Ведомость укрепления откосов земляного полотна

Земляное полотно

• Статьи
• Вопрос ответ
• Новости

Земляное полотно

Земляное полотно железной дороги — комплекс инженерных грунтовых сооружений, служащих основанием для верхнего строения пути. Земляное полотно воспринимает нагрузку от рельсо-шпальной решетки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя ее на ниже лежащий естественный грунт. К основным сооружениям земляного полотна относятся насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки и нулевые места.

Основные элементы земляного полотна

Основными элементами земляного полотна являются: основная площадка и откосы. Так же устройства, непосредственно связанные с ним: у насыпей — бермы, продольные канавы или резервы (из резервов берется грунт для возведения насыпи), у выемок — кюветы, банкеты и забанкетные канавы (для отвода воды с обреза выемки), кавальеры, нагоные канавы.
Высота насыпи или глубина выемки обычно от 1-2 до 25-30 метров. При необходимости иметь большие рабочие отметки продольного профиля пути насыпи заменяют виадуками, а вместо выемок устраивают тоннели. Полунасыпи, полувыемки и полунасыпи-полувыемки применяют в основном в горных районах. У полунасыпи основная площадка располагается полностью на насыпном грунте, а в полувыемке — на естественном грунте.
В связи с тем что у данных видов насыпи неодинаковые условия прочности зем. полотно под обеими рельсовыми нитями, трудно обеспечить устойчивость откосов насыпной части. Поэтому, такой тип земляного полотна не рекомендуется. При подтоплении земляного полотна, сооружении насыпей вдоль рек и водоемов (на прижимах — узких участках, примыкающих к крутому склону), на крутых косогорах, в районах скально-обвальных явлений, осыпей, возможного схода снежных лавин земляное полотно имеет защитные сооружения и укрепительные устройства.

Земляное полотно сооружается по типовым или индивидуальным проектам. Типовые проектные решения принимаются для участков с простыми инженерно-геологическими и топографическими условиями, где возможно устройство земляного полотна со стандартными основными размерами для типовых конструкций. Индивидуальные проекты разрабатываются для устройства земляного полотна в сложных природных условиях, их параметры определяются по инженерными расчетами.
Материалами для строительства земляного полотна служат грунты в виде скальных или осадочных массивов (для выемок) и крупнообломочные, песчаные и глинистые грунты нарушенной структуры (для насыпей). Для обеспечения достаточной плотности грунтов насыпей при сооружении земляного полотна грунты подвергают обязательному послойному уплотнению. При неблагоприятном сочетании прочности, устойчивости и воздействующих факторов появляются деформации земляного полотна и его дефекты.

Типовые профили земляного полотна

1 Насыпь

Насыпь это линейное сооружение, выполненное из грунта. Возводится на трассе железнодорожного пути, обычно в понижениях рельефа, на подходах к мостам и путепроводам и обеспечивающее размещение верхнего строения пути на заданных проектных отметках над поверхностью земли.

В насыпи выделяют характерные элементы, такие как:
— Ядро (центральная несущая часть)
— Основная площадка (предназначенная для укладки ВСП)
— Откосные части
— Основание
— Укрепительные и защитные сооружения и устройства

Насыпи обычно возводят из однородного местного материала или привозного грунта (скального, песчаного, глинистого и др.), как правило, получают при разработке выемок, из путевых резервов или карьеров. Пригодность грунта для насыпи зависит от ее естественного состояния, способов производства строительных работ, высоты насыпи, устойчивости ее основания, длительности подтоплений и т.п. Конструктивные особенности насыпи, а так же степень уплотнения грунта зависят от плана и профиля линии, категории дороги, местных природных условий, свойств используемых материалов.

Как правило, высоту насыпи устраивают не более 12м. Ширина насыпи по верху зависит от числа путей, ширины междупутий, радиуса кривых на участке железнодорожного пути, Скоростей движения поездов. Крутизна откосов насыпи в нормальных условиях принимается 1:1,5. Для уменьшения площади основания и объема всего сооружения, повышения устойчивости или несущей способности насыпь возводят из более прочных привозных материалов. Так же для усиления несущей способности применяют армирование в теле насыпи, синтетические материалы, увеличивающие несущую способность. Откосы укрепляют посевом трав. Вдоль насыпи с нагорной стороны устраивают водоотводную канаву для защиты основания и откоса от переувлажнения и размыва.

2 Выемка

Выемка это заглубленное линейное сооружение, построенное на трассе железной дороги посредством изъятия грунта на заданную отметку и обеспечивающее размещение ВСП на проектных отметках ниже поверхности земли.

Характерные элементы выемки это:
— Основная площадка земляного полотна
— Кюветы
— Закюветные полки (если есть такая необходимость)
— Откосы
— Банкеты (или соответствующие планировки грунтовой поверхности (с нагорной стороны)
— Забанкетная или нагорная канава

Ширина основной площадки в выемке зависит от принятых проектных решений, так же от категории железнодорожной линии. При наличии слабых грунтов производят замену грунта в слое под проектным очертанием для предупреждения пучинистых процессов. Поверхностный водоотвод осуществляют обычно по кюветам, банкетам, канавам. Как и при насыпи, откосы после формирования их, укрепляют посевом трав. Для обеспечения стабилизации земляного полотна в выемках при размещении их в скальных породах, на неустойчивых косогорах, при наличии грунтовых вод, на подходах к тоннелям и в других сложных условиях может потребоваться сложный комплекс дорогостоящих защитных и укрепительных сооружений (подпорных стенок, дренажей и т.п.)

3 Полунасыпь
4 Полувыемка
5 Полунасыпь-полувыемка
6 Нулевое место

Земляные работы выполняются при сооружении земляного полотна. Грунт перевозится обычно автомобильным транспортом. При благоприятных условиях пользуются безтранспортными способами, например укладывают грунт непосредственно в насыпи. С помощью бульдозеров возводят невысокие насыпи, нарезают неглубокие выемки, полки на косогорах, разравнивают грунтовые поверхности, производят засыпки и т.п.
Грунт из выемок целесообразно перемещать в близлежащие насыпи. Однако объем земляных работ на выемках в целом меньше, чем на насыпях. Поэтому широко практикуется добыча грунта в карьерах. Грунт укладывают в насыпи послойно, разравнивают бульдозерами и уплотняют катками, трамбовочными машинами. При строительстве вторых путей на общем земляном полотне откос действующей насыпи нарезают с отсыпанного слоя уступами. Верхняя часть присыпаемой насыпи обычно устраивают из дренирующих грунтов, которые завозят по действующему пути в думпкарах.

Построение поперечных профилей земляного полотна и расчет объема земляных работ

В производственных условиях для подсчета объема земляных работ при проектировании промежуточной станции вычерчиваются поперечные профили в каждом пикете и в характерных местах между пикетами.

В курсовом проекте необходимо выполнить расчет объема земляных работ по сооружению земляного полотна станции. При проектировании поперечных профилей требуется руководствоваться рекомендациями, изложенными в [2, 3, 4, 5].

1. Поперечные профили земляного полотна в зависимости от числа путей на станции, рода грунта земляного полотна и климатических условий устраи-ваются односкатными или двухскатными.

Поперечные профили на промежуточных станциях всех типов, а также на обгонных пунктах и разъездах поперечного типа следует проектировать,как правило, двухскатными с уклонами, направленными в разные стороны, на од-нопутных линиях – от оси главного пути, а на двухпутных – от оси междупутья между главными путями.

2. Величина уклона поверхности земляного полотна устанавливается в зависимости от вида грунта земляного полотна,климатических условий и от числа путей, располагаемых в пределах ската, и принимается 0,02.

3. Крутизна откосов земляного полотна выемок глубиной до12 м прини-мается от 1:0,2 в скальных грунтах, до 1:1,5 при песчаных и глинистых одно-родных грунтах.

4. Крутизна откосов насыпей высотой до 6 м принимается 1:1,5, свыше 6 м,

в верхней призме 1:1,5, в нижней призме 1:1,75.

5. При расположении земляного полотна станции на насыпи для отвода поверхностных вод, поступающих к земляному полотну, устраивают с нагорной стороны продольные водоотводные канавы. В эти же канавы отводится и часть воды от земляного полотна станции. Между подошвой откоса насыпи и бровкой канавы устраивают берму шириной не менее3 м с уклоном 0,02 в сторону ка-навы. Размеры поперечного сечения канав определяются по расходу воды,но при этом глубина канав и ширина их по дну должны быть не менее0,60 м. От-косы канав −1:1,5. Дну канав придается продольный уклон в сторону пони-женного места или искусственного сооружения не менее 3 ‰.

6. При расположении земляного полотна в выемке устраиваются кюветы, продольный уклон которых должен быть равным уклону земляного полотна, но не менее 2 ‰. Глубина кюветов в обычных условиях 0,60 м, ширина по дну − 0,40 м, откосы кюветов − 1:1. С верхней стороны выемок проектируют нагорные канавы для отвода воды, поступающей с нагорной стороны к откосу выемки. От верхней точки откоса выемки до нагорной канавы должно быть расстояние не менее 5м.

7. За исходную отметку для составления поперечного профиля земляного полотна принимается отметка верха земляного полотна по оси главного пути, а на двухпутном участке – точка перелома профиля (ТПП), расположенная посе-редине между осями главных путей.

Примеры построения поперечных профилей земляного полотна(для на-сыпи и для выемки) при проектировании промежуточной станции, горловина которой приведена на рисунке 2.4, показаны на рисунках 2.6 и 2.7.

Рисунок 2.5 – Продольный профиль

Рисунок 2.6 – Поперечный профиль земляного полотна (насыпь)

Рисунок 2.7 – Поперечный профиль земляного полотна (выемка)

Последовательность построения поперечных профилей земляного — по лотна следующая: на масштабном плане станции выбирается место построения поперечного профиля (сечения). В сечении намечаются две точки(на примере рисунка 2.4 точки «в» и «в’»), которые располагают на расстоянии10−15м от осей крайних путей. Методом интерполяции, зная высотные отметки горизон-талей плана местности, определяют высотные отметки земли(h_з) этих точек. Далее на чертеже поперечного профиля для градации шкалы высотных отметок обозначается базисный уровень. Отметка базисного уровня принимается на 4–5 м меньше минимального значения высотной отметки горизонтали, распо-ложенной в данном сечении (на рисунке 2.4 эта отметка равна 80,00 м). Града-цию высотной шкалы принимают с шагом 1 м. После этого, отступив от верти-кальной оси 8−10 м (в масштабе 1:100 – 8−10 см), на чертеже поперечного профиля наносят точку «в», учитывая расстояния от точек до осей крайних пу-тей и сумму ширин междупутий,наносят точку «в’». Прямая, соединяющая отметки земли этих точек, представляет собой уровень земли в данном сечении. Далее на чертеже вертикально наносятся оси проектируемых путей, и оси бро-вок земляного полотна (БЗП), находящихся на расстоянии 3,5 м от осей крайних путей.

Расчетная проектная отметка земляного полотна(задана на уклоноуказа-теле – рисунок 2.4) может находиться на оси 1-го главного пути, если участок однопутный, или в точке перелома профиля(ТПП) посередине между осями главных путей, если участок двухпутный, как показано на рисунке2.6. Задав-шись поперечным уклоном земляного полотна0,02 и зная расстояние между осями путей и БЗП (бровки земляного полотна), находят отметки осей путей и БЗП путем прибавления или вычитания разности отметок смежных точек h по формуле 2.1, м

где i − поперечный уклон земляного полотна;

L −расстояние между соответствующими точками.

Выполнив построение верха земляного полотна и расчет проектных от-меток, приступают к расчету отметок уровня земли.Для этого рассчитывают поперечный уклон уровня земли i_з в данном сечении по формуле 2.2. , ‰

где h_в , h_в’ − высотные отметки точек «в» и «в’»;

l ‘ − расстояние между точками «в» и «в’».

Отметки уровня земли характерных точек вычисляют путем прибав-ления или вычитания разности отметок h₃ , определяемых по формуле 2.3, м

После этого приступают к проектированию водоотводных сооружений, руководствуясь следующими принципами.

Если проектные отметки БЗП превышают отметки уровня земли более чем на 0,5 м, то земляное полотно находится на насыпи.В этом случае от БЗП строятся откосы с уклоном 1:1,5. Кроме того, с нагорной стороны от точки пе-ресечения откоса с уровнем земли устраивается«берма» (противоуклон) с ук-лоном 0,02 в сторону, противоположную уклону уровня земли, шириной не менее 3 м. После чего проектируется водоотводная канава.

Если проектные отметки БЗП находятся выше уровня земли менее чем на 0,5 м, то после точки пересечения откоса с уровнем земли проектируется кювет, а с нагорной стороны после кювета на расстоянии 5 м − нагорная канава.

Если проектные отметки БЗП находятся ниже уровня земли, то земляное полотно находится в выемке (рисунок 2.7). В этом случае от БЗП проектируется кювет, а с нагорной стороны, после точки выхода из кювета на уровень земли на расстоянии 5 м проектируется нагорная канава.

Для расчета объема земляных работ (V_з) рассчитываются площади попе-речных профилей отдельно по насыпи(F_Н), и по выемке (F_в). Площади могут рассчитываться несколькими методами. В курсовом проекте можно применить метод разбивки контура рассматриваемой площади на простые геометрические фигуры (треугольники, трапеции и др.).

Объем земляных работ между двумя смежными поперечными профилями на участке длиной l подсчитывается по формуле 2.4, м 3

где F₁, F₂ − площади сечений на смежных поперечных профилях.

Расчет объема земляных работ ведется отдельно для насыпи и отдельно для выемки.

Для удобства и систематизации подсчетов объема земляных работ- со ставляют ведомость по форме таблицы 2.4.

Пояснительная записка должна содержать характеристику промежуточ-ной станции, обоснование схемы, описание проектируемых элементов, расчеты устройств.

Кроме этого, в пояснительной записке следует описать технологию ра-боты станции.

Конструкции укрепления откосов земляного полотна

Задача по укреплению откосов земляного полотна является важнейшей в дорожном и загородном строительстве.

Специалисты рекомендуют для укрепления откосов купить геосинтетики высокого качества по экономичным ценам в компании GeoSM, специализирующейся на производстве и продажах материалов во всем ассортименте.

Наши материалы для укрепления откосов разработаны по уникальной, запатентованной технологии.

В сферу деятельности ГК GeoSM входит производство и продажа геотекстиля, георешетки и геосетки для откосов под ТМ «Геофлакс».
Оставляя заявку в нашей компании, вы гарантируете себе покупку материала по невысокой стоимости и с оперативной доставкой на свой объект с ближайшего к вашему объекту склада.

Откосы земляного полотна и их назначение

Откосы земляного полотна и их назначение связаны с обеспечением безопасности земляных сооружений. При выборе способов укрепления откосов земляного полотна проектировщики руководствуются рельефными, климатическими и гидрогеологическими характеристиками местности. Для строительства конструкций укрепления откосов земляного полотна проектировщики пользуются научно обоснованными параметрами.

Особенности создания откосов земляного полотна

Наиболее важным фактором, влияющим на выбор методики укрепления конструкции, считается задача по обеспечению устойчивости откосов земляного полотна. Крутизну откосов определяют в соответствии с высотой насыпи и механическими свойствами грунта. Особенности создания откосов земляного полотна связаны с возможными неблагоприятными гидрометеорологическими воздействиями, к примеру, паводками селевого или речного типа.

Варианты укрепления откосов земляного полотна

Уклон откоса должен соответствовать ландшафту окружающей среды и соблюдению экологического равновесия. После расчета прочности обочин выбирают вариант укрепления откосов посредством жесткой, комбинированной или нежесткой конструкции. Выбор варианта зависит от свойств грунтов и крутизны уклона.

Материалы для укрепления откосов земляного полотна

Для укрепления откосов насыпи земляного полотна используется несколько вариантов, от применения бетонных плит до так называемых плетневых заборов или посева трав. Сегодня для укрепления откосов земляного полотна активно пользуются сборно-монолитными конструкциями из синтетических материалов.

Георешетка Геофлакс для откосов

Способствует повышению срока эксплуатации дорожных покрытий, улучшению их устойчивости к внешним нагрузкам, экономии материалов до 25%.

Габионы Геофлакс для откосов

Являются популярным материалом для укрепления откосов. Благодаря использованию габионов справляются с оседающими склонами. К тому же габионы отлично гармонируют с окружающим ландшафтом.

Геоматы Геофлакс для откосов

Обеспечивают противоэрозийную защиту и эффективны при армировании грунтов. Геоматы для склона способствуют восстановлению растительного покрова, и обладают декоративной функцией.

Геосетка Геофлакс для откосов

Геосетка для склона служит для повышения эксплуатационных характеристик и снижения затрат на строительство и ремонт на 45%. Сетка обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформированию.

Геотекстиль Геофлакс для откосов

Геотекстиль для склона обеспечивает до 25% экономии стройматериалов и предназначен для сохранения устойчивости дорожной одежды, предотвращения плывучести и способствует надежному связыванию всей конструкции.

Расчет угла уклона откосов земляного полотна

Расчет уплотнения откосов земляного полотна осуществляется в соответствии с скоростью течение потока и гидрологическим режимом подтопления. Проектирование откосов производится в строгом соответствии с существующими стандартами. Геосинтетические материалы способствуют укреплению ослабленных участков, выполняют дренажную и фильтрующую функцию, а также способствуют улучшению эстетики укрепления откосов земляного полотна. Нам хорошо известно, что для обеспечения надежности откосов необходимо руководствоваться всеми запросами отрасли, существующими стандартами, требованиями заказчиков.

С материалами GeoSM строительство откосов существенно ускоряется, а срок их эксплуатации возрастает. Применение геосинтетики GeoSM рекомендовано профессионалами.

Разбивка поперечного профиля земляного полотна

Разбивка насыпей заключается в установке кольев по их оси. Высота кольев должна быть равна высоте насыпи до низа дорожной одежды с учетом коэффициента до уплотнения грунта в период эксплуатации улицы. На них указывают среднюю рабочую (проектную) отметку дна корыта, т. е. высоту насыпи, составляющую: H_cp = h_нa, где h_н — проектная высота дна корыта относительно поверхности земли по оси насыпи, м; а — запас, вызванный доуплотнением грунта с течением времени, выражаемый в относительных единицах.

Для насыпей, возводимых из скальных и крупнообломочных грунтов, при послойном уплотнении их уплотняющими машинами а =1,03. Если же насыпи возводят из песчаных и глинистых грунтов, то при их уплотнении до К_о = 0,95 а =1,05. В случае уплотнения до К_о= 1 а=1,03. При уплотнении грунтов до К_о >1 а не принимают в расчет. Возможны случаи возведения насыпей из переувлажненных грунтов, когда W_е= = (1,2. 1,3) W_o, где W_о — оптимальная влажность (см. гл. 12), тогда принимают а= 1,02. 1,03. Для насыпей, возводимых из скальных слабо выветривающихся горных пород без уплотнения, а≥ 1,06.

При возведении насыпей из легко выветривающихся пород (аргиллиты, алевролиты, пустая порода угольных шахт), независимо от степени уплотнения, запас на доуплотнение составляет: а≥1,05.

В районах с равнинной местностью расстояние до подошвы (границы) откосов земляного полотна относительно его оси определяют по формулам.

Если земляное полотно проходит в выемке, то границу ее откоса также обозначают колышками, указывая на них соответствующие глубины.

Чтобы более точно заложить подошвы насыпей или верхней бровки откосов выемок, границы земляного полотна обозначают путем зарезания грунта автогрейдером.

Расчет производят на микрокалькуляторах.

Если поперечный профиль косогора сложный, то заложение откосов разбивают с помощью шаблона, уровня и рейки или теодолита, пользуясь соответствующей Инструкцией [16].

При наличии на откосах промежуточных берм или участков с различными уклонами насыпи и выемки разбивают раздельно по их однородным частям (рис. 4.2). Откос насыпи разбивают по углу наклона исходя из рабочей отметки h_н и его заложения d. В этом случае теодолит устанавливают в точке подошвы насыпи и измеряют его высоту σ. По горизонтальному расстоянию d от теодолита до рейки при рабочей отметке hн рассчитывают tgβ₀= h_нd. На вертикальном круге снимают отсчет, равный расчетному углу наклона β₀, и визируют вдоль поперечника на рейку, находящуюся на насыпи.

При отсчете по рейке b=σ высота насыпи будет равна проектной. В случае отсчета b≠σ высоту досыпки Δh определяют как Δh=b— σ.

На крутых косогорах, особенно с неровной поверхностью, нередко применяют ватерпасную рейку длиной 3 м, состоящую из лекала с двумя планками длиной по 0,3—0,4 м, жестко соединенными между собой (рис. 4.3,а). При разбивке заложения низового откоса насыпи производят ватерпасовку вниз от ее оси. В конце участка I длиной, равной B/2+mh_н, измеряют понижение А’О’, равное h₁ (рис. 4.3,6). Затем делают ватерпасовку на участке III (О’А») длиной mh₁ и измеряют понижение точки О» относительно точки О’. Если косогор очень крутой, ватерпасовку производят и на участке III (О»А'») длиной mh₂. При длине участка меньше длины рейки, устанавливают откосное лекало так, чтобы верхняя грань откосной планки проходила через точку А'». Направляя луч по верху откосной планки, находят местоположение граничной точки Л, т. е. место заложения подошвы низового откоса насыпи.

Верховой откос насыпи разбивают ватерпасовкой вверх от оси насыпи. Как и прежде, на расстоянии, равном B/2+mh_н, на местности определяют положение точки А’ с ее превышением над точкой О, равным h₁ (рис. 4.4). Из точки А’ проводят ватерпасовку в обратную сторону на величину l1=mh₁ и находят положение точки А». Разность в отметках этой точки относительно точки А’ составляет h₂. Последующие ватерпасовки сначала проводят на расстоянии l₂=mh₂ до точки А'» и затем снова назад на величину l₃=mh₃ .

Если длина участка меньше длины рейки, то ее отмечают на рейке. Тогда от точки А'» откосное лекало перемещают влево на расстояние, равное l₃. Луч по лекалу укажет точку А, являющуюся границей подошвы верхнего откоса насыпи.

Рис. 4.4. Схема разбивки насыпи вверх от ее оси