Организация текущего содержания пути с оздоровлением земляного полотна

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Устройство, надзор и техническое состояние железнодорожного пути земляного полотна

1.1 Устройство земляного полотна

1.2 Конструкция и требования предъявляемые к земляному полотну

1.3 Надзор за состоянием земляного полотна

2. Повреждение и деформация основной площадки земляного полотна

2.1 Возможные деформации земляного полотна

2.2 Водоотводные устройства

2.3 Защитные покрытия

2.4 Противодеформационные конструкции в сложных природных условиях

3. Пучины на эксплуатируемой сети железных дорог и меры борьбы с ними

3.1 Общие сведения о пучинах

3.2 Правила устройства отводов при исправлении пути на пучинах

3.3 Порядок укладки пучинных подкладок при исправлении пути на пучинах

3.4 Состав работ и способы исправления пути на пучинах, технология их производства

3.5 Меры по ликвидации пучин

3.6 Порядок работ при исправлении пути на пучинах

3.7 Краткие сведения о проектируемом объекте

4. Проект на капитальный ремонт земляного полотна Дубининской дистанции пути Красноярской железной дороги перегон Пригородный-Улуй

4.1 Цель и потребность реализации намечаемой деятельности

4.2 Проектное решение: земляное полотно

4.3 Сводный сметный расчет строительства капитального ремонта земляного полотна

5. Оценка воздействия на окружающую среду

5.1 Характеристика источников загрязнения природной среды

5.2 Воздействие отходов на состояние окружающей природной среды

5.3 Воздействие объекта на социальные условия и здоровье населения

Заключение

Список используемых источников

Введение

Железные дороги, являясь частью транспортной системы страны, представляют собой важнейшую составляющую экономики государства. Железнодорожный транспорт имеет огромное значение для реализации государственных и народнохозяйственных задач, оказывая влияние на развитие экономики, в том числе её приоритетных направлений.

Развитие истории железнодорожного транспорта является составной частью процесса становления и развития капитализма в России. В связи с этим большое значение имеет исследование процесса формирования ж/д сети как необходимого условия в системе материального производства.

В настоящее время железная дорога способствует социально-экономическому развитию всей России, имеет большое торговое и транспортное значение.

Начало железнодорожного строительства в России можно считать одной из важнейших вех русского инженерного дела.

От состояния железнодорожного пути зависит непрерывность и безопасность движения поездов, объемы перевозок, а также эффективность использования подвижного состава.

На предприятиях ведущих отраслей транспортного хозяйства доминирующая роль принадлежит железнодорожному транспорту, основой которого является железнодорожный путь. Надежность пути в эксплуатации оказывает существенное влияние на эффективность транспортного обслуживания производственного процесса в целом.

1. Устройство, надзор и техническое состояние железнодорожного пути и земляного полотна

1.1 Устройство земляного полотна

Земляное полотно представляет собой комплекс инженерных грунтовых объектов, которые функционируя в условиях влияния внешней среды, обеспечивают выравненность земной поверхности в продольном направлении (профиле) и в плане, служит основанием для верхнего строения пути и воспринимает от него поездную нагрузку.

Земляное полотно является важным компонентом железнодорожного пути, от его состояния, надежности зависят погонные и осевые нагрузки, масса поезда, техническая скорость движения поездов. Поэтому к земляному полотну предъявляются серьезные требования. Земляное полотно должно быть прочным (выдерживать нагрузки), устойчивым (выдерживать сдвигающие воздействия), сохранять стабильность (недеформируемость):

Должно выполнять свое целевое значение, как основания для верхнего строения пути и подвижного состава, а, следовательно, постоянно иметь состояние всех элементов объектов в пределах установленных норм текущего содержания;

Должно обеспечивать долговременную надежность (без отказов, деформаций) при пропуске подвижного состава с установленными скоростями и расчетной грузонапряженностью;

Должно быть ремонтно-природным и обеспечивать содержание и ремонты при высоком уровне механизации работ;

Должно обеспечивать хорошее водоотведение, не допускающие избыточное увлажнение грунтов и размывание объектов;

Должно быть экономичным по конструкции и технологии содержания и ремонтов (ресурсосберегающим);

Должно быть экологичным, не наносить ущерб окружающей среде.

Поскольку для движения поездов с высокими скоростями необходим рельсовый путь горизонтального уровня или с небольшими уклонами, а земная поверхность, рельеф местности имеют неровности, то земляное полотно, служащее для выравнивания земной поверхности, может быть в виде насыпей (в пониженных местах местности), выемок (в возвышенных, где необходимая рельефная срезка), нулевых мест (в местах перехода между насыпями и выемками), а также в виде полунасыпей, полувыемок, полунасыпей - полувыемок.

В местах пересечения рек, ручьев, других водотоков устраиваются мосты и водопропускные трубы. В горных условиях вместо глубоких выемок устраивают тоннели, а при пересечении глубоких логов, оврагов вместо высоких насыпей виадуки. При пересечении автомобильных дорог, железнодорожной линией сооружаются путепроводы. Эти объекты называются искусственные сооружениями. Земляное полотно и искусственные сооружения составляют нижнее строение железнодорожного пути, на котором размещается верхнее строение.

Объекты земляного полотна являются грунтовыми сооружениями и могут быть возведены из разных грунтов. Грунт - это наименования горных пород, которые являются материалом для объектов земляного полотна, основанием для насыпей и других объектов земляного полотна.

Различают грунты скальные (слабо и сильно выветренные), дисперсные: крупнообломочные, песчаные, глинистые, кроме того, торфяные, лессовые техногенные и другие.

Скальные грунты обладают высокой прочностью. Песчаные мелкие твердые частицы (продукты выветривания горных пород) хорошо дренируют воду, в сухом состоянии не обладают сцеплением. Глинистые - скопление мелких частиц (продукты химического выветривания) подразделяются на супеси (твердого состояния, пластического, текучего), суглинки (состояние от твердого до текучего), глины (жирные, тощие).

Глинистые грунты могут быть по свойствам засоленными, набухаемыми, пучинистыми, просадочными.

Состояние грунта (грунтовой среды) характеризуется удельным и объемным весами, пористостью и плотностью, влажностью и относительной влажностью (консистенцией). На изменение (ухудшение) состояние грунта существенно влияние влажности. Избыточное увлажнение возможно при наличии и образовании верховодки, сезонного колебания уровня подземных вод, поверхностным стоком талых и дождевых вод. Происходит разжижение глинистого грунта, выплески, просадки (на пути).

Однако какими бы сложными не были природно-климатические условия, должно быть обеспечена стабильность земляного полотна мерами текущего содержания, ремонтов и усилением объектов земляного полотна и соответственно безопасность движения поездов.

1.2 Конструкция и требования предъявляемые к земляному полотну

Конструкция земляного полотна характеризуется продольным профилем - это продольный разрез по оси земляного полотна (в уровне бровки), поперечным профилем - поперечный разрез по отношению к оси земляного полотна, а также планом, кривыми участками, раздельными пунктами (станциями, разъездами). Полоса земной поверхности, необходимая для размещения железнодорожного пути с его искусственными сооружениями, объектами земляного полотна с обустройствами, станциями и разъездами с их производственными и жилыми постройками называется полосой отвода. железнодорожный пучинный красноярский улуй

Все объекты земляного полотна имеют основную площадку, на которой размещается верхнее строение пути, поэтому основная площадка на всех объектах имеет одинаковую форму и размеры. Для обеспечения быстрого стока воды, поступающей при фильтрации через балласт, основная площадка в глинистых грунтах на однопутном участке имеет форму трапеции, а на двухпутном треугольную форму. Очертание такой формы образуют сливную призму для лучшего стока воды с нее. На основной площадке за пределами балластного слоя (балластной призмы) свободные от балласта полосы с обеих сторон называются обочинами, которые служат для размещения путевых и сигнальных знаков, светофоров, опор контактной сети, для съемных машин и механизмов, инструмента, материалов и монтеров пути при пропуске поездов.

Если подбалластная зона сложна песками или другими дренирующими грунтами (щебень, крупнообломочные материалы), то основная площадка устраивается горизонтальной. Форма и размерные параметры основной площадки с балластным слоем (балластной призмой) на насыпях и выемках из глинистых, песчаных грунтов на участках прямых и кривых, на новых линиях и вторых путях, на однопутном, двухпутном участках и станционных площадках ширина: В_оп - основной площадки, В_м - междупутья,b_бп -балластной призмы по низу, b_об - обочины, b_уш - уширение. Основная площадка является верхом подбалластной грунтовой зоны, служащей непосредственным основанием, воспринимающим поездные нагрузки.

Каждый объект земляного полотна характеризуется различной структурой (составом элементов) и кроме подбалластной имеет откосные зоны, опорную (на насыпи), надоткосную и заоткосную с водоотводами, нагорную и подгорную с защитными обустройствами. В структуре насыпи полоса земли, на которую опирается насыпь, называется основанием. Плоскости (поверхности), ограничивающие насыпь с обеих сторон, называется откосами. Линия пересечения основной площадки с откосом называется бровкой (основной площадки). Линия пересечения откоса с основанием насыпи называется основанием (или подошвой) откоса. Поверхности между основанием откоса и водоотводом (водоотводной канавой или резервом) называются бермами. Резервами называются продольные котловины, из которых грунт укладывается в насыпи при их постройке.

Каждый элемент объекта земляного полотна имеет определенные размеры (размерные параметры). Ширина основной площадки зависит от вида используемых грунтов и категорий железнодорожной линии, приведена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Ширина (основной площадки) земляного полотна

Используемые грунты	Категория железнодорожных линий
	Скоростные особо -грузонапряженные двухпутные	I и II	III	IV
		Однопутные
Глинистые , крупнообломочные с глинистым заполнителем, скальные легковыветривающиеся и выветривающиеся, пески недренирующие, мелкие и пылеватые Скальные, слабовыветривающиеся, крупнообломочные с песчаным заполнителем и пески дренирующие (кроме мелких и пылеватых)	11,7 10,7	7,6 6,6	7,3 6,4	7,1 6,2

Ширина основной площадки при глинистых грунтах измеряется в уровне бровок. Ширина земляного полотна на линиях всех категорий на участках, расположенных в кривых увеличиваются с наружной стороны кривой на величину, указанную в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Уширение земляного полотна в кривых

Радиусы кривых, м	Уширение земляного полотна, м
3000 и более 2500 -1800 1500 -700 600 и менее	0,20 0,30 0,40 0,50

Размер горизонтальной площадки сливной призмы на однопутном участке принимается 2,3 м, чтобы избежать образования корытообразных замкнутых углублений при продавливании шпалами; высота сливной призмы -0,15 м; на двухпутном участке двускатная сливная призма имеет высоту по оси земляного полотна 0,2 м.

Для повышения пропускной способности железной дороги выполняются устройство вторых путей с переустройством однопутного земляного полотна в двухпутное.

Ширина земляного полотна (поверху) на раздельных пунктах устанавливается в соответствии с путевым развитием в зависимости от числа путей и ширины междупутий.

1.3 Надзор за состоянием земляного полотна

За земляным полотном и его сооружениями должен быть организован надзор, включающий: систематический надзор; текущие осмотры; периодические осмотры; специальные обследования и наблюдения; режимные наблюдения; постоянные наблюдения (посты наблюдения).

Систематический надзор за земляным полотном, его укрепительными, защитными и водоотводными устройствами осуществляется обходчиками железнодорожных путей и искусственных сооружений, бригадирами пути, бригадирами специализированных бригад по земляному полотну в сроки.

Для неустойчивых мест земляного полотна начальник дистанции пути устанавливает более частые сроки осмотра, вплоть до непрерывного наблюдения.

Порядок осмотра и наблюдений за неустойчивыми участками земляного полотна, подверженными обвалам, оползням, размывам и другим деформациям, угрожающим бесперебойному и безопасному движению поездов, должен устанавливаться для каждого участка специальной местной инструкцией, разрабатываемой начальником дистанции пути и утверждаемой начальником отделения железной дороги, а при безотделенческой структуре управления - начальником службы пути .

Лица, осуществляющие систематический надзор, обязаны следить за исправным состоянием земляного полотна, укрепительных, защитных и водоотводных сооружений, выявлять все дефекты, своевременно организуя выполнение необходимых работ по поддержанию сооружений в исправности.

Осмотру подвергаются все элементы земляного полотна, укрепительные, защитные и водоотводные сооружения. Особое внимание должно быть уделено специальным сооружениям: дренажам, штольням, водобойным колодцам, перепадам, быстротокам, улавливающим и подпорным стенам, берегоукрепительным сооружениям.

Текущие осмотры земляного полотна и его сооружений производятся дорожными мастерами, мастерами по земляному полотну и старшими дорожными мастерами с привлечением бригадиров пути и специализированных бригад по земляному полотну.

При проведении текущих осмотров выявляются места с нарушениями водоотводных сооружений, повреждениями укрепительных и защитных устройств, трещины и разрывы на обочинах, откосах, а также другие дефекты и деформации. Осмотры, проводимые в периоды подготовки к пропуску весенних и ливневых вод, должны выявлять наличие выпусков из дренажей, канав и русел водопропускных труб, своевременность вскрытой их от снега, а также выполнение планов мероприятий по водоборьбе.

Сроки проведения текущих осмотров и состав участников осмотра увязываются со сроками проверок пути согласно Инструкции по текущему содержанию железнодорожного пути.

К текущему осмотру относятся также наблюдения за работой дренажных сооружений и обеспечение пропуска ливневых и паводковых вод.

Периодические осмотры земляного полотна, его укрепительных, защитных и водоотводных сооружений проводятся начальником дистанции пути, его заместителем по инженерным сооружениям или главным инженером дистанции пути совместно с дорожными мастерами и мастерами по земляному полотну в сроки, устанавливаемые начальником службы пути в зависимости от состояния земляного полотна, не реже двух раз в год: весной - после таяния снега и осенью - до начала периода дождей.

Неустойчивые места земляного полотна, а также сложные дренажные, укрепительные и защитные сооружения осматриваются с участием начальника отдела пути отделения железной дороги, а наиболее крупные и ответственные из них - с участием начальника службы пути (заместителя начальника железной дороги). Перечень таких сооружений утверждает руководство железной дороги.

Наиболее сложные участки железных дорог, проходящие по оползневым косогорам, а также расположенные в местах, подверженных интенсивным обвалам, подмывам и размывам, осматриваются комиссией под председательством начальника или заместителя начальника железной дороги не реже одного раза в год (по перечню, утвержденному МПС России).

При периодическом осмотре производится детальная проверка общего состояния земляного полотна, укрепительных, защитных и водоотводных сооружений с осуществлением в случаях необходимости инструментальных и других измерений. При этом выявляются дефекты, устанавливаются причины возникающих расстройств, составляется перечень необходимых профилактических и ремонтных работ с указанием сроков их выполнения, проверяется полнота, и качество ранее выполненных работ, осуществляемого надзора, даются указания о порядке дальнейшего надзора и установления наблюдений.

При периодических осмотрах необходимо обследовать участки прилегающей к полосе отвода местности, где имеются возведенные или возводимые постройки, автомобильные дороги, плотины, пруды, отстойники промышленных вод, открытые котлованы, траншеи и другие сооружения, которые могут нарушить нормальный сток весенних и ливневых вод, вызвать подпор воды у искусственных сооружений и размыв земляного полотна.

При проведении осмотров руководящим составом управлений и отделений железных дорог наряду с оценкой состояния земляного полотна и его сооружений, выявлением дефектов и разработкой мер по их устранению проверяется организация надзора за состоянием и содержанием сооружений, ведение установленной технической документации, своевременность устранения недостатков, выявленных в результате предыдущих осмотров, качество выполненных ремонтных работ, определяется порядок эксплуатации участка (скорость движения поездов и надзор).

В случае обнаружения неисправности или возникновения деформаций земляного полотна, угрожающих безопасности движения поездов, должны быть немедленно приняты меры, обеспечивающие безопасность движения, - ограничение скорости движения поездов, ведение непрерывного наблюдения за развитием деформаций с одновременной организацией необходимых работ по стабилизации земляного полотна до проведения полного комплекса работ по его ремонту кои усилению.

Опасное место ограждается сигналами в соответствии с Инструкцией по сигнализации на железных дорогах Российской Федерации.

Результаты весеннего осмотра земляного полотна и его сооружений, необходимые меры по улучшению их содержания и ремонта рассматриваются по каждой дистанции пути начальником отделения железной дороги, а по отделениям железной дороги, и при безотделенческой структуре управления - начальником службы пути или заместителем начальника железной дороги, ведающим путевым хозяйством.

Результаты осеннего осмотра земляного полотна и его сооружений, необходимые меры по улучшению их содержания и ремонта, а также меры по подготовке пропуска весенних вод рассматриваются начальником службы пути с последующим утверждением необходимых мероприятий начальником железной дороги.

За неустойчивыми местами земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях, а также участками железных дорог, имеющими на значительном протяжении оползни, обвалы, размывы, карсты и другие дефекты, постоянные наблюдения должны осуществлять инженерно-геологические базы и путиобследовательские станции по земляному полотну при службах пути. Однако эти наблюдения не заменяют систематического текущего надзора и систематических осмотров.

На неустойчивых местах земляного полотна, где возможно нарушение его целостности, начальник дистанции и службы пути должны организовать наблюдение за деформациями земляного полотна, состоянием пути на нем, режимом грунтовых вод, изменением влажности грунта и другие наблюдения, целью которых является предупреждение деформации земляного полотна и его сооружений, угрожающих безопасности движения поездов; уточнение причин появления неисправностей.

В случае резкой активизации деформаций земляного полотна, сопровождающихся значительными расстройствами верхнего строения пути, появлением трещин отрыва масс грунта и другими дефектами, по указанию начальника дистанции пути должно быть установлено непрерывное наблюдение за такими местами с проведением соответствующих работ по стабилизации. В этих случаях устанавливается специальный пост обходчика железнодорожных путей и искусственных сооружений. Объем, характер наблюдений и условия обеспечения безопасности движения поездов регламентируются местной инструкцией, составляемой и утверждаемой начальником дистанции пути.

Специальные обследования и наблюдения за земляным полотном и его сооружениями осуществляются инженерно-геологическими базами и путе обследовательскими станциями по земляному полотну по графику, утверждаемому начальником службы пути, или внеплановые - на участках, где возникли деформации.

Для проведения специальных наблюдений должны быть привлечены центры диагностики железных дорог, а при необходимости научно-исследовательские, проектные и другие организации, оснащенные необходимыми техническими средствами диагностики.

Организации, привлекаемые для проведения специальных обследований земляного полотна и его сооружений, в том числе указанных в п. 40 настоящей Инструкции , должны:

- производить систематизированный детальный осмотр всех укрепительных, защитных и водоотводных сооружений с проведением необходимых инструментальных съемок и проверки земляного полотна и его основания при помощи бурения, шурфования, расчисток и зондировок;

- выполнять анализ изменения состояния сооружений;

- устанавливать возможные неисправности и недостатки в них;

- проверять качество содержания земляного полотна, правильность ведения технической документации и качество выполненных работ.

Сроки осмотров, проверок, измерений и порядок их выполнения утверждает начальник службы пути.

По результатам специального обследования составляется отчет с предложениями, а на месте выдается письменное указание дистанции пути о проведении неотложных мероприятий по обеспечению безопасности движения поездов.

На основании осмотров, инженерно-геологических обследований, инструментальных наблюдений в техническом паспорте дистанции пути, уточняемом ежегодно по состоянию на1 января, учитываются места, имеющие отступления от установленных норм по ширине полотна и крутизне откосов, а также места, подверженные пучению, сплывам, размывам, обвалам и другим деформациям.

На дистанциях и в службах пути должны постоянно храниться все акты осмотров, материалы инженерно-геологических обследований земляного полотна и наблюдений за ним, а также акты осмотров укрепительных, защитных, водоотводных сооружений земляного полотна, особенно подземных и скрытых в теле земляного полотна.

2. Повреждение и деформация основной площадки земляного полотна

2.1 Возможные деформации земляного полотна

Земляное полотно будет обеспечивать свое назначение, как основание для верхнего строения пути и подвижного состава, долговременную стабильность (недеформируемость) и надежность (безотказность), если объекты земляного полотна всегда будут сохранять свою форму и размеры в пределах нормативных значений. Это особенно важно для основной площадки, на которой размещается верхнее строение пути и реализуется движение поездов, к подбалластной призме и другим зонам, сложенных неоднородными грунтами. Изменение состояния грунтов (по влажности, зерновому составу и др.) под воздействием поездной нагрузки и природно-климатической среды могут нарушить условия стабильности, привести к деформациям, влияющим на безопасность движения поездов. Поэтому необходим постоянный надзор за состоянием объектов земляного полотна и профилактические меры, предупреждающие возможные деформации объектов земляного полотна.

Пригородная среда определяется условиями рельефа, климата, грунтов, гидрогеологии, криологии, сейсмичности и другими факторами, ветровым, уровенным режимом в реках.

Температурный режим характеризуется величинами абсолютных значений температур (максимальных, минимальных) и колебаний их посезонно в годовом цикле. Температурный режим влияет на изменчивость температуры грунтов, их состояние (талое, мерзлое), на образование деформаций (пучин, осадок, смещений, наледей, термокарста и др.).

Ветровой режим характеризуется скоростями, продолжительностью, направлением, повторяемостью в суточном, годовом циклах. Активные ветры (со скоростями 4,0 м/с и более) приводят к ветровой эрозии земляного полотна, сильные ветры образуют большие волны в водоемах, размывы земляного полотна.

Режим дождевых осадков характеризуется их количеством (суточным, месячным, годовым), продолжительностью и интенсивностью отдельных дождей. Дождевой режим формирует поверхностный сток воды, подземный (грунтовых вод), водноэрозионные, размывные деформации объектов земляного полотна. Впитывающаяся в грунт вода при снеготаянии и дождях избыточно увлажняет глинистые грунты, что приводит к смещениям (сплывам, оползням откосов, склонов).

Под влиянием внешних воздействий проявляется деформация земляного полотна, это свойство грунтовой конструкции изменять свои геометрические размеры и форму при измерении (нарушении) состояния грунтов под влиянием природной среды и силового воздействия поездов.

Деформации характеризуется таким состоянием объектов земляного полотна, при котором величины изменения их размеров и формы недопустимы по нормативным и проектным значениям. Деформации могут привести к состоянию ограниченной работоспособности железнодорожного пути с предупреждениями о снижении скоростей движения поездов, к аварийным ситуациям с перерывами в движении поездов.

Следует различать дефекты, как нарушения размеров и форм (в пределах допустимых значений), при которых насыпи и выемки могут эксплуатироваться в длительный период; деформации упругие и начальные, в пределах допусков, не влияющих на безопасность движения поездов; деформации остаточные избыточные, за пределами допустимых значений, которые приводят к снижению скоростей и перерывам в движении поездов.

Соответственно под деформациями следует понимать изменение размеров и форм основной площадки и других элементов насыпей и выемок, которые недопустимы по нормам содержания земляного полотна, приводят к нарушениям движения поездов и возникают под влиянием природно -климатической среды, изменяющей состояние грунтов, и динамических поездных нагрузок.

Деформация классифицируется обычно по месту их проявления и внешним признакам, более полная - комплексная (системная) классификация с учетом причин и процессов развития деформаций, с выделением классов деформаций: пучины, оседания, смещения, а также загромождения основной площадки, кюветов, выемок, верхнего строения пути.

Пучины - местные неровности (искажения) пути (по рельсовым нитям) в продольном и поперечном профилях, которые больше допустимых по нормам текущего содержания и возникают при морозном пучении.

Морозное пучение проявляется при наличии в подбалластной зоне пучинистых (пылеватых, глинистых) грунтов, избыточном увлажнении пучинистых грунтов, промерзании избыточно увлажненных пучинистых грунтов.

Пучины могут быть в форме пучинных горбов, впадин, перепадов, в виде прямых, косых, перекосных, односторонних. Пучины могут быть верховыми, полной зоны промерзания, низовыми при расположении пучинистого грунта в верхней, всей зоне, нижней части зоны промерзания, а также коренными, при увлажнении грунтовыми водами; наледными буграми в условиях вечномерзлых грунтов.

Оседание - понижение уровня основной площадки (насыпей, выемок) с верхним строением пути, основания насыпей. Могут быть под основной площадкой в виде балластных корыт (отдельных углублений под каждой шпалой), балластных лож (продольных для ряда нескольких шпал углублений), в форме мешков, гнезд, заполненных загрязненным балластом и просадок (в том числе с верхним строением пути).

Балластные углубления развиваются при уплотнении глинистого грунта в подшпальном состоянии, увлажнении его в углублении, разжижении, выдавливании (с образованием выплесков) при движении поездов, выпиранием грунта основной площадки в выемках.

Оседание (осадки) основания и насыпи возможны при слабом заторфованном основании насыпи, при оттаивании деятельного слоя вечномерзлых грунтов (с марями, погребенными льдами). Оседание насыпи могут быть с выпиранием грунтов основания из-под насыпи.

Смещение - деформации изменения положения масс грунта насыпей и выемок под действием силы тяжести при изменении состояния (увлажнении) грунтов.

Смещение могут быть в виде оплывин разжиженного грунта в поверхностных слоях; сплывов откосов при избыточном увлажнении грунтов; в виде солифлюкции - плоских опловин, языков при оттаивании вечномерзлых грунтов в откосах; в виде оползания откосов насыпей, особенно пойменных насыпей при подтоплении паводковыми водами..

Кроме того, возможны сдвиги насыпей по наклонному основанию и сдвиг насыпей совместно со слабым основанием, поверхностными слоями наклонного склона и выпором основания. Возможны смещения в виде сдвигов насыпей и выпором на куримниках (каменных россыпях на склонах). Такие деформации могут создавать угрозу безопасности движения поездов.

Нарушения земляного полотна могут проявиться в выдувании грунта из насыпи (ветровая эрозия), в размывании и вымывании грунта (водная эрозия) с образованием на откосах стройчатых промоин; в заоткосных зонах возможно оврагообразование с глубокими размоинами, возможным разрушением насыпей, заиливанием водоотводов и водопропускных труб.

Возможны подмывы, переливы воды, разрушение балластной призмы, насыпей в поймах рек паводковыми водами, волновой абразией.

Кроме того, разрушение насыпей возможны в виде расползания на слабых основаниях; на карстовых участках, где грунтовыми водами растворяются горные породы (гипсы, известняки и др.) и вымываются с образованием пустот, на горных (шахтных) выработках. В выемках могут быть провалы грунтов подбалластной зоны на карстах, горных выработках, при вытаивании погребенных льдов в вечномерзлых грунтах.

В откосных зонах скальных выемок возможны вывалы и камнепады, осыпи, осовы, обрушения крупнообломочных горных пород с завалами пути. Этому способствует интенсивное выветривание горных пород. Возможны оползни глинистых откосов с загромождением грунтовой массой основной площадки выемки.

Возможны оползни склонов, сложенных глинистыми грунтами со смещением больших объемов грунтовых масс и загромождениям пути.

На все объекты земляного полотна с деформациями в дистанциях пути ведутся документы: паспорт неустойчивого или деформирующегося земляного полотна (форма ПУ-9); книга противодеформационных сооружений земляного полотна (форма ПУ -14), в которых регулярно отражаются результаты осмотров, обследований, наблюдений.

2.2 Водоотводные устройства и сооружения

Поскольку увлажнение грунтов снижает их прочностные характеристики, а при больших скоростях течения дождевых и талых вод возможны размывы земляного полотна, необходимо регулирование стока поверхностных, а также подземных (грунтовых) вод.

Для регулирования поверхностного стока дождевых и весенних талых вод применяются водоотводные канавы и лотки, грунтовые валы, устройства ливневой канализации, а также быстротоки, перепады с гасителями энергии текущей воды и возможно дренажи мелкого заложения.

Для регулирования стока подземных вод, т.е. для их перехвата и понижения уровня (грунтовых, трещинных, межпластовых вод) применяются дренажные устройства.

Водоотводные канавы являются наиболее распространенными для регулирования стока дождевых и талых вод. Они имеют трапециевидную форму, крутизну 1:m грунтовых откосов 1:1,5 (или 1:2), размеры определяются расчетом, но не менее 0,6 м глубина (H_к) и ширину по дну (b_к). Могут укрепляться бетонными, асфальтовыми плитками (или лотковыми секциями, укладываемыми по грунту), каменным мощением (по слою песка) одерновкой, травяным покровом (получаемым травосеянием), со щебневанием дна.

Лотки железобетонные, могут быть безраспорными прямоугольной формы. Безраспорные лотки глубиной до 1,0 м устанавливаются отдельными секциями длиной от 1,0 до 2,0 м, имеют распорные крышки. Распорные лотки рамные глубиной от 0,75 до 2,0 м. Рамы устанавливаются в траншею вертикально на слой гравийно-щебеночной подготовки с цементной или асфальтовой стяжкой, стенки образуют закладными плитами, сверху накрывают крышками. Глубокие лотки (до 2 м) могут использоваться в качестве дренажных конструкций.

Водоотводные лотки из композитных материалов имеют ширину 0,4 -0,6 м, глубину (Н) от 0,5 до 1,0 м, изготавливаются секциями длиной 2,5 м (масса 52 кг), 4,1 м (масса 92 кг),накрываются распорными железобетонными крышками (масса крышки 50 кг). Композитные лотки устанавливаются на станциях в между путном при расстояниях между осями путей 3,5-4,8 м.

При значительных продольных уклонах, в том числе на откосах, применяют железобетонные длинномерные телескопические лотки глубиной 0,4 м, шириной в верхней части 0,7 м, в нижней части (с бетонным зубом) -0,4 м. Секции устанавливаются последовательно в нижнюю каждая верхняя с упором бетонным зубом. Кроме того, применяются бетонные лотки-желоба, лотки-полутрубы.

В местах крутых склонов (водоскатов) на выходах из водоотводов могут устраиваться быстротоки-лотки с большим уклоном и одно- и многоступенчатые перепады.

На выходе из быстротоков и перепадов устраиваются гасители энергии быстротекущей воды и скорости ее течения в виде водобойных стен, колодцев и др.

Для водоотведения уместно применение грунтовых валиков, валов по типу банкетов (и кавальеров); когда поверхностные вода, преграждаемые грунтовым валом текут вдоль его откоса по направлению естественного стока на нагорном склоне.

Для регулирования подземного стока грунтовых вод, избыточно увлажняющих грунты земляного полотна, применяются дренажные устройства (дренажи), которые служат для перехвата, понижения уровня и отвода подземных вод.

Наиболее эффективными распространенными являются гравитационные дренажи, которые отбирают из грунтов воду, перемещающуюся в порах под действием силы тяжести.

Укладываемые в траншеи дренажные трубы (дрены) могут быть керамическими, трубофильтрами, полимерными (композитными), бетонными.

Керамические трубы круглого сечения, диаметром 0,125 -0,20 м и более, длинной ,5 -1,0 м имеют в стенках отверстия, на одном конце раструбы, благодаря которым трубы соединяются между собой.

Трубофильтры изготавливаются из керамзитного гравия и имеют в стенках крупные опоры, через которые в трубу поступают грунтовая вода. Трубы соединяются между собой гибкими пластмассовыми муфтами, что позволяет укладывать их в траншеи гирляндами с траншейного многоковшового экскаватора-трубоукладчика. Устраивают водопропускные и смотровые колодцы ливневой канализации.

Возможны бестраншейные, например, кротовые дренажи, которые применяются для осушения балластных углублений в насыпях и сооружаются посредством бурения наклонных скважин, в которые заводятся трубофильтры или пластиковые перфорированные трубы.

2.3 Защитные покрытия

В целях обеспечения стабильности объектов земляного полотна необходимо регулирование влияния природных факторов: вредного воздействия ветра, температуры, ливневых дождей, течение воды, подтоплений, волн, льда, сил гравитации на грунты насыпей и выемок. Необходимы покрытия откосов, берм, других элементов насыпей и выемок и обустройства для защиты их от эрозии, размывов, смещений, разрушений, других деформаций.

Откосы выемок и не подтопляемых насыпей укрепляются искусственно создаваемым травяным(дерновым)покровом посредством механизированного травосеяния многолетних злаковых и бобовых трав (рыхлокустовых, корневищевых, стержнекорневых). Травосеяние выполняется на откосах способом гидропосева водных смесей семян трав, минеральных удобрений, мульчирующих добавок (опилки, торфяная крошка) и пленкообразующих (латекс, битумная эмульсия и др.) или способом травосеяния по слою растительного грунта, наносимого на откос. Травяной покров армирует верхний слой грунта корневой системой, защищает от водной и ветровой эрозии, вдвое увеличивает испарение воды из грунта (способствует его осушению).

При необходимости ускоренного создания травяного покрова на откосах производят их одерновку. При этом нарезаются (на лугу) отдельные дернины (с низкорослой травой) или дерновые ленты и укладываются на откосе и пришиваются деревянными спицами. Дерн может укладываться в клету, взаимно перпендикулярными лентами плашмя, полностью покрывая откос (сплошная одерновка), или в стенку. Работа эта выполняется вручную, трудоемкая.

На откосах с пере увлажненными пылеватыми грунтами, где возможны оплывины и сплывы, травосеяние и одерновку могут производиться в решетчатых покрытиях (обрешетках из железобетонных элементов, вместо жердей и плетневых клеток, применявшихся прежде).

В регионах, где посев трав и прорастание их по грунтовым и климатическим условиям затруднительны, откосы покрываются галечниково-гравийными, щебнисто-древесными грунтами, эффективно в решетчатых конструкциях. При недостатке крупнообломочных грунтов для покрытия развеваемых откосов (из мелкопесчаных и других грунтов) могут применяться связные глинистые грунты или торфогрунтовые смеси.

Для укрепления подтопляемых откосов и берегов применяются укрепление камнем и железобетонными конструкциями.

В качестве укрепления применяется мощение булыжным камнем в один ряд (одиночное мощение) или два (двойное мощение) по слою мха, соломы или щебня. Камни укладываются тычком с трамбованием и расщебенкой. Работа эта вручную, трудоемкая, но укрепительные поверхности объектов (конуса мостов и др.) могут защитить их от воды со скоростями течения 2 м/с и более.

Каменная наброска, устраиваемая из несортированной или сортированной горной массы, предназначается для защиты откосов насыпей от подмыва, размыва и волнового воздействия. Она выполняется в виде защитных призм или набросок различной формы двух или трехслойных. В верхнем слое размещаются крупные камни, во втором менее крупные, третьим слоем служит обратный фильтр из щебня, гальки, гравия и песка, который предотвращает вымывание глинистого грунта из насыпи. При неравномерной осадке грунтовой поверхности откоса каменная наброска заполняет неровности.

В условиях слабых размываемых грунтов каменная наброска устраивается с упорной призмой в углублении (рисбермой) у основания откоса. В качестве обратного фильтра (третьего слоя) можно использовать полотнища геотекстиля, размещаемые в песчаном, песчано -гравийном слое.

Откосы подтопляемых насыпей, прислоненных насыпей к скальным склонам, на прижимных участках водотоков укрепляется каменной наброской на откосе до уровня-горизонта высоких вод (ГВВ) с упорной призмой у основания откоса (рисбермой) до горизонта меженных вод.

К укреплению камнем относятся габионные конструкции, которые получают все большее применение для защиты от размывов откосов, подтопленных и подтопляемых насыпей, берегов, конусов и опор мостов. Различаются коробчатые габионы, плоские (матрасы Рено) и цилиндрические.

Конструктивно габион представляет собой проволочный каркас, заполненным камнем. Коробчатые габионы - это каркасные ящики (короба) прямоугольной формы с откидными крышками, изготовленные из металлической оцинкованной сетки, имеющей шестигранные звенья с двойным кручением. Габионы могут быть разделены на ячейки диафрагмами для упрочнения конструкции, увеличение размеров и упрощение (облегчение) работ. Размеры коробчатых габионов (0,5-1,0) х (0,5-1,0) х (1,5-4,0) м. Размеры плоских (низких) габионных тюфяков (матрасы Рено): (0,15 -0,30) х (2,0-3,0) х (4,0-5,0) м. Габионные тюфяки укладываются на поверхности откоса в качестве защитного покрытия. Коробчатые габионы укладываются на откосе или в виде кладки (стенки) у основания откоса.

Имеются другие формы габионов, предусматривающие армирование грунта. В их числе можно назвать террамеш, состоящий из панелей сетки двойного кручения. Лицевая грань, выполнена в виде коробчатого габиона, заполняется камнем. В другом варианте к лицевой панели прикрепляется биополотно, инициирующее рост травяного покрова. Высота габиона 0,5-1,0 м, ширина 2,0 м.

Для защиты откосов и берегов от волнового воздействия широко применяются бетонные и железобетонные укрепления (индустриального типа).

Плитные покрытия, сборные из свободно лежащих плит размером 1,0 х 1,0 х 16 м применяются при скоростях течения воды до 1,5 м/с, высоте волны 0,7 м; размером 2,5 х 3,0 х (0,15-0,20) м при скоростях течения до 3,0 м/с и высоте волны до 1,5 м. Плиты укладываются на слой обратного фильтра из гравийно-щебеночного и песчаного материала. В качестве обратного фильтра под плитным покрытием можно применять полотнища геотекстиля, укладываемого в песчаном слое. Плиты укладываются вдоль откоса с перевязкой швов (0,01 -0,02 м). в основании покрытия укладывается бетонный упорный бордюр, в условиях слабых грунтов- в рисберме из камня. Плиты могут быть соединены шарнирно, образуя плитный ковер.

В условиях высоких скоростей течение воды (V_р до 6,0 м/с) и волн (h_в до 3,0 м) такие плотные покрытия омоноличиваются по контору в карты (размером 20-30 м). Швы между картами заполняются пластичным материалом (асфальтовой мастикой или др.). Под швы укладываются бетонные доски.

Криволинейные поверхности, например, конусов мостов укрепляются (мостятся) плитами. Более надежно укрепление гибкими железобетонными покрытиями из плит (0,5 х 0,5 или 0,75 х 0,75 м) или гибких железобетонных решеток. У основания гибких плитных покрытий размещается по поверхности основания в виде фартука. В ячейках решетчатых покрытий размещается каменная наброска из несортированной каменной массы.

При больших площадях укрепляемых поверхностей откосов, при криволинейных поверхностях могут применяться монолитные железобетонные покрытия (выдерживающие скорости течения до 8,0 м/с и высоту волны до 3,0 м). При этом ленточный обратный фильтр устраивается только под швами, размещаемыми через 30-40 м. У основания откоса устанавливается бетонный упор в рисберме. Нормально к урезу воды открытые швы покрытия устраиваются в разбежку, плиты укладываются с перевязкой швов.

При необходимости для условий больших скоростей и высоких волн плитные покрытия моноличиваются в карты до 20-30 м. Швы заделываются пластичным материалом, под швы укладываются бетонные доски.

В условиях криволинейных поверхностей, высоких скоростей течения, возможных осадках грунта под плитами, навалах льда применяются гибкие покрытия из железобетонных плит.

Плиты соединяются арматурой в обломочке из полиэтилена. Сверху покрытие заанкеривается свайками, у основания устраивается бетонный упор в рисберме. При слабых легко размываемых грунтах гибкое покрытие продлевается в виде фартука (тюфяка) по поверхности основания откоса.

Плитное покрытие может быть из асфальтобетонных плит размером 1,0х1,0х0,06 или 3,9х2,9х0,1 м для укрепления периодически или постоянно подтопляемых откосов насыпей, берегов рек. Армируются плиты проволочной сеткой. На откосах плиты объединяются в ковры, швы заполняются холодной асфальтовой мастикой.

При больших площадях, защищаемых поверхностей откосов (в зонах водохранилищ и др.) применяются монолитные железобетонные покрытия. Укладка арматуры и бетонирование производиться непосредственно на поверхностях укрепления. Подготовкой служит втрамбованный в грунт щебень толщенной до 0,1м. Обратный фильтр устраивается только под швами (ленточный обратный фильтр).

Укрепление откосов земляного полотна может осуществляться с применением геотекстильных материалов в различных комбинациях, в частности, при необходимости увеличения крутизны откосов в стесненных условиях и при использовании грунтов повышенной влажности. В качестве геотекстильных материалов рекомендуются дорнит (синтетический нетканый материал различных марок), армодор, ровинговая ткань, стеклопластики различных марок, импортные материалы.

Для временного укрепления откосов от размывов допустимо покрытие их и укрепление местными материалами: стеблями растений, фашинными тюфяками из ивового и другого хвороста, связываемого в пучки вицами (через 1м) и прикрепляемые к откосу спицами.

2.4 Противодеформационные конструкции в сложных природных условиях

В сложных условиях рельефа местности, на речных берегах, на морских берегах, в условиях распространения скальных грунтов, вечномерзлых грунтов для обеспечения стабильности объектов земляного полотна необходимы индивидуальные технические решения при проектировании и устройстве противодеформационных конструкций с учетом региональных природно-климатических особенностей.

В горных условиях, для защиты и предотвращения камнепадов, осыпей, обвалов, лавин, селей с нагорной стороны устраиваются улавливающие сооружения (полки, сетки, стенки и др.), надолбные поля, багажные конструкции, подпорные стенки, галереи, селеспуски и эстакадные конструкции. Аналогично селеспуски служат для пропуска селей по железобетонным большим лоткам над путем, а эстакадные конструкции для пропуска продуктов смещения под железнодорожным путем.

На перекрытие галереи над амортизирующей засыпкой определяется объем возможного размещения осыпного материала (осыпи) с нагорной стороны. Эффективным мероприятием для закрепления весно- кустарниковой растительности, которая предохраняет также нагорные склоны от горного выветривания и разрушения.

Особое внимание уделяется обеспечению стабильности речных и морских берегов, где проходит железнодорожный путь, от размывов и разрушений. На равнинных реках в течении года бывает обычно один паводок в весенний период при снеготаянии. На горных реках возможно несколько паводков в течении года, в периоды, когда выпадают обильные ливневые дожди, когда повышается интенсивность снеготаяния ледников, возникают смерчи.

Для защиты берегов горных рек от размывов, подмывов и разрушений при паводках, ливнях, при больших скоростях течения воды применяются покрытия берегов плоскими габионами (матрасы Рено), покрытия бетонными конструкциями плитными и монолитными, применяются укрепления сборно-монолитными стенами из бетона, габионных конструкций и др. Возможно применение специальных конструкций укрепления берегов: подпорно-оседающие стены, скользящие массивы, гибкие, сквозные берегозащитные шпоры из бетонных косоугольных массивов, а также ряжевые конструкции (ряжи) из железобетонных шпал, заполняемых камнем. Возможно устройство фильтрационных коллекторов из габионов.

Весьма существенно значение в руслах рек регуляционных сооружений со струенаправляющими дамбами, бермами и траверсами. Обеспечивает регулирование речного стока в периоды паводков.

В условиях морской акватории устраиваются защитные конструкции от волнового воздействия, способствующие формированию пляжа. Для защиты морского берега подгорного склона, на котором размещаются объекты земляного полотна применяют волноотбойные стены с очертаниями самогашения волны, волногасящие стены, волноломы надводные и подводные (на каменной постели), траверсы, наброски из тетраподов, диподов, гексалегов, тетраэдров.

Эффективными для предохранения берегов от разрушения морскими волнами являются пологие пляжи, при накате волн, на которые гасится волновое давление (и ударная сила), искусственные свободные песчано -галечниковые, галечниковые пляжи, а также формируемые волногасящие бермы из горной массы.

Для накопления пляжного материала у береговой полосы рекомендуются буны различной конструкции: из гравитационных массивов (на каменной постели), тонкостенной конструкции с промежуточными опорами на колонках-оболочках и др. Такие инженерные сооружения обеспечивают регулирование волнового прибоя. В сложных природных условиях необходимы комплексные меры по защите от опасных геологических, гидрогеологических, техногенных процессов с учетом соблюдения экологических требований.

3. Пучины на эксплуатируемой сети железных дорог и меры борьбы с ними

3.1 Общие сведения о пучинах

Пучины - это очень распространенная болезнь земляного полотна железных дорог. Причина их появления заключается в том, что зимой с наступлением морозов вода, пропитавшая верхние слои грунта, замерзает и, увеличиваясь в своем объеме, вызывает вспучивание земляного полотна и верхнего строения пути. По мере поднятия грунтов на пути появляются местные горбы, искажающие его продольный профиль.

По форме искажения профиля пути пучины обычно делят на прямые (искажения в одном месте пути на обеих нитях), косые(искажение на одной нити несколько сдвинуто относительно искажения на другой) и односторонние (искажения только по одной рельсовой нити).

В зависимости от месторасположения пучинообразующего слоя пучины делятся на балластные (верховые) и грунтовые (коренные). При балластных пучинах зона пучинообразования находится в пределах балластного слоя, а при грунтовых - в земляном полотне.

Причиной возникновения балластных пучин является скопление воды в балластном слое из-за его загрязненности, наличия грязевых углублений на контакте щебеночного и песчаного слоев балласта, загрязненности песчаной подушки, завышенной обочины из загрязненных материалов, мешающих выходу воды из балластного слоя.

Балластные пучины возникают в первой половине зимы при первых значительных морозах и имеют среднюю высоту 20-30 мм, достигая на отдельных участках максимальной высоты 50-80 мм. В начале весны балластные пучины быстро спадают. Борьба с балластными пучинами заключается в очистке щебеночного и замене гравийно-песчаного загрязненного балласта, срезке обочин, осушении балластных корыт и лож, подъемке пути на балласт при недостаточной его толщине, устранении неровностей основной площадки, сложенной глинистыми грунтами, с приданием ей поперечных уклонов.

Грунтовые пучины появляются преимущественно в выемках и нулевых местах, когда балластный слой уже замерз и начинает замерзать земляное полотно. Они продолжают увеличиваться до тех пор, пока возрастает глубина промерзания грунта, так как процесс постепенного поступления воды в промерзающий слой из нижних, еще не замерзших слоев и последующего превращения ее в лед продолжается в течение всего периода промерзания. В замерзшем грунте в местах пучения в конце зимы можно обнаружить прослойки и линзы льда толщиной от долей миллиметра до нескольких сантиметров. Грунтовые пучины достигают высоты 100-150 мм, а в отдельных случаях и более. Высота грунтовых пучин там больше, чем медленнее происходит процесс промерзания грунта на полную глубину. В конце весны или начале лета грунтовые пучины быстро спадают.

Грунтовые пучины разделяют на следующие три вида:

I - пучины, возникающие при промерзании грунтов верхней части земляного полотна после промерзания балластного слоя и растущие в течение первой половины зимы. Пучины этого вида характерны для участков, где грунты основной площадки переувлажняются из-за наличия балластных корыт, лож и др.;

II - пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей замерзающей зоны и растущие до конца зимы;

...