Типові поперечні профілі земляного полотна
Всі типові поперечні профілі земляного полотна насипів і виїмок, їх форми і розміри, вибираються у відповідності з СНиП ΙΙ-Д. І-62 і альбомом типових поперечних профілів в залежності від категорії лінії, виду ґрунту, кількості колій і інших умов.
Основні розміри і назви елементів насипу і виїмки приведені на рис. 2,3.
Основна площадка земляного полотна призначається для розміщення верхньої будови колії. Вона характеризується формою поверхні і шириною. Форма поверхні основної площадки приймається випуклою у випадку не дренуючих ґрунтів (глинистих, дрібних і пилуватих пісків) для забезпечення стоку атмосферної води, що проникає через шар баласту. Цю випуклу поверхню називають зливною призмою.
На одноколійних лініях поверхня зливної призми має форму трапеції висотою 0.15 м і шириною по верху 2.3 м, а на двоколійних ─ трикутної форми з висотою 0.2 м.
При зведенні земляного полотна в скельних ґрунтах або з дренуючих матеріалів (щебінь, крупний пісок) основна площадка горизонтальна, бо вода не знижує міцності скельних і дренуючих ґрунтів.
На станціях форму основної площадки вибирають в залежності від числа колій, роду, баласту, типу станцій та інших умов. Односхилий поперечний профіль земляного полотна використовують на роз’їздах, обгінних пунктах і проміжних станціях. Основну площадку двосхилої або пилкоподібної форми будують в великих станційних парках (рис. 3). Уклон основної площадки приймають в залежності від роду ґрунту, клімату і т.д. Для дренуючих ґрунтів ці уклони призначають в межах від 0 до 0.01, для не дренуючих (зв’язних) ─ від 0.01 до 0.02.
Конструкція земляного полотна в зоні основної площадки з глинистих ґрунтів підсилюється захисним шаром з дренуючого ґрунту в комбінації з геотекстилем або без нього (рис. ).. Це необхідно для попередження морозного пучення ґрунтів і попередження утворення деформацій основної площадки. Товщину шару дренуючого ґрунту h під баластною призмою встановлюють в залежності від виду ґрунту земляного полотна і його консистенції та глибини промерзання. Якщо геотекстиль не застосовується, то h приймається за розрахунком, не менше 0.8-1.0 м для суглинків і глин і 0.5-0.7 м для супісків. Поверхня глинистого ґрунту в основі захисного шару на нових лініях планується з уклоном 0.04 від осі земляного полотна в польову сторону.
На зарубіжних залізницях створенню захисних шарів вже давно приділяється велика увага. Так, на німецьких залізницях захисні шари проектуються і будуються за спеціальним стандартом із суміші мінеральних і інших матеріалів, підстилаючими шарами з бетону із прошарками геотекстилю чи інших синтетичних матеріалів.
Ширина основної площадки земляного полотна встановлена будівельними нормами і правилами. Ширина основної площадки залежить від категорії колії, кількості головних колій та роду ґрунту з якого споруджено земляне полотно. Ширина основної приведена в таблиці 1.
Таблиця 1
| Категорія колії | К-сть головних колій | Ширина основної площадки в м в залежності від роду грунту земполотна | |
| Для всіх грунтів, крім графа (4) | Скельні, крупнообломочні, пісочні (крім мілких та пильоватих) | ||
| І, ІІ | |||
| І, ІІ | 11,1 | 10,1 | |
| ІІІ | 5,8 | 5,2 | |
| інші | 5,5 | 5,0 |
В кривих ділянках колії ширину основної площадки збільшують з зовнішньої сторони для влаштування підвищення зовнішньої рейки в кривих, яке здійснюється за рахунок збільшення товщини баластного шару.
Розширення земляного полотна роблять в межах кругової кривої, а перехід до його ширини в прямих здійснюється в межах перехідної кривої. Окрім того, ширину основної площадки земляного полотна на двоколійних і багатоколійних лініях в кривих збільшують відповідно до збільшення відстаней між коліями за габаритними вимогами.
Типові поперечні профілі насипів найчастіше будують висотою до 12 м на міцній основі, що має уклон до 1:5 при скельних і до 1:3 при нескельних ґрунтах.
Крутизна і форма укосів залежить від їх висоти і характеристики ґрунтів насипу (табл. 2).
Таблиця 2
| Характеристики грунту насипу | Крутизна відкосів |
| Нисипи з каменю слабовивітрючих скельних порід: | |
| до 6 м | 1:1,3 |
| від 6 до 20 м | 1:1,5 |
| Насипи з крупного та середнього піску, гравію, гальки, щебеневих грунтів при його висоті до 12м | 1:1,5 |
| Насипи з інших грунтів при висоті: | |
| До 6 м | 1:1,5 |
| від 6 до 12 м | 1:1,75 |
На рис. для прикладу приведено типовий поперечний профіль насипу висотою до 12 м з піщаних і глинистих ґрунтів, крупноуламкових і вивітрених скельних порід.
Відведення поверхневих вод, що притікають до насипу або стікають з його укосів здійснюється водовідвідними канавами або резервами. Щоб канави не замилювались, їх поздовжній уклон повинен бути не менше 0.003, на болотах і заплавах не менше 0.002 і у виключних випадках 0.001. Глибина канав повинна бути не менше 0.6 м, ширина по дну 0.6 м, а на болотах не менше 0.8 м.
При поперечному уклоні місцевості більше 0.04, коли поступлення води до насипу можливе лише з верхової сторони, водовідвідні канави і резерви будують тільки з нагірного боку.
Резерви включаються в загальну систему водовідвідних пристроїв. Дну резерву придають поперечний уклон не менше 0.02 і поздовжній не менше 0.002м. При ширині резерву до 10 м дно проектується односхилим, а при ширині більше 10 м ─ двосхилим (див. рис. ). Укоси резерву роблять не крутіше 1:1.5. Перехід від одної ширини резерву до іншої здійснюється за рахунок відхилення польового укосу під кутом близько 15°.
Бермиміж підошвою укосу насипу і бровкою водовідвідної канави або резерву для надійного захисту підошви насипу від безпосередньої дії протікаючої в канаві або резерві води і для можливого проходу будівельних машин повинні мати ширину не менше 3 м.
Основа насипів із нескельних ґрунтів при поперечному уклоні від 1:5 до 1:3 і висоті низового укосу до 12 м ( рис. 5.9а) для забезпечення достатньої стійкості насипу проти зсуву по основі повинна мати уступи шириною від 1 до 4 м з уклоном 0.01...0.02 в напрямку схилу. При цьому стінка уступів висотою до 1 м може бути вертикальна, а при висоті уступа більше 1 м ─ уклон 1:0.5-1:1.5 для забезпечення стійкості. Берма біля підошви насипу з нагірної сторони може влаштовуватись за двома варіантами в залежності від місцевих умов (рис. 5.9 аб).
В усіх випадках підготовки основи насипу з площі основи видаляється і складується родючий рослинний шар для подальшого використання в природоохоронних цілях. Якщо ґрунти основи дренуючі і не мають рослинного покриву, спеціальна підготовка не потрібна.
Насипи на болотах І і ІІІ типів глибиною до 4 м і болотах ІІ типу глибиною до 3 м, при поперечному уклоні мінерального дно боліт І типу ─ до 1:10, ІІ ─ до 1:1.5 і ІІІ ─ 1:20 можна також будувати за типовими профілями.
Тип болота встановлюється за результатами інженерно-геологічних вишукувань, в тому числі геологічного розрізу на всю глибину болота плюс 1м нижче, за фізико-механічними характеристиками торфів і інших болотних ґрунтів.
Конструкція насипів на болотах вибирається в залежності від категорії лінії, типу і глибини болота, висоти насипу, уклону дна, виду ґрунтів мінерального дна і насипу, рельєфу місцевості.
Насипи повинні споруджуватись із дренуючих ґрунтів. При відсутності можуть застосовуватись дрібні і пилуваті піски, а також супіски. Оскільки вказані ґрунти чутливі до динамічних навантажень від рухомого складу, то укоси насипів будують більш пологі.
Бровка насипу над поверхнею болота при дренуючих ґрунтах повинна бути на висоті не менше 0.8 м при повному видаленні торфу під насипом і 1.2 м при частковому, а при дрібних і пилуватих пісках і легких супісках ─ 2.0 м, але у всіх випадках не менше товщини снігового покрову. Ширина основної площадки приймається як і в звичайних умовах.
На болотах І типу для запобігання недопустимих пружних осадок колії при глибині до 2 м і висоті насипу до 2 м торф видаляють повністю. Часткове видалення торфу може бути при глибині болота до 2 м і висоті насипу понад 2 м, а також при глибині болота 2-4 м і висоті насипу до 3 м. При висоті насипу 3 м і більше торф можна не видаляти.
Осадки основи насипу при цьому можуть становити 30-50% товщини шару торфу, під насипом.
У всіх випадках поперечний уклон мінерального дна повинен бути не крутіше 1:10. Крутизна укосів траншеї виторфовування визначається в залежності від способу виконання робіт від вертикального до 1:0.5.
При І-ІІ типі болота глибиною до 3 м насипи споруджують за профілями, наведеними на рис 5.13. Проводиться повне видалення торфу стійкої консистенції і насип опирається на мінеральне дно болота, уклон якого має бути не крупніше 1:1.5. При наявності торфу нестійкої консистенції вирізається рослинно-кореневий покрив після чого розпушуються нижчі шари торфу і видаляється торф, що плаває. Такі роботи рекомендується проводити взимку.
Для полегшення осідання насипу на мінеральне дно болота влаштовують торфо-прийомні канави глибиною, що дорівнює товщині рослинно-кореневого покриву, але не менше 1 м.
Типовий профіль насипів на болотах ІІІ типу глибиною до 4 м при уклоні мінерального дна болота не більше 1:20. Насип може споруджуватись з видаленням торфової кірки і без видалення з осіданням на дно. В останньому випадку загальна висота насипу над поверхнею торфової кірки повинна бути не менше 3 м. Осадка за рахунок стискання торфової кірки може бути 30-50% від її товщини.
Крутизна укосів насипу 1:n приймається при використанні крупноуламкових ґрунтів 1:1.5, гравелистих, крупних і середньої крупності пісків 1:1.75, дрібних і пилуватих пісків 1:3. Крутизна підводної частини формується довільно і дорівнює приблизно куту природного укосу ґрунту. Насипи в даному випадку зводяться тільки з дренуючих ґрунтів.
Поперечні профілі виїмок проектуються в залежності від їх глибини, виду і властивостей ґрунтів та способів виконання робіт.
Ширина основної площадки приймається за нормами.
Крутизна укосів з умови стійкості укосів приймається 1:1.5 при глибині до 12 м для виїмок у скельних сильновивітрилих породах, крупноуламкових, піщаних, глинистих ґрунтах твердої, напівтвердої і тугопластичної консистенції. В скельних слабовивітрілих породах при глибині до 12 м крутизна укосів 1:0.2, а у вивітрілих 1:1.
В районах надмірного зволоження типові рішення використовуються тільки при глибині до 6 м. В цьому випадку при глинистих і пилуватих ґрунтах необхідні більш пологі укоси 1:2.
Типовий профіль виїмки глибиною до 12 м в глинистих, а також піщаних і сильновивітрилих скельних ґрунтах, що мають найбільше розповсюдження, показано на рис.
При глибині понад 2 м в глинистих ґрунтах, дрібних і пилуватих пісках і сильновивітрілих скельних ґрунтах необхідні закюветні полички шириною 2 м для збору продуктів вивітрювання з укосів.
Для збору води з укосів і основної площадки в виїмках служать кювети. Їх типові розміри вказані на рис 5.16. Крутизна укосів кювета 1:1.5. Поздовжній уклон кювета приймають рівним уклону колії, але не менше 0.002.
У випадках непридатності або економічної недоцільності використання ґрунтів із виїмки для насипів влаштовуються його сплановані відвали ─ кавальєри. При поперечному уклоні місцевості до 1:5 кавальєри рекомендується розміщувати з двох сторін, а при косогорності від 1:5 до 1:3 ─ переважно з низової сторони, щоб уникнути завалу виїмки при зміщенні кавальєру по схилу.
Кавальєри з низової сторони виїмки повинні мати розриви шириною не менше 3 м через кожні 50 м і в понижених місцях для пропуску поверхневих вод. На ділянках з глинистими перезволоженими ґрунтами для запобігання перевантаження укосу виїмки відстань від підошви кавальєру до бровки виїмки повинна бути не менше 10 м і на 5 м перевищувати висоту укосу виїмки.
Нагірні канави біля виїмок при поперечному уклоні крутішому від 1:5 будують з верхового боку, о при меншому уклоні ─ з обох боків. Розміри нагірних канав приймаються за розрахунками, але не менше 0.6 м ширина дна і 0.6 м глибина. Поздовжній уклон нагірних канав для запобігання їх замулювання повинен бути не менше 0.003.
Мінімальна відстань між бровкою укосу виїмки і бровкою укосу канави при відсутності кавальєру повинна бути не менша 5 м, а з боку розміщення другої колії ─ 9 м для запобігання перезволоження укосу у випадку інфільтрації в ґрунт поверхневої води, що протікає в канаві.
При наявності кавальєру нагірна канава влаштовується якнайближче до нього ( до 1 м), але в снігозаносимих районах і у випадку добре фільтруючих ґрунтів її розміщують, навпаки, далі від кавальєру (до 5 м), щоб вона не заносилась сильно снігом і щоб вода не замочувала нагорний укіс виїмки при інфільтрації в ґрунт.
Між кавальєром і бровкою укосу виїмки з нагірної сторони влаштовують банкетний вал і забанкетну канаву, щоб не допускати стікання води у виїмку. Поверхня банкетного валу планується з уклоном 0.05-0.15 в сторону від колії. Забанкетна канава повинна мати поздовжній уклон не менше 0.005. При поперечному уклоні місцевості крутіше 1:5 банкетний вал і канава не улаштовуються, бо важко забезпечити стійкість банкету проти зміщення.
Виїмки глибиною до 12 м в глинистих тугопластичних ґрунтах проектують з заміною глинистого ґрунту дренуючим на товщину необхідного захисного шару як показано на рис. 5.6в.
Виїмки глибиною до 12 м в крупноуламкових ґрунтах і піщаних дренуючих ґрунтах мають горизонтальну основну площадку, закюветні палиці відсутні.
Виїмки глибиною до 12 м в лесах у засушливих районах можуть споруджуватись за профілем, приведеним на рис. 5.17.
Виїмки в слабковивітрюваних скельних ґрунтах за типовими профілями можна споруджувати при поперечному уклоні місцевості не крутіше 1:3 і сприятливим розташуванням поверхонь ослаблення. При крутизні укосу 1:0.2 може бути допущена його висота до 20 м, а при 1:0.5 ─ до 25-30 м. Виїмки можуть мати заглиблені в скельний ґрунт кювети, як показано на рис. 5.19, або замість кюветів улаштовані бордюри з каменю або бетонних блоків ( рис. ).
Крутизна укосів алювіального шару при його потужності до 3 м приймається як і для розташованого нижче скельного ґрунту, а при більшій потужності від 1:1 до 1:1.5. Для делювію при його потужності 2 м і менше рекомендується уклон 1:1, при більшій 1:1.5