...10 см, а откосы выемок устраивать с недобором 10...15 см. Присыпка недостающего грунта нежелательна, так как его трудно уплотнить до требуемой плотности и обеспечить устойчивое объединение свежеприсыпанного грунта с уложенным и уплотненным ранее или с естественным грунтом откоса выемки. В тех случаях, когда намечено распределение по откосу растительного грунта для посева трав, запаса на планировку не делают.

Основными машинами для планировочных работ служат автогрейдеры с дополнительным навесным оборудованием: удлинителями и уширителями отвала и специальными откосниками, прикрепляемыми к отвалу с помощью болтов. Автогрейдерами планируют верхнюю часть земляного полотна, откосы насыпей высотой до 2,0 м и выемок глубиной до 2,0 м. Пологие откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автогрейдером при непосредственном движении по ним (рис. 1).

Рис. 1. Схема планировки земляного полотна автогрейдером:
а - планировка поверхности земляного полотна; б - планировка откосов крутизной 1:3

Планировочные работы выполняют в следующей последовательности: вначале планируют поверхность земляного полотна и откосы, затем внешние откосы резервов, а в последнюю очередь - дно резервов, на котором разравнивают грунт, срезанный при планировке откосов. Планировку земляного полотна и откосов следует производить автогрейдерами, оборудованными системой автоматического управления отвалом, принцип работы которого основан на функционировании автоматической системы от датчиков, перемещающихся по специально установленной копирной струне, спланированной поверхности земляного полотна или работающим по лазерным направляющим.

Пологие откосы с заложением 1:3 и более можно планировать бульдозером при движении непосредственно по откосу перпендикулярно оси дороги сверху вниз. Крутые откосы с заложением менее 1:2 планируют автогрейдером или бульдозером, оборудованным удлинителем ножа с выносом его в сторону (рис. 2).

Рис. 2. Оборудование бульдозера и автогрейдера для планировки крутых откосов:
а - вынос ножа автогрейдера в сторону, б - удлинитель отвала бульдозера, 1 и 2 - секции удлинителя; a - угол, соответствующий уклону откоса

Откосы высоких насыпей и глубоких выемок планируют с помощью экскаваторов. При насыпях до 5...7 м целесообразно применять экскаватор - планировщик с телескопической стрелой (рис. 3), при большей высоте насыпей (до 14 м) - экскаватор с двухотвальным планировщиком (рис. 4) или драглайн с обычным ковшом. Планировку экскаваторами- планировщиками производят с верхней и нижней стоянок экскаватора, планировку экскаватором-драглайном - только с верхней стоянки.

Рис. 3. Планировка откосов экскаватором-планировщиком с телескопической стрелой:
а - планировка верхней части откоса; б - планировка нижней части откоса; А - первая зона планировки; В - вторая зона планировки

Рис. 4. Планировка откосов экскаватором с двухотвальным планировщиком:
а - планировка верхней части откоса; б - планировка нижней части откоса

Укрепление земляного полотна

Откосы земляного полотна, а также дно и откосы кюветов и канав укрепляют для предохранения от размыва текущими поверхностными водами, а также во избежание повреждения откосов дождями и выдуванием грунтов ветром (особенно при мелкозернистых песках). Конструкцию укрепления выбирают в зависимости от рода грунта и сил воздействия природно-климатических факторов на земляное полотно с учетом технико-экономической эффективности различных укрепительных конструкций. При этом предпочтение отдают таким конструкциям укреплений, устройство которых возможно индустриальными способами.

Способ укрепления предусматривается проектом с учетом условий сооружения земляного полотна и возможного воздействия на него природных факторов в процессе эксплуатации дороги. При выборе типа укрепления исходят из необходимости надежного обеспечения устойчивости земляного полотна.

Основным методом укрепления откосов насыпей, неподтопляемых водой, и откосов выемок является посев многолетних трав, обеспечивающий быстрое создание на откосе дернового покрова и надежное закрепление грунта корневой системой трав. Посев может быть осуществлен двумя способами: механизированным посевом трав по слою растительного грунта, уложенного на откосах; гидропосевом трав без предварительного создания растительного слоя на откосах.

При первом способе на откос укладывают растительный грунт слоем 10...15 см, а затем производят посев трав. Смесь семян многолетних трав, например, тимофеевка луговая, костер безосный, люцерна, высевают агрегатом АДТС-2, который перемещается по откосам драглайном или тракторным краном. Этот агрегат одновременно вносит минеральные удобрения, рыхлит комья растительного грунта, прикатывает засеянную поверхность. Производительность агрегата от 4000 до 9000 м 2 в смену в зависимости от высоты насыпи и глубины выемки.

Второй способ (гидропосев) предпочтителен, так как при этом отпадает трудоемкий процесс по созданию растительного слоя грунта на откосах. При гидропосеве применяют смесь, состоящую из семян трав, минеральных удобрений, мульчирующего материала, пленкообразующего компонента и воды. Мульчирующий материал (измельченная солома, опилки) и пленкообразующий материал (битумная эмульсия или латекс) создают на откосе благоприятные условия для роста и развития трав и предохраняют откос от водной и ветровой эрозии.

Для гидропосева применяют специальные машины типа ДЭ-16, состоящие из цистерны с лопастной мешалкой, насоса, шлангов и гидромонитора для разбрызгивания смеси по откосу. Производительность гидросеялки в среднем составляет около 4000 м 2 в смену.

Гидропосев многолетних трав следует производить на предварительно увлажненную поверхность откосов.

Когда требуется ускорить получение укрепительного слоя, производят одерновку откосов, т.е. поверхность грунта покрывают готовым дерном, срезанным с применением машины дернореза-дерноукладчика (сменное оборудование к гидравлическому экскаватору). При одерновке в клетку на откос укладывают дерновые ленты в двух взаимно перпендикулярных направлениях с последующей засыпкой клеток между лентами растительным грунтом. При сплошной одерновке плашмя дернины укладывают горизонтальными рядами от подошвы насыпи к бровкам с размещением швов между дернинами в перевязку. Дерн на откосах закрепляют деревянными спицами.

Способ укрепления откосов одерновкой в настоящее время применяется крайне редко ввиду его большой трудоемкости.

В районах, где климатические и почвенные условия не позволяют укреплять неподтопляемые откосы посевом трав, их укрепляют укладкой слоя гравия или щебня толщиной 10...15 см. В засушливых районах для защиты песчаных насыпей от развевания ветром на откосы укладывают слой связного грунта (глина с добавлением песка). В этом случае по низу откосов устраивают дренажные выпуски для выхода воды из тела насыпи.

Для укрепления песчаных грунтов применяют органические вяжущие материалы: битум, деготь, нефтяные остатки и отходы промышленности. Откосы обрабатывают путем розлива вяжущих или распределения по откосу предварительно приготовленной смеси из обработанного грунта.

Одно из перспективных направлений укрепительных работ - использование в откосах или на их поверхности прослоек из геотекстиля. Для укрепления откосов земляного полотна используют как сплошной геотекстиль, так и мелкоячеистый, при использовании которого предусматривается покрытие откоса растительным грунтом с последующим посевом трав.

Конструкции укрепления из геотекстиля могут быть защитными и несущими. Их использование предполагает широкую комбинацию с применением естественных материалов (засыпка грунтом, посев трав, каменная наброска и др.) и искусственных (сборные плиты, решетчатые конструкции и др.).

Для защиты неподтапливаемых откосов от водной и ветровой эрозии геотекстиль расстилают по всей поверхности откоса в виде сплошного покрытия. Верхний край выводят на обочину и далее до укрепительной полосы. Нижний край закрепляют у подошвы насыпи.

В тех случаях, когда необходимо повысить устойчивость откосов или увеличить крутизну, геотекстиль располагают в пределах откосной части насыпи в виде многослойного армирующего элемента (рис. 4). Такую конструкцию целесообразно сочетать с поверхностной защитой от размыва путем вывода свободных концов полотна на откос с последующим засевом их поверхности гидропосевом или устройством засыпки. Глубина закладки полотен в тело насыпи определяется расчетом в зависимости от необходимой степени обеспечения устойчивости.

Рис. 4. Поперечные разрезы земляного полотна с откосами, укрепленными геотекстилем:
а - армирование откоса; б - то же, и защитной поверхности откоса:
1 - покрытие; 2 - обочина; 3 - геотекстиль

Укрепление откосов высоких насыпей с заложением откосов от 1:2 до 1:3 нередко осуществляют с использованием сборных железобетонных элементов решетчатой конструкции. Работы по укреплению откосов производят в следующей технологической последовательности: подготовка откосов - планировка и уплотнение; устройство бетонного упора у подошвы откоса; монтаж железобетонных элементов решетчатой конструкции; заполнение клеток растительным грунтом с посевом трав (клетки могут быть заполнены также щебнем или гравием).

Решетчатая конструкция с диагональным расположением элементов разработана СоюздорНИИ для защиты откосов от эрозийных деформаций (показана на рис. 5)

Рис. 5. Решетчатая конструкция с диагональным расположением элементов:
а - поперечный разрез укрепления насыпи; б - вид сбоку:
1 - продольный элемент; 2 - диагональный элемент

Кроме сборных решетчатых конструкций, для укрепления неподтопляемых откосов применяют укладку гравия или щебня слоем 10...15 см. После распределения и разравнивания этого материала на откосе производят его уплотнение с помощью площадочных вибраторов или катков, монтируемых на тросах к экскаватору-драглайну.

Укрепление скальных откосов в выемках и полувыемках, подверженных естественному разрушению, выполняют методом пневмонабрызга бетоношприцмашиной. При этом способе на поверхность откоса с помощью сжатого воздуха распределяют известково-гипсовую, цементо-песчаную или цементобетонную смесь. Пневмонабрызг позволяет укладывать смесь без опалубки и не требует последующего уплотнения смеси. Толщина наносимого слоя различна.

Применяют конструкции:

Облегченные толщиной 25 мм;

Средние - 40...60 мм;

Усиленные до 100 мм (с металлической сеткой);

Мощные толщиной более 100 мм с металлической сеткой и закреплением анкерами.

Технология работ включает: подготовительные работы; нанесение смеси на откос; уход за покрытием.

Подготовительные работы состоят из приготовления смеси и подготовки самого откоса. Поверхность откоса планируют и удаляют отдельные крупные включения. Если конструкция укрепления предусматривает применение металлической сетки (арматуры), то ее навешивают на откос и закрепляют анкерами. Перед нанесением смеси на откос его предварительно увлажняют. Рабочую смесь наносят на откос снизу вверх. Основное оборудование для пневмонабрызга монтируют на автомобильном прицепе. Уход за укрепленным откосом осуществляют путем его увлажнения.

На подтопляемых участках при возможности интенсивного размыва (например, на подходах к мостам, на поймах рек, вблизи озер, морей и крупных водохранилищ и др.) на откосах создают прочную неразмываемую облицовку из готовых сборных элементов - бетонных и железобетонных плит, монолитного железобетона. Применение этих способов укрепления возможно при крутизне откоса не более 1:2.

Бетонные плиты размером в плане 100´100 см и толщиной 16...20 см (рис. 6) рекомендуется укладывать на откосы при возможной скорости течения воды до 3 м/с и высоте волны не более 0,7 м. Плиты укладывают горизонтальными рядами снизу вверх по откосу с перевязкой швов. У подошвы откоса устраивают бетонный упор из сборных элементов сечением 40´50 см. Под плитами устраивают гравийную или щебеночную прослойку толщиной 10...20 см.

Рис. 6. Укрепление откоса подтопляемой насыпи бетонными плитами:
1 - бетонные плиты; 2 - слой щебня или гравия толщиной 10...20 см; 3 - бетонный упор; 4 - каменная наброска; 5 - укрепление гравием, щебнем или посевом трав

На участках трассы с меньшей вероятностью подтопления и малой скоростью течения воды для укрепления откосов применяют плиты меньших размеров в плане 40´40...60´60 см, толщиной 8...10 см.

Для укрепления откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей при высоте волны до 1,0...1,5 м применяют сборные железобетонные плиты размером в плане 3,0´2,5 м и толщиной 15...20 см, армированные стальными сетками. Плиты укладывают на обратный фильтр, состоящий из трех слоев: песка (10 см); мелкого щебня или гравия (10 см) и крупного гравия или щебня (15 см). У подошвы откоса устраивают упорную призму из камня. Плиты соединяют стальными хомутами, надеваемыми по одному на каждую сторону плиты, на крюки, загибаемые на выпусках арматуры или путем сварки этих выпусков.

При большей высоте волны (до 3 м) откосы укрепляют сборными железобетонными плитами, омоноличенными по контуру с помощью железобетонных подкладок и стальных закладных деталей, или монолитными железобетонными плитами размерами в плане 5,0´5,0 до 10,0´10,0 м и толщиной от 15 до 30 см.

Монолитные плиты укладывают на подготовку из гравия или щебня толщиной 15 см. У подошвы откоса устраивают каменный или бетонный упор. Плиты армируют сетками. Бетонирование ведут сверху вниз горизонтальными рядами. Бетонную смесь к месту укладки подают автомобильным краном в бадьях с разгрузочными затворами. Для уплотнения бетона применяют виброрейки, площадочные и глубинные вибраторы.

В районах, где имеются местные дешевые каменные материалы, подтопляемые откосы от размыва можно защищать каменной наброской. Этот способ укрепления откосов широко распространен благодаря его простоте и возможности полной механизации работ по добыче камня в карьерах, его транспортированию и укладке в дело. Каменную наброску укладывают на подготовку, устраиваемую из местных песчано-гравийных материалов.

Размер камня, толщина наброски и подготовки под нее предусматриваются проектом в зависимости от скорости течения воды и высоты воды.

Способ укрепления подтопляемых откосов мощением камнем имеет в настоящее время ограниченное распространение из-за его трудоемкости. Этот способ применяют главным образом при выполнении ремонтных работ небольшого объема. Камни (обычно размером 15...20 см) кладут снизу вверх по откосу горизонтальными рядами на слой мха, соломы или песка толщиной 5...10 см. У подошвы откоса устраивают упорную берму шириной не менее 1,0 м из более крупного камня. Мощение должно быть настолько плотным, чтобы отдельные камни нельзя было вытащить рукой.

Промежуточные рельсовые скрепления Теория угона пути и меры по его предупреждению Ширина колеи в кривых Профиль рельсовой колеи в кривых Роль и место соединений и пересечений жд линий Эпюра укладки шпал и брусьев в пределах стрелочных переводов Стрелочные улицы под двойным углом крестовины Съезды. Классификация и расчет Глухие пересечения Классификация станций, обгонных пунктов и разъездов Определение количества путей на станциях Определение мест установки предельных столбиков и сигналов Железнодорожные узлы и их структура Технология работы ж/д станций Системы электроснабжения жд Защита транспортных сооружений от электрокоррозии Особенности и принцип работы СЦБ Путевая блокировка и автоблокировка Сигнализация. Рельсовые цепи и их классификация Текущее содержание жд пути Нормы содержания верхнего строения пути и габариты приближения строений Машины и механизмы, используемые при строительстве жд Земляные работы и основы их организации Документация для производства строительных работ Вагоны и их техническая характеристика Тяговые характеристики локомотивов Уравнение движения поездов и его частное решение Организация движения поездов Железнодорожная сигнализация Графики движения поездов и принципы их составления Обеспечение безопасности на ж/д транспорте Экологическая безопасность ж/д All Pages

Укрепление откосов земляного полотна

Наиболее простым способом укрепления незатапливаемых откосов земляного полотна является посев многолетних трав с густой стелющейся корневой системой. При небольшом периодическом затоплении применяют одерновку откосов сплошную или в клетку, для чего предварительно срезанные куски дерна закрепляют на откосах деревянными спицами. Хорошо противостоят воздействию текущей воды древесно-кустарниковые насаждения, которые применяют при периодических затоплениях в благоприятных климатических условиях. Надежно защищают затопляемые откосы от размыва мощение камнем, каменная наброска в плетневых клетках и габионы - проволочные ящики, загруженные камнем.. Однако эти способы укрепления земляного полотна требуют больших затрат ручного труда. Прочным и надежным укреплением, позволяющим полностью механизировать изготовление и укладку, являются железобетонные плиты. Кроме того, могут использоваться гибкие железобетонные решетки и плиты, лучше работающие в условиях вечной мерзлоты и сейсмичности. Тип укрепления земляного полотна выбирают исходя из особенностей грунтов, степени затопляемости и скорости воды, наличия дешевых местных материалов, возможности механизации работ. Бровка земляного полотна в местах разлива вод должна быть не менее чем на 0,5 м выше максимальной высоты наката волны при сильных ветрах.

Особенности проектирование земляного полотна на болотах и косогорах

На болотах насыпи, их размеры и конструкция назначается в зависимости от типа болот. I типа – заполненное торфом, устойчивой консистенции, способное сжиматься, но не выдавливаться под внешней нагрузкой. При глубине болота до 4 м устраиваются насыпи высотой до 3 м с частичным вытарфовыванием. При глубине более 4м – насыпи до 3 м с полным вытарфовыванием.

Болота II типа – они имеют недостаточную несущую способность торфяной массы. В не зависимости от высоты устраиваются насыпи с полным вытарфовыванием с посадкой на минеральное дно. На расстоянии не менее 2м от подошвы насыпи с обеих сторон устраивают специальные канавы – торфоприемники, шириной не менее 2м и глубиной не менее 1 м.

Болота III типа заполнены илом или водой. Земляное полотно отсыпается на минеральное дно, а его форма имеет вид

На косогорах устраивают либо полунасыпь, либо полувыемку. У них есть банкет, кавальер и забанкетная канава

Критерии качества земляного полотна

Земляное полотно представляет собой комплекс грунтовых со­оружений, получаемых в результате обработки поверхности земли и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспе­чения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосфер­ных и грунтовых вод. Непосредственно на поверхность земли путь не укладывают из-за наличия неровностей.

Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и дол­говечным, требующим минимальных расходов на его устройство, содержание и ремонт и 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.

К земляному полотну предъявляют­ся следующие основные требо­вания:

Оно должно быть прочным (грунт должен иметь достаточное сопротивле­ние воздействию нормальных напряже­ний), устойчивым (грунт должен иметь достаточное сопротивление воздейст­вию касательных напряжений), надеж­ным (работать без отказов), долговеч­ным (иметь неопределенно долгий срок службы);

Все поверхности земляного полотна, устройств при нем и полосы отвода должны быть спланированы и защище­ны так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась и был бы обеспечен максимальный ее сток в стороны или в специальные водоотводные сооруже­ния при минимальной впитываемости в грунт, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;

Конструкции земляного полотна должны обеспечивать минимальные расходы на их устройство, ремонты и содержание при максимальной воз­можности механизации и автоматиза­ции работ.

Кроме основных, существуют экс­плуатационные требова­ния, предъявляемые к земляному по­лотну:

Оно должно обеспечивать длитель­ную эксплуатацию с минимальными отказами при пропуске современных и перспективных типов подвижного со­става при максимальных скоростях движения поездов и расчетной грузона­пряженности проектируемой железной дороги;

Быть ремонтопригодным;

Быть равнонадежным по протяже­нию независимо от вида применяемых грунтов и естественного состояния ос­нования;

Быть взаимосвязанным с притрассовой автодорогой

Искусственные сооружения и их сопряжение с железнодорожным полотном

Искусственные сооружения обеспечивают возможность пересе­чения железной дорогой водных преград, других железнодорож­ных линий, автодорог, глубоких ущелий, горных хребтов, застро­енных городских территорий, а также безопасный переход людей через пути и устойчивость земляного полотна в сложных геологи­ческих и гидрологических условиях.

К искусственным сооружениям относятся мосты, трубы, тонне­ли, подпорные стены, регуляционные сооружения, галереи, селеспуски и др. При пересечении железной дорогой рек, каналов, ручьев и оврагов создают мосты или трубы.

Мост состоит из пролетных строений, являющихся основани­ем для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения и пе­редающих давление на грунт. Эстакады создают вместо больших насыпей в горо­дах, где они меньше стесняют улицы и обеспечивают проезд и проход под ними, а также возводят на подходах к большим мостам через реки с широкими поймами при разливе воды.

Трубы применяют при пересечении железной дорогой неболь­ших водотоков или суходолов. По виду материала различают ка­менные, металлические, бетонные и железобетонные трубы.

Весьма распространены сборные железобетонные трубы из от­дельных звеньев длиной 1 ...6 м, разделенных деформационными швами. Для уменьшения сопротивления потоку воды и предотвраще­ния размывания насыпи на входах и выходах труб создают оголов­ки, расширяющиеся в направлении от трубы.

При пересечении горных хребтов вместо глубоких выемок со­оружают тоннели. Их создают и для безопасного перехо­да людей через железнодорожные пути на станциях и остановоч­ных пунктах пригородных поездов. Тоннель представляет собой искусственное сооружение для про­кладки пути под землей. Транспортные тоннели по их местораспо­ложению разделяют на горные, подводные и городские.

Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна на крутых косогорах, берегах рек и морей служат подпорные стены, а при подходах к большим мостам для защиты их опор от подмыва при паводках и повреждения льдом - регуляционные сооружения, состоящие из водонаправляющих груше­видных и шпоровидных дамб и траверс, откосы которых со сторо­ны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами. В горах, в местах возможных обвалов, сооружают специальные галереи, а в местах возможного схода грязекаменных (се­левых) потоков - селеспуски.

Страница 7 из 11

Земляное полотно

• Назначение земляного полотна
• Грунты для земляного полотна
• Основная площадка земляного полотна
• Поперечные профили земляного полотна
• Объем земляных работ для станционных площадок
• Конструкции земляного полотна в сложных условиях
• Укрепление и защита земляного полотна
• Водосборные, водоотводные и дренажные устройства
• Специальные способы укрепления грунтов
• Деформации земляного полотна
• Полоса отвода железной дороги

Главный враг земляного полотна – вода. Устойчивость увлажненного грунта понижается, поэтому в зависимости от местных условий требуется выполнить мероприятия по обеспечению стабильности земляного полотна. К их числу относятся:

• регулирование поверхностного стока;
• защита земляного полотна от влияния атмосферных факторов;
• понижение уровня или перехват грунтовых вод;
• устройство поддерживающих сооружений;
• укрепление грунтов.

Регулирование поверхностного стока требуется для того, чтобы не происходили размывы земляного полотна и инфильтрация поверхностных вод в грунт. Для этого планируют территорию, прилегающую к земляному полотну, чем обеспечивают сток воды; создают сеть водосборно-водоотводных устройств; принимают специальные меры против инфильтрации в грунт воды с поверхности и через дно и стенки водоотводных устройств.

Следует особо подчеркнуть, что предупредить просачивание воды в грунт всегда проще и дешевле, чем удалять воду из грунта.

Для защиты земляного полотна от размывного действия воды, прибоя волн, выдувания грунтов ветром и вредного влияния других атмосферных факторов применяют засев травой, одерновку, мощение камнем, каменные отсыпи, бетонные, железобетонные и асфальтовые покрытия, древесно-кустарниковые насаждения. Окончательное решение в каждом конкретном случае принимается на основе сравнения вариантов.

Засев травой – основной вид защиты откосов, выемок и незатопляемых насыпей. Для засева применяют смеси местных многолетних трав рыхлокустовых (тимофеевка), корневищных (костер безостый) и стержнекорневых или бобовых.

Одерновка откосов земляного полотна также обеспечивает достаточное сопротивление размыву. Она может быть осуществлена в клетку и сплошь (плашмя).

При одерновке в клетку дерновые ленты укладывают под углом 45° к образующей откоса (рис. 1). Клетки засыпают растительной землей и засеивают травой.

Рис. 1 – Укрепление откосов одерновкой в клетку

При сплошной одерновке дерновые ленты или штучные дернины укладывают горизонтальными рядами, перевязывая швы (рис. 2). Одерновка откосов применяется в комбинации с посевом трав при укреплении высоких откосов и как самостоятельная мера в условиях, неблагоприятных для произрастания трав. Откосы мокрых выемок рекомендуется укреплять сплошной одерновкой.

Рис. 2 – Укрепление откосов сплошной одерновкой

Мощение камнем (крупностью 0,15–0,3 м) бывает одиночное и двойное (рис 3). Камень укладывают на подстилающий слой из мха, уплотненного волокнистого торфа толщиной 5–10 см, щебня или гравия толщиной 10–20 см. Мощением укрепляют омываемые откосы при скоростях течения воды 2–6 м/с в зависимости от глубины воды.

Рис. 3 – Двойное мощение камнем и возвышение незатопляемой части откоса

Каменные отсыпи применяют для укрепления (в местностях, богатых камнем) подводных частей подтопляемых откосов насыпей (рис. 4). Для укрепления затопляемых откосов насыпей и берегов горных рек применяют также габионы, представляющие собой ящики из оцинкованной проволочной сетки, заполненные камнем. Для создания каменных отсыпей используют самосвалы, бульдозеры и другие машины.

Рис. 4 – Каменные отсыпи, выполненные: а – при строительстве насыпи; б – в процессе эксплуатации; ГМВ – горизонт меженных вод; ГВВ – горизонт высоких вод

Железобетонные покрытия устраивают при скоростях течения воды более 3,0–3,5 м/с, а также при сильном волновом воздействии. Сборные плиты имеют размеры от 1×1 до 3×3 м, а монолитные (рис. 5), сооружаемые на месте, от 5×5 до 10×10 метров толщиной 0,15–0,45 м. Для укрепления откосов начинают применять бетонные и железобетонные плитки размерами в плане 0,3×0,3 м, 0,5×0,5 м и более, толщиной 0,08–0,2 м.

Рис. 5 – Железобетонное покрытие откоса

Древесно-кустарниковые насаждения являются хорошим и недорогим видом защиты откосов земляного полотна на поймах рек при скоростях течения воды до 1,5 м/с Скорость течения воды снижается благодаря большому сопротивлению, оказываемому кроной, а корни связывают частицы грунта, повышая устойчивость откоса; стволы деревьев защищают откосы от ударов крупных льдин. Для посадок используются преимущественно ивовые породы с густой сильно развитой кроной и стелящейся корневой системой.

Различные конструкции укрепления выдерживают примерно следующую скорость течения воды:

• одерновка – 0,9–1,4 м/с;
• наброска из камней – 3,0–4,9 м/с;
• одиночное каменное мощение – 2,5–5,0 м/с;
• бетонные откосные плиты – 5,0–12,0 м/с.

В зависимости от местных условий выбирают тот или другой способ укрепления.

Повышают устойчивость насыпей на крутых косогорах и откосов подпорные стены (рис. 6), пригружающие контрбанкеты (рис. 7) и контрфорсы (рис. 8), сооружаемые по индивидуальным проектам в зависимости от гидрологических особенностей каждого объекта. Контрбанкеты желательно отсыпать из камня, щебня, галечника, гравия, песка.

Рис. 8 – Контрфорс в откосе выемки: а – продольный; б – поперечный разрезы; 1 – грунт, срезаемый для уположения откоса; 2 – банкет; 3 – крупнозернистый песок; 4 – бетон; 5 – сухая кладка; 6 – железобетонный лоток; 7 – дренажная труба

Искусственные сооружения

Страница 1 из 2

Искусственные сооружения

• Искусственные сооружения
• Мосты и трубы

Искусственные сооружения – это собирательное название сооружений, возводимых в местах пересечения железной дорогой рек, ручьев, потоков дождевой и талой воды, других железнодорожных линий, трамвайных путей и автомобильных дорог, горных хребтов, глубоких ущелий и городских территорий. Также искусственные сооружения обеспечивают:

• безопасный переход людей над или под железнодорожными путями;
• устойчивость крутых и деформирующихся откосов;
• регулирование водных потоков с целью предохранения железнодорожных путей от переувлажнения и размывов.

К искусственным сооружениям относят мосты, трубы, тоннели, виадуки, эстакады, пешеходные мосты, подпорные стенки, регуляционные сооружения, дюкеры, галереи, селеспуски, лотки, быстротоки, фильтрующие насыпи, причалы паромных переправ. Более 90% всех искусственных сооружений составляют мосты и трубы.

Конструкции искусственных сооружений очень сложные и дорогие; замена их представляет большие трудности и поэтому их рассчитывают на длительный срок службы. Неудивительно, что эксплуатируемые искусственные сооружения, возводившиеся в различное время по различным проектам и техническим требованиям, отличаются большим разнообразием не только назначений, но и систем, типов конструкций, рода материалов и несущей способности. Все это значительно осложняет их эксплуатацию, ремонт и повседневное текущее содержание. Рассмотрим, основные виды искусственных сооружений и их назначение.

Рис. 1 – Железнодорожный мост через реку

Мост (рис. 1) – это сооружение, по которому проложена дорога через какое-либо препятствие. Чаще всего это река, русло потока дождевой и талой воды, ручей, железнодорожные и трамвайные пути, автомобильная дорога, глубокое ущелье, городская территория. Различают собственно мосты через реки и другие водостоки, а также сооружения мостового типа:

• путепровод – применяются в местах пересечения железных и автомобильных дорог (рис. 2). В тех случаях, когда железная дорога проходит поверху, путепровод называется железнодорожным, а если поверху проходит шоссе – автодорожным;

Рис. 2 – Путепровод

• мост-эстакада – служат основанием для пути в больших городах. Эстакады – это своеобразные мосты с равномерной и нечастой расстановкой опор для возможно меньшего стеснения улиц и более удобного прохода и проезда под ними. Эстакады нередко строят и на подходах к большим мостам (рис. 3);

Рис. 3 – Эстакада на подходах к большому мосту

• виадук – это высокие мосты (до 100 метров и более), используемые при пересечении горных ущелий, глубоких долин и оврагов (рис. 4);
• акведук (рис. 5) – мост или эстакада с водоводом (трубой, лотком, каналом), который сооружают в местах пересечения водовода с оврагом, ущельем, рекой, дорогой и другими препятствиями;

Рис. 4 – Виадук

Рис. 5 – Акведук

• пешеходный мост (рис. 6) – устраивают для безопасного перехода людей через станционные территории на больших станциях и пригородных платформах. Для этой цели более целесообразен тоннельный переход под путями, при котором преодолеваемые пешеходом высоты подъема и спуска значительно меньше.

Рис. 6 – Пешеходный мост

Существуют и другие виды мостов особого назначения, например мосты-каналы для судоходства.

Мосты и другие сооружения мостового типа должны быть вполне надежными для движения поездов, а их конструкции и размеры – обеспечивать свободный и безопасный пропуск воды, а также речного или наземного транспорта. Все мосты классифицируются по грузоподъемности на основании расчетных норм. В зависимости от ширины пересекаемого препятствия, возвышения над землей и конструктивных особенностей они могут быть одно-, двух-, трех- и многопролетными. Мосты бывают однопутные или двухпутные. На двухпутных опоры сооружают общие под два пути, а пролетные строения чаще делают раздельными, однопутными. Длина мостов через крупные реки может достигать нескольких километров, высота виадуков – 100 м и более.

Большое распространение на железных дорогах получили водопропускные трубы (рис. 7). Их сооружают, как и малые мосты (рис. 8), на не больших водотоках. Над трубами отсыпают обычные насыпи высотой не менее 1 м. Трубы, как правило, предпочтительнее малых мостов: стоимость сооружения их ниже, а эксплуатация – проще. Поэтому малые мосты прежних лет постройки при переустройстве часто заменяют водопропускными трубами, если они обеспечат пропуск расчетного потока воды и высота насыпи допускает это. Если насыпь низкая (до 2 м) и устроить водопропускную трубу невозможно, сооружают железобетонные лотки . Но и при достаточной высоте насыпи трубы нельзя сооружать на водотоках, где возможен самостоятельный ледоход или несущие селевые потоки.

В редких случаях, когда нет ярко выраженного лога и подступающая к земляному полотну вода, не скапливаясь, может просачиваться через насыпь в пониженную часть местности, устраивают специальные фильтрующие насыпи из камня. Для пропуска под путем малых водотоков, например оросительных каналов, в неглубоких выемках устраивают так называемые дюкера. Дюкер (рис. 9) представляет собой водопропускную трубу с колодцами по обоим концам. Водоток по нему следует по принципу сообщающихся сосудов от входного колодца с более высоким уровнем воды к выходному с низким уровнем.

Рис. 9 – Дюкер

В горных районах, чтобы избежать многочисленных обходов и разработки глубоких выемок, нередко прокладывают пути в подземных тоннелях (рис. 10). По заданным трассе и профилю удаляют горную породу, а образовавшуюся выработку закрепляют камнем, бетоном, железобетоном или металлическими тюбингами. Существуют два основных способа тоннельных работ:

• горный – требующий в нескальных грунтах закрепления выработки временной крепью;
• щитовой – с применением проходческого щита.

По назначению тоннели бывают железнодорожные, автодорожные, метрополитены, гидротехнические, коммунальные, горнопромышленные и другие. Иногда сооружают тоннели под руслом реки.

Продольный профиль пути в тоннеле должен иметь уклон в одну или обе стороны, как правило, не менее 3‰. Горизонтальные площадки длиной не более 300–400 м допускаются лишь как разделительные между двумя уклонами, направленными в разные стороны. Если необходимо расположить тоннель в кривой, радиус ее допускается не менее 600 м. Тоннели защищают от проникновения поверхностных и подземных вод водоотводами. Входы в тоннель укрепляют и оформляют в виде порталов. В тоннелях длиной более 1000 м при паровой и тепловозной тяге обязательно устройство искусственной вентиляции.

Тоннели имеют обделку из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условиях – из металла. В крепких, но выветривающихся трещиноватых скальных породах вместо несущей обделки разрешается применять облицовочную обделку, а в крепких невыветривающихся скальных породах, представляющих сплошной массив без трещин и прослоек, мягких или выветривающихся пород, допускается сооружение тоннелей без обделки и облицовки.

Особый вид горных сооружений галереи (рис. 11), напоминающие тоннель, но открытый сбоку и сверху, иселеспуски (рис. 12). Галереи защищают дорогу от обвалов горных пород на косогорах, а селеспуски предназначены для пропуска над нею грязекаменных потоков с гор, называемых селями. На крутых косогорах у берегов рек и морей при необходимости устраивают подпорные стены (рис. 13). Они удерживают от обрушения откос или защищают от подмыва в местах соприкасания с водой основание пути.

Проектируя мосты и трубы для магистральных линий, в расчет принимают расход и соответствующие ему уровни воды, вероятность превышения которых – один раз в 100 лет, и проверяют возможность пропуска наибольшего потока воды, вероятность которого – не чаще одного раза в 300 лет. Минимальная высота насыпи у сооружений должна обеспечить толщину засыпки над сводами мостов не менее 0,7 м, а над трубами – не менее 1 м, считая от поверхности свода или трубы до подошвы рельса.

Пересечения станционных путей с другими железными дорогами, трамвайными путями, троллейбусными линиями, магистральными улицами общегородского значения и скоростными городскими дорогами, как правило, необходимо устраивать в разных уровнях. В местах интенсивного пешеходного движения через пути с частым движением поездов или с большой маневровой работой сооружают пешеходные тоннели или мосты. Минимальная ширина этих тоннелей 3 м, а мостов – 2,25 м. Для пропуска поверхностных вод под станционными путями сооружают лотки или трубы.

Искусственные сооружения по протяжению составляют менее 1,5% общей длины пути, но доля их в общей стоимости железной дороги равна почти 10%; стоимость одного погонного метра моста и тоннеля в десятки раз выше, чем обычного пути. Поэтому их строят капитальными, рассчитанными на длительный срок эксплуатации.

При наименьших затратах на постройку искусственное сооружение должно полностью отвечать своему назначению, быть простым и дешевым в эксплуатации. Главное требование к искусственным сооружениям – обеспечение безопасного и бесперебойного движения поездов с установленными максимальными скоростями при минимальных затратах на их ремонт и содержание. Перечень особо крупных и ответственных искусственных сооружений и порядок надзора и ухода за ними устанавливаются начальником железной дороги.

Верхнее строение пути

1.1. Назначение, составные элементы и типы верхнего строения пути
1.2. Балластный слой
1.3. Шпалы
1.4. Рельсы
1.5. Рельсовые скрепления. Противоугоны
1.6. Бесстыковой путь
1.7. Устройство рельсовой колеи

В общем комплексе содержания и ремонта мостов за подходами и регуляционным сооружением требуется особо тщательный надзор, уход и своевременный ремонт, так как в результате воздействия ледохода, высоких паводковых и ливневых вод могут образоваться серьезные повреждения - подмывы, размывы и оползание откосов насыпей, струенаправляющих дамб и берм, а также просадки земляного полотна и разрушения дорожной одежды на подходах. Повреждения элементов мостового перехода в отдельных случаях могут привести к перерыву движения автомобильного транспорта по дороге.

Особое внимание нужно уделять подходам к мостам и регуляционным сооружениям на водотоках с большими скоростями течения, высокими паводками и сильными ледоходами, а также на реках, где насыпи подходов и регуляционных сооружений подвержены ударам волн.

Подходы к постоянным мостам устраивают в большинстве случаев в виде незатопляемых земляных насыпей на поймах рек или в русле для блуждающих беспойменных рек. У временных низководных мостов, а также у мостов на дорогах низких категорий в особых случаях допускается устройство периодически затопляемых подходов.

Необходимым и эффективным мероприятием, обеспечивающим устойчивость земляного полотна подходов и насыпей регуляционных сооружений, является укрепление откосов и конусов, которое защищает их от размыва атмосферными осадками. Кроме того, разрушение подтопляемых конусов и откосов может быть вызвано воздействиями ветровых и судовых волн, течением речных вод вдоль насыпи, периодическими колебаниями длительного подтопления, воздействием фильтрующих вод, ледоходом и корчеходом.

Способ укрепления откосов и конусов предусматривают с учетом условий сооружения земляного полотна, подходов и регуляционных сооружений и возможного воздействия на них природных факторов в процессе эксплуатации моста.

Конструкцию креплений выбирают исходя из следующих основных факторов: конструкция, материал креплений и способ производства работ должны обеспечивать прочность и надежность сооружения; сумма строительных и эксплуатационных затрат должна быть наименьшей; укрепительные устройства по возможности должны предусматриваться из местных материалов; строительные работы, как правило, должны быть механизированными и выполняемыми в сжатые сроки. При выборе типа укрепления учитывают также вид укрепляемого сооружения, род грунтов, из которых сложено сооружение и его основание, местные климатические, топографические и гидрологические условия.

Основным типом укрепления не подтопляемых откосов насыпей подходов является посев многолетних трав, обеспечивающий быстрое создание на откосе дернового покрова и надежное закрепление грунта корневой системой трав. Назначение посева - предохранить откосы земляного полотна от разрушающего действия дождевых и талых вод, ветра и температурных воздействий. Если грунт откосов не может служить благоприятной средой для произрастания трав (пригодные для засева травами грунты содержат не менее 1,5% гумуса), откосы покрывают растительным грунтом, слоем 10-15 см. Несмотря на относительно невысокую стоимость, травосеяние не всегда эффективно, так как развитие корневой системы трав с образованием дерна происходит в течение одного-двух лет, а иногда и больше. А в этот период в результате обильного снеготаяния и интенсивных ливней происходят смывы грунта с укрепляемой поверхности.

Другой способ укрепления откосов - это одерновка, т. е. укладка на откос свежесрезанного лугового дерна. Сплошная одерновка применяется для откосов насыпей, конусов и берм, периодических подтопляемых на короткий период времени при высоте волн не больше 0,2 м и скорости течения воды до 1 м/с, а также для откосов мокрых выемок на подходах к мостам. Толщину дерна принимают от 0,06 до 0,12 м в зависимости от качества его и глубины залегания корней, а толщину - 0,25X0,4; 0,3X0,5 и 0,7X0,7 м.

Укладывают дернины горизонтальными рядами, начиная снизу от подошвы откоса к бровкам насыпей сразу по всей его длине с перевязкой швов. Закрепляют дерн деревянными спицами (кольями) длиной 25-30 см, шириной 2-2,5 см. Спицы забивают на расстоянии 5-6 см от края дернины, по углам ее и вдоль краев на расстоянии 5-6 см от края дернины и не больше 40 см друг от друга (рис. 134, а). Лучшее время для производства работ - ранняя весна (после оттаивания почвенного слоя) и осень, а также дождливые периоды лета.

Рис. 134. Укрепление откосов дерновкой:
1 - проезжая часть дороги; 2 - деревянные спицы длиной 0,25-0,3 м и сечением – 0,025X 0,025 м; 3 - травяной засев в клетке; 4 - ленточный дерн шириной 0,25 м; 5 - штучный дери

Рис. 135. Укрепление откосов каменной наброской:
1 - тюфяк; 2 - горная масса с камнями;

Одерновку в клетку применяют для укрепления откосов не подтопляемых насыпей и выемок крутизной не больше 1: 1,5 при незначительных площадях укрепления (вследствие трудоемкости работ) и наличии дерна в районе работ. Размеры клеток обычно принимают не больше 1,5X1,5 м (рис. 134,6). Клетки заполняют растительной землей заподлицо-с лентой и засевают травами. Для устройства клеток применяют дерновые ленты толщиной 0,06- 0,1 м шириной 0,25 м и длиной 2-3 м или штучные дернины шириной 0,2-0,3 м и длиной 0,3-0,5 м. Дерновые ленты укладывают на откосе по двум взаимно перпендикулярным направлениям под углом 45° к горизонтали поверхности откоса.

Вдоль бровки насыпи укладывают одну дерновую ленту, а подошву откоса насыпи и выемки укрепляют тремя лентами (см. рис. 134,а).

В районах, где климатические и почвенные условия не позволяют укреплять откосы посевом трав и укладкой дерна, откосы насыпей защищают от выдувания ветром и дождевой воды, обрабатывая грунт вяжущими материалами - битумом, цементом, глинобетоном или же гравийно-щебеночными материалами, обработанными органическими вяжущими.

Каменную наброску на откосах и конусах подходов и регуляционных сооружений устраивают для защиты откосов от размыва и подмыва текущей водой и разрушающего воздействия волн. Каменная наброска (рис. 135) благодаря простоте, надежности и долговечности - распространенный тип крепления земляных откосов как на подходах к мостам, так и берегов рек, озер, водохранилищ, плотин и дамб обвалования и других земляных гидротехнических сооружений. Для крепления применяют камень рваный или колотый, плитчатый, изверженных метаморфических и осадочных пород, не имеющих признаков выветривания. Марку камня по прочности и морозостойкости устанавливают по СНиП с учетом условий работы и климатических данных района. Крупность камней и толщину слоя наброски определяют в зависимости от высоты и длины волны, крутизны укрепляемого откоса и объемной массы камня. Для наброски применяют несортированный камень - горную массу, содержащую более 50% камней.

Основные достоинства крепления земляных откосов каменной наброски следующие:
– возможность механизации работ (если не предполагается устройство обратного фильтра - подготовки) в любых метеорологических условиях и без применения фондируемых дефицитных материалов;
– возможность производить каменную наброску непосредственно в воду даже при нарастании уровня паводка или при волновых воздействиях;
– долговечность и устойчивость используемых материалов (в условиях резкого изменения температуры) против истирания наносами и размыва при больших скоростях воды;
– гибкость кладки и малая чувствительность к просадкам, так как при подмыве основания каменная наброска самопроизвольно обрушивается (опускается), прекращая дальнейший размыв;
– простота ремонта и возможность восстановления поврежденных участков крепления в период проходящего паводка или волновых воздействий.

Если возможен интенсивный размыв водой от постоянного или периодического подтопления подходов к мостам и регуляционных сооружений, рекомендуется откосы крепить заранее изготовленными бетонными или железобетонными плитами, а в определенных условиях плитами из монолитного железобетона.

Бетонные плиты применяют при высоте волн до 1,2 м и слабом ледоходе. Их изготавливают из гидротехнического бетона М-200, который по водонепроницаемости и морозостойкости с учетом климатических условий строительства должен удовлетворять требованиям ГОСТ 4795-68. Кроме того, бетон должен быть стойким против агрессивного действия воды, в которой находится плита.

Перед укладкой бетонных плит устраивают подошвы откоса упорную призму (берму) из камня или бетонный упор (рис. 136), а при укреплении подтопленного откоса отсыпают на период строительства берму из камня до отметки на 0,25 м над уровнем воды.

Железобетонные плиты сборного укрепления (рис. 137) на мостовых переходах применяют (см. табл. 37) для защиты откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей, конусов и регуляционных сооружений, подверженных действию ветровых волн высотой до 1,7 м. Плиты изготавливают из гидротехнического бетона М-200 с двумя сварными сетками, располагая рабочую арматуру перпендикулярно урезу воды (рис. 138). В плитах толщиной 15 см арматуру принимают из горячекатаной стали класса A-I, а в плитах толщиной 20 см - класса A-I и A-II. Для подъема плит предусматривают четыре монтажных петли.

Рис. 136. Укрепление откосов бетонными плитами

Рис. 137. Сборное железобетонное укрепление откосов из плит:
1 – железобетонные плиты, уложенные на обратный фильтр; 2 – упор из монолитного бетона; 3 – упорная каменная призма; 4 – слой гравия (щебня) толщиной 15 см; 5 - слой крупнозернистого песка толщиной 10 см; 6 - шарнирные соединения

После укладки на откос отдельные плиты омоноличивают в карты, размеры которых устанавливают проектом. Между картами устраивают температурно-осадочные швы на ленточном фильтре.

Монолитное железобетонное покрытие из плит предназначают для защиты откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей, подверженных действию ветровых волн высотой до 2,5 м (см. табл. 37). Плиты изготавливают из гидротехнического бетона М-200 и армируют то же двумя сетками из стали класса A-I и A-II. Располагают плиты на слой гравия и щебня толщиной 15 см, под швами укладывают железобетонные доски шириной 30 СМ, толщиной 7-10 см, покрытые битумными. Между собой плиты соединяют арматурными стержнями. В швы между плитами укладывают сосновые доски толщиной 2 см, пропитанные креозотом. Укрепление откосов насыпей монолитным покрытием из железобетонных плит допускается только после стабилизации насыпей. Такое укрепление применяют для насыпей из песков граве-листых, крупных, средней крупности и мелких, средней плотности в естественном залегании или намытых способом гидромеханизации, а также из песков пылеватых плотных.

Рис. 138. Армирование железобетонной плиты толщиной 20 и 15 см

Укрепление асфальтобетонными плитами в настоящее время рекомендуется для опытного применения для защиты откосов подтопляемых насыпей подходов от текущей воды и волнобоя при толщине льда не больше 0,4 см и отсутствии в водном потоке крупноблочных материалов, истирающих битумные плиты. Размер плит-1X1X0,06 (рис. 139); 3,9X2,9X0,1 и 3,9X1,4X0,1 м. Их армируют сварными сетками из холоднотянутой проволоки марки Ст. 3 диаметром 3 и 5 мм. Для плиты надо применять асфальтобетон высокой прочности, водостойкости, морозостойкости и теплостойкости, а изготавливать их в заводских условиях. Асфальтобетонные плиты нужно укладывать на спланированное и уплотненное основание с щебеночной или гравийной подготовкой.

Для защиты откосов насыпей подходов к мостам, конусов (рис. 140,а), а также берегов рек (рис. 140,6) от воздействия быстро и бурно текущей воды, несущей большое количество наносов, широко применяют габионные укрепления в любых климатических условиях при плотных грунтах основания (см. табл. 37). Материалом габионной одежды служит гибкая проволока диаметром 2-4,2 мм для плетения сетки и диаметром 6-8 мм для устройства каркаса. Иногда габионы делают без каркаса в виде проволочного мешка. В неагрессивной среде срок службы габиона из оцинкованной проволоки 8-12 лет, а из неоцинкованной - от 3 до 5 лет. А за этот период габионная кладка обычно настолько уплотняется и калматируется, что потребность в ней отпадает.

Рис. 139. Армирование асфальтобетонной плиты толщиной 6 см:
1 - арматурная проволочная сетка; 2 - монтажные петли

Рис. 140. Габиониая кладка

Лицевые камни должны быть более крупными и выступать из ячеек габиона. Соединяют габионы между собой вязальной отожженной проволокой диаметром 3 мм. Под габионную кладку рекоменду- -ется устраивать щебеночную или гравийную подготовку толщиной 20-40 см. Нижние габионы закрепляют забитыми в землю по углам стержнями (жезлами) диаметром по 16-19 мм.

Габионы различают трех видов - тюфяки, ящики прямоугольные (см. рис. 140,в) и цилиндрические (см. рис. 140,г). Защитные стенки в подводной части откоса устраивает из габионных прямоугольных ящиков. Габионные тюфяки, отличающиеся от этих ящиков меньшей высотой (0,25-0,5 м), используют в качестве одежды откосов и основания стенок габионной кладки. Цилиндрические габионы применяют редко и обычно в тех случаях, когда быстрое течение воды в реке не позволяет правильно уложить габионы.

Для укрепления откосов насыпей в бесснежных и малоснежных районах часто применяют плетневое прорастающее укрепление (рис. 141), а также хворостяные прорастающие выстилки (рис. 142,а). Прорастающие плетни более устойчивы против размывающего действия потока и раньше других видов посадок начинают проявлять свои гидротехнические свойства. Хворостяная прорастающая выстилка - временный тип укрепления и в комбинациях с посадками применяется в случаях, когда до прорастания откос не может быть оставлен без укрепления.

Рис. 141. Плетневое прорастающее укрепление

Рис. 142. Укрепление откоса хворостяной выстилкой:
1 - хворостяные канаты; 2 - прижимные жер^и; 3 - двойные спицы

Для облегчения условий работы струенаправляющих сооружений и защиты земляного полотна от размыва, действия волн, а также для борьбы с размывами берегов и отложением наносов применяют лесонасаждения преимущественно в виде древовидных и кустарниковых пород ивы, которые высаживают черенками, кольями или прутьями. Большое преимущество таких лесонасаждений перед другими видами укреплений - долговечность и экономичность при незначительных трудовых затратах. Посадки кустарника и деревьев у верховых откосов насыпей подходов к мостам снижают высоту волн водотока на 50-70 см. Произрастанию посадок в этом случае мешают большие скорости течения пароход льдин, поэтому посадки с верховой стороны насыпи целесообразны лишь в том случае, если они приживаются.

Мощение камнем как способ укрепления подтопляемых откосов в настоящее время не имеет особого распространения из-за трудоемкости и необходимости выполнять основную часть работы вручную. Этот способ применяют главным образом при ремонтных работах небольшого объема. Камни, обычно размером 15-см, кладут снизу вверх и по откосу горизонтальными рядами на слон мха, соломы или песка толщиной 5-10 см или слой щебня или гравия, толщиной 10-15 см. У подошвы откоса устраивают упорную берму шириной не меньше 1 м из более крупного камня.

Рис. 143. Укрепление фашинами:
1 - фашинные канаты; 2 - ивовые колья толщиной 6-7 см; 3 - двухкомельные фашины; 4 - сваи – козули диаметром 6-7 см; 5 - жерди диаметром 8-10 см

В отдельных случаях, в частности при незавершенном укреплении откоса подходов или конусов постоянным типом креплений, а также при срочном ремонте отдельных участков откосов, когда невозможно сделать постоянное крепление, прибегают к временной защите откосов и конусов.

Таким мероприятием может служить, например, кладка легкими фашинами в стенку (рис. 143,а), защищающая от размыва подтопляемые откосы и берега при скоростях течения, превышающие допускаемые для данных грунтов. Укрепляя откос, вначале у подошвы откоса укладывают горизонтально поперек откоса первый ряд фашин с незначительным запуском комлей в откос. Для связи между фашинами вдоль откоса располагают фашинные канаты, которые насквозь прошивают ивовыми кольями. Потом аналогичным способом укладывают все последующие ряды. Промежутки между рядами фашин по мере кладки заполняют камнем, щебнем или местным неразмываемым грунтом с плотной трамбовкой. К недостаткам такой фашинной кладки следует отнести малый срок службы в зоне переменного увлажнения, большая трудоемкость и сравнительно высокая стоимость.

В зоне периодического подтопления откосов может быть применен и другой тип временного укрепления - устройство фашиннои кладки плашмя (рис. 143,6). Для фашин рекомендуется гибкий свежесрубленный хворост. Укладываемые фашины перевязывают вицами, проволокой или просмоленной веревкой. Фашины плашмя в виде тюфяков располагают продольной осью или параллельно иНии ската откоса, или перпендикулярно к нему с пришивкои их откосу ивовыми кольями.

К в качестве временного укрепления откосов земляного полотна подходов к мосту для защиты от размыва или периодическом их подтоплении, а также для укрепления откосов свежеотсыпанных насыпей, не имеющих еще постоянных укреплений, часто укла-пывают хворостяные выстилки в районах богатых хворостом. Закрепляют выстилку на откосе тонкими жердями (рис. 142,6) или же хворостяными канатами с двойными спицами (рис. 142,в). Жерди прикрепляют к конусу кольями-вилками длиной не меньше 1 м. Хворостяную выстилку на откосах делают с противопожарными разрывами шириной 2 м через каждые 50 м.

В настоящее время для укрепления откосов насыпей и конусов в Японии и откосов глубоких выемок в Болгарии получили распространение сборные решетчатые железобетонные конструкции.

В нашей стране на автомобильных дорогах применен новый тип укрепления конусов и откосов земляного полотна. Решетчатые конструкции этого типа укреплений, разработанные в Союздорнии и Союздорпроекте, состоят из сборных железобетонных и армированных цементогрунтовых элементов, которые после соединения в стыках образуют на поверхности откоса (конуса) решетку с ячейками (рис. 144). В поверхностных слоях откоса (конуса) конструкцию закрепляют металлическими штырями или железобетонными сваями, которые забивают в узлах стыков.

Сборные решетчатые конструкции укладывают параллельно горизонтали или под углом 45° к ней. У подошвы откоса насыпи укладывают бетонный или железобетонный упор, который воспринимает сдвигающие усилия от собственного веса решетчатой конструкции. Упоры делают монолитными сечением 30X40 см или сборными из блоков 30X40X250 см. Элементы решеток имеют сечение от 5ХЮ до 10X20 см. Металлические штыри изготавливают из арматуры периодического профиля диаметром 20- 30 мм. Круглые железобетонные сваи имеют диаметр 30-80 мм.

Длину штырей и свай назначают с учетом глубины промерзания, скорости течения и высоты волн с набегом, но не меньше 0,5 и не больше 1,5 м. Для объединения элементов сборных решетчатых креплений разработаны типы жестких замковых соединений и гибкое соединение с помощью арматурных петель.

Рис. 144. Решетчатые железобетонные конструкции на откосе насыпи

Ячейки решетчатых конструкций имеют размеры в свету lxi 1,5X1,5 и 2X2 м. Для их заполнения применяют местный морозостойкий (непучинистый) грунт с последующим посевом трав-песчано-гравийные смеси; щебень размером 40-70 мм, каменную наброску с размером камня 50-10 мм, песчаный асфальтобетон монолитный цементобетон. Для повышения морозостойкости бетона сборных решетчатых конструкций рекомендуются воздухо-вовлекающие и пластифицированные поверхностно-активные добавки. При определенных гидрологических условиях сборные решетчатые конструкции могут оказаться рациональными в сочетании с существующими другими способами укрепления откосов насыпей и конусов.

Для защиты подтопляемых откосов насыпей автомобильных и железных дорог, берегов рек и каналов ЦНИИС предложил конструкцию гибких железобетонных4 покрытий, которая может заменять такие типы укреплений, как каменная наброска, хворостяные тюфяки и мелкие бетонные плитки, а в отдельных случаях и железобетонные плиты (толщиной до 10 см). Гибкое железобетонное покрытие толщиной 5 см состоит из отдельных плит размером в плане 7,5X2,6 м с выпусками арматуры для стыкования между собой и подъема. Плиты соединяют в карты необходимой длины и ширины. Гибкость покрытия достигается членением его при изготовлении на более мелкие плитки размером в плане 75X30 см, которые соединены между собой арматурной проволочной сеткой, образуя пластичный шарнир. Пластичный шарнир представляет собой участок арматуры длиной 100 мм, заключенный в полиэтиленовую оболочку толщиной 2 мм; которая защищает сталь от коррозии. Между плитками имеются сквозные щели шириной 0,5-1 мм, через которые покрытие способно пропускать воду (фильтрующий поток) из грунта откоса, одновременно обеспечивая грунтонепроницаемость конструкции.