Что такое деформация земляного полотна

Деформации земляного полотна

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

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

Основными видами деформаций земляного полотна являются:

— искажение формы основной площадки;

— сплывы откосов насыпей и выемок;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы ликвидации грунтовых пучин следующие:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При трассировании новых линий скально-обвальные участки следует обходить.

Источник

Деформации земляного полотна

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

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

Основными видами деформаций земляного полотна являются:

— искажение формы основной площадки;

— сплывы откосов насыпей и выемок;

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Способы ликвидации грунтовых пучин следующие:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

При трассировании новых линий скально-обвальные участки следует обходить.

Источник

Что такое деформация земляного полотна

Деформации, повреждения и разрушения

Дефекты являются следствием недоработок при проектировании ЗП, его защитных и укрепительных сооружений, нарушении технологии строительного процесса и временной эксплуатации железнодорожных линий, неудовлетворительного текущего содержания и ремонтов железнодорожного пути.

Деформации ЗП возникают в следующих случаях: при недостаточной несущей способности грунтов, из которых оно сооружено, несоответствии мощности верхнего строения пути (ВСП) нагрузкам от подвижного состава, при недостаточной защите грунтов ЗП от неблагоприятных воздействий климатических и инженерно-геологических факторов.

Классификация наиболее распространенных дефектов и деформаций земляного полотна

Основная площадка ЗП

· Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне

· Весенние пучинные просадки

· Пучинные горбы над «холодным трубопроводом»

· Обрушения крутых откосов выемок в лессовых грунтах

· Размывы откосов контрбанкетов и берм

· Сплывы откосов выемок

· Сплывы откосов насыпей

· Ополpание откосов насыпей

· Сплывы откосных частей насыпей над пересекающими их термотрассами

· Оползание рыхлых отложений по контакту со скальными породами

Тело и основание ЗП

· Оседание насыпи вследствие уплотнения слагающих ее грунтов

· Осадка и расползание насыпей на оттаивающих вечномерзлых грунтах

· Сдвиг (сползание) насыпи или ее низовой части по наклонному основанию

· Смещение насыпи, расположенной на куруме

· Суффиозное разрушение откосных частей ЗП

· Оседание насыпи вследствие уплотнения грунтов основания

· Оседание насыпи вследствие выпирания грунтов основания

· Выпирание грунтов в выемке

· Провалы насыпей на торфяных болотах

· Провалы ЗП на закарстованных территориях

Повреждения ЗП в местах его взаимодействия с инородными конструкциями

· Осадки ОПЗП над трубопроводными пересечениями

· Нарушение отвода поверхностных вод у пассажирских платформ и погрузочно-выгрузочных площадок

· Повреждения приоткосных частей ЗП в местах прокладки кабелей

· Оседание ЗП над шахтными разработками

· Длительное оседание насыпей на подходах к мостам и водопропускным трубам

Повреждения и разрушения ЗП, подверженных неблагоприятным природным воздействиям

Дефекты ЗП при строительстве дополнительных путей

Основные признаки БК:

Причины возникновения БК:

Мероприятия по устранению БК:

Основные признаки балластного ложе:

Причины возникновения балластного ложе:

Контакт балластных материалов и глинистых грунтов

Мероприятия по ликвидации балластного ложе

Основные признаки БМ:

Причины возникновения БМ:

Мероприятия по ликвидации БМ:

Построечный поперечный профиль

Выпирание грунта из-за образования балластного мешка

Контакт балластных материалов и глинистых грунтов

Основные признаки БГ:

Причины возникновения БГ:

Контакт балластных материалов и глинистых грунтов

Мероприятия по ликвидации балластного гнезда

Отмостка откоса для выпуска воды из прорези

Расстояние от верха балластной призмы до дна

Поперечные дренажные прорези закладывают на глубину не менее чем на 0,2 м ниже дна балластного ложа, балластного мешка, балластного гнезда.

По дну прорезей придают уклон в насыпях не менее 0,1 м, а в выемках 0,05 для отвода воды.

Термокарстовые понижения и провалы на мари и земляном полотне

Мероприятия по ликвидации:

Термокарстовое понижение у подошвы откоса насыпи

Верхняя граница вечной мерзлоты

Определение пучин и их разновидность

По характеру искажения положения рельсовых нитей пучины делят на:

Пучины в зависимости от местоположения пучинообразующего слоя делятся на балластные и грунтовые.

Зимнее положение пути

Летнее положение пути

Грунтовые пучины делятся на 3 вида:

1. 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 т.д.

2. Пучины, образующиеся при промерзании грунтов всей замерзающей зоны и растущие до конца зимы.

3. Пучины, появляющиеся при промерзании грунтов нижней части замерзающие зоны и растущие в течение второй половины зимы. Эти пучины характерны для участков, где слой старых балластных материалов под балластной призмой имеет большую толщину.

Причины грунтовых пучин

Причиной грунтовых пучин является замерзание воды в грунтах и увеличения объема в дренирующих грунтах на 9 %. В пучащих грунтах (супеси, суглинки, глины) объем вспучивания грунта увеличивается в 2 раза по сравнению с дренирующими грунтами. Это связано с тем, что в процессе замерзания влажность пучащих грунтов увеличивается в 2 раза за счет подсасывания воды из нижних слоев. Таким образом, чем толще слой пучащего грунта, тем больше высота пучинного горба в данном месте.

Способы ликвидации грунтовых пучин

Первая группа способов ликвидации грунтовых пучин

Первая группа этих способов состоит в том, чтобы пучащий грунт, расположенный под основную площадку земляного полотна вывести из зоны промерзания. Для этого осуществляют подъемку пути либо на балласт, либо на противопучинную подушку, а затем на балласт. В этом случае имеется возможность сохранить существующий балластный слой, механизировать работы по ликвидации пучин.

Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин

Вторая группа способов ликвидации грунтовых пучин связана с осушением пучащих грунтов. Осушение грунтов на пучинистых участках должен обеспечить перехват дренажными сооружениями водоносного горизонта, питающего грунты, или понизить уровень грунтовых вод, выводя капиллярную зону из зоны промерзания. В основном используют подкюветные или закюветные дренажи.

Третья группа способов ликвидации грунтовых пучин

К третьей группе способов ликвидации пучин относят замену пучащего грунта дренирующим.

Четвертая группа способов ликвидации грунтовых пучин

Балластные пучины образуются при наличии углублений в основной площадке ЗП, загрязненного балластного слоя, запущенности кюветов, лотков и водоотводных канав. Они появляются сразу с наступлением морозов и достигают высоты 20-40 мм. В начале весны балластные пучины быстро спадают.

Борьба с балластными пучинами сводится к очистке щебеночного и замене песчано-гравийного загрязненного балласта, срезке обочин, осушению балластных корыт и лож, подъемке пути на балласт при достаточной его толщине, устранению неровностей основной площадки, сложенной глинистыми грунтами.

Источник