Содержание насыпей.
Откосы насыпей — объект постоянного воздействия сил тяжести и воды. Для восстановления обочин земляного полотна, подъемки просевших мест, очистки канав и предотвращения эрозии, вызываемой дождями, потоками воды и волнами, нужен периодический ремонт. Вопросы эрозии рассматриваются ниже.
Уширение насыпи.
Осадка земляного полотна и эрозия его обочин требуют периодического уширения насыпи для того, чтобы обеспечить достаточную ширину основной площадки земляного полотна, на которую укладывается балластная призма. Работы по восстановлению обочин обычно выполняются значительно раньше, чем исправление пути. Подготовка для восстановления обочин включает в себя удлинение труб (эти работы выполняются во время текущего содержания естественного водоотвода), проверку устойчивости насыпей на слабых основаниях, так как вес новой насыпи может вызвать повреждения. Материалы, используемые для уширения насыпей, должны быть прочными и эрозионностойкими. Пригодный грунт можно взять из соседних выемок при одновременном улучшении водоотвода и планировки откосов выемки. Но непригодный или мокрый материал не должен использоваться в течение некоторого времени.
Растительность и органические вещества должны быть удалены с откоса и основания, на которых должен быть размещен новый материал, чтобы избежать образования возможных поверхностей скольжения, особенно на косогорных насыпях.
Отсыпаемый материал можно перевозить рабочими поездами или скреперами при небольшой дальности возки. В обоих случаях материал должен отсыпаться слоями и уплотняться бульдозером, работающим с головы существующей насыпи.
Существующие материалы на откосе насыпи нарезают уступами и перемешивают с каждым новым слоем для получения хорошей связи. Обочину земляного полотна нужно спланировать однообразно для удаления воды с пути, а окончательный откос отделать с уклоном не круче чем 1:2.
Новый грунт нельзя укладывать под углом естественного откоса — это понижает устойчивость существующего откоса и способствует возникновению быстрой эрозии и осадке нового грунта. Внесение семян и мульчи сразу после завершения отделки откоса уменьшит эрозию и может быть вызвано требованиями охраны окружающей среды.
Повреждение откосов.
Повреждение насыпи:
а — обочины; б, в — основания насыпи
Повреждения обочин и откосов на насыпях часто называют оседаниями, или сплывами. Материал поврежденной насыпи или основания перенапряжен и перемещается в направлении мест, где напряжения ниже. Суммарный объем грунта при таком движении остается постоянным. Но так как полостей, в которые перемещался бы грунт, нет, то движущийся вниз грунт должен в каком-либо месте вдавливаться в другой грунт до тех пор, пока не встретится сжимаемый грунт, например торф. Повреждения насыпи могут быть классифицированы следующим образом:
- из-за слабой основной площадки (рис. а) или слабого материала насыпи (рис. б), выдавливающегося на обочину пути или основание насыпи. Для предотвращения перемещения грунт должен быть в таких местах закреплен;
- из-за слабого материала основания (рис. в), приводящего к повреждению основания. Этот вид перемещения грунта можно устранить различными способами.
Все эти виды перемещений грунта вызываются, главным образом, собственным весом насыпи. Это иллюстрируется возрастающими перемещениями грунта, которые часто обнаруживаются в мокрые сезоны при отсутствии изменений в движении поездов. При этом движение поездов определенным образом влияет на увеличение интенсивности перемещений грунтов, особенно грунтов основной площадки земляного полотна.
В мокрые сезоны в насыпь попадает большое количество воды, которая адсорбируется грунтом насыпи и способствует его перемещению. Так как насыпи по своему составу достаточно однородны, инфильтрация воды из них невозможна.
Для прекращения перемещения грунта нужно устроить бермы, забить шпалы или сваи. В отдельных случаях для стабилизации насыпей целесообразно нагнетание цемента под давлением, золы или извести. Но применение такого способа обработки грунта требует высокоточной техники и технологии, поэтому решение должно принимать специализированным экспертным советом.
Устройство берм.
Цель устройства бермы, присыпаемой к существующей насыпи, — укрепление откоса против возможного смещения или предотвращения выпирания основания. Для этого бермы должны обладать достаточным весом и прочностью.
Бермы используются для стабилизации различных видов повреждений насыпей. Их размеры для каждого участка определяет опытный инженер-грунтовед. Бермы часто могут поддерживаться внешним откосом продольной водоотводной канав с дренажной трубой, установленной для пропуск потока воды.
Верхнюю часть бермы очищают от растительности и мягкого материала, такого, как торф. Материал бермы должен поддаваться хорошем уплотнению. Зернистый материал должен быть достаточно крупным, чтобы препятствовать образованию размывов. Хорошим материалом являете дробленый скальный грунт.
Забивка свай или шпал.
В местах, где нет достаточного пространств для сооружения берм или где вес бермы может вызвать нарушение откоса косогора, забивка свай столбов, кусков рельсов или шпал вертикально вдоль каждой стороны пути, как показано на рисунках, может создавать стабилизирующий эффект Этот способ обычно применяется при стабилизации пути на низких насыпях или в мелких мокрых выемках. Это дорогостоящее мероприятие должно осуществляться только в том случае, когда другие способы стабилизации применить нельзя. Забивка свай (или шпал) имеет то преимущество, что сразу дает положительные результаты. Если забивка свай вызывает подъем основной площадки земляного полотна, то путь нужно выровнять. По отчетным данным, стоимость содержания пути от этого должна уменьшиться более чем на 50% и выгода реализуются в течение многих лет после обработки.
Стабилизация основания забитыми сваями.
Ряд связанных между собой свай образует клетку, поддерживающую нестабильный путь
Для определения необходимой длины сваи или рельса нужны предварительные обследования. Обычно, чем больше глубина нестабильного грунта, тем больше должна быть длина забиваемого элемента. Сваи или другие элементы заглубляют в устойчивый грунт по крайней мере на половину своей длины. Такое требование возникает в связи с тем, что забитые элементы ведут себя как вертикальная консольная удерживающая стена, врезанная в нижележащий прочный грунт вдоль каждой стороны пути. Их обычно забивают вдоль пути на расстоянии 9—15 футов от оси пути. Расстояние между сваями принимают 3— 5 футов. Такое расположение свай (или других элементов) позволяет закрепить обжатый грунт, который не настолько размягчен, чтобы проходить между забитыми сваями. Забиваемые элементы нужно размещать достаточно плотно, чтобы удержать грунт земляного полотна, и в то же время на достаточном расстоянии друг от друга, чтобы избежать разрезания части обочины насыпи. В мокрых нестабильных выемках сваи часто забивают у концов шпал, лежащих в пути, для того чтобы «зажать» путь. Сваи или рельсы забивают для стабилизации пути на косогорных насыпях и там, где мощность нестабильного грунта достигает 10— 15 футов, расположенного под путем с прочным слоем грунта. Забитые сваи или рельсы не обладают достаточной прочностью для того, чтобы оказать сопротивление давлению грунта при глубоко расположенных повреждениях. Широко распространено противоположное мнение, на что указывают наклоненные или сломанные сваи с низовой стороны пути, находящегося на неустойчивой насыпи.
Сваи или рельсы работают намного эффективнее с точки зрения стабилизации пути, если их забить с обеих сторон пути и соединить между собой таким образом, чтобы образовалась клетка. На косогорах одна свая, забитая с верховой стороны, поддерживает две сваи, расположенные с низовой стороны пути. Старые рельсы можно использовать, если соединить их тягами или канатами, пропущенными под путем.