Глава 1
ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО
§ 1. Назначение земляного полотна и требования к нему
Земляное полотно представляет собой грунтовое сооружение, полученное срезкой части земной поверхности в повышенных и досыпкой в пониженных местах до проектного уровня.
Земляное полотно предназначено для прокладки железнодорожного пути в заданном проектном положении и для восприятия силовых нагрузок от подвижного состава.
К земляному полотну предъявляются следующие основные требования:
постоянная надежная его устойчивость в плане и в профиле;
прочность в любых погодных условиях при установленной нагрузке для подвижного состава; долговечность.
Прочность, устойчивость и долговечность земляного полотна зависят от качества проектирования, строительства и условий эксплуатации земляного полотна.
Недостатки проектирования, приводящие к нарушению прочности и устойчивости земляного полотна, в большинстве случаев сводятся к неполному учету в процессе изысканий в районе постройки железной дороги гидрогеологических факторов, в том числе таких, как устойчивость обводненных косогоров, на которых возводятся насыпи, залегание грунтовых вод, вызывающих пучение грунта выемки или обрушение ее откосов. При проектировании важно обеспечить незатопляемость земляного полотна, защиту его от размыва, провалов, обвалов, сползания.
В результате нарушения технических требований при строительстве земляного полотна оно может получить следующие повреждения и деформации: излишнюю осадку вследствие недостаточного уплотнения, местные просадки в результате неоднородной плотности грунтов, расползание в результате попадания мерзлых комьев, обрушение откосов и др.
В процессе эксплуатации земляное полотно может получать повреждения и деформации в результате несвоевременной и неполной очистки водоотводных устройств и ремонта водоотводных лотков и дренажей, несвоевременного восстановления поврежденных укреплений земляного полотна, отложения грязного балласта на обочинах, плохого отвода воды от балластной призмы и с территории станционных площадок, отсутствия надзора за состоянием земляного полотна, а также при изменении условии, для которых было запроектировано земляное полотно (подтопление водохранилищем, подземные выработки и т. д.).
§ 2. Грунты, применяемые для возведения земляного полотна
Грунт — обобщенное наименование горных пород, являющихся основанием сооружений или материалом для земляных сооружений.
Грунты, используемые в качестве оснований сооружений или материала для земляных сооружений, подразделяются на следующие основные группы: скальные и полускальные (твердые грунты) — изверженные и осадочные породы с жесткой связью между зернами (спаянные и сцементированные), залегающие в виде сплошного массива или трещиноватого слоя (граниты, плотный известняк и др.); крупнообломочные—несцементированные грунты, содержащие более 50% обломков пород (галечные и щебеночные группы с размером зерен 100—10 мм); гравийные — грунты, состоящие из несцементированных окатанных зерен с размерами 10—2 мм в поперечнике; песчаные — сыпучие в сухом состоянии, не обладающие свойством пластичности. Песчаные грунты с размерами зерен 2—0,5 мм называют крупнозернистыми песками, с размерами зерен 0,5—0,25 мм — среднезернистыми и с размерами зерен 0,25—0,05 мм — мелкозернистыми; глинистые — связные пластичные (глины, суглинки и др.), размер их частиц не менее 0,005 мм; пылеватые с размером частиц 0,05—0,005 мм. Наиболее распространенные природные песчаные, гравийные и глинистые грунты состоят из смеси указанных выше грунтов.
Кроме указанных грунтов, при сооружении и эксплуатации земляного полотна встречаются лёссовые, торфяные и др.
Грунты для сооружения земляного полотна, которые пропускают через себя воду, не разрушаясь и не теряя своей прочности при этом, называют дренирующими, а грунты, не пропускающие воду или поглощающие ее, — недренирующими. К дренирующим грунтам относятся крупнообломочные, гравийные, крупно- и среднезернистые пески; мелкозернистые пески с большой примесью пылеватых частиц относятся к слабодренирующим, а глинистые грунты — к недренирующим. Глинистые грунты способны насыщаться водой, в результате чего они могут расползаться и резко снижать сопротивляемость сдвигу. Такие грунты называются слабыми. Грунты какой-либо одной группы в общей массе называются однородными, а если общая масса грунта состоит из двух и более групп — разнородными.
Рис. 1. Поперечные профили земляного полотна на косогоре: а — полунасыпь; б — полувыемка; в — полунасыпь-полувыемка
Рис. 2. Типовой нормальный поперечный профиль насыпи высотой 6—12 м
Рис. 3. Форма основной площадки насыпи на двухпутном участке
Рис. 4. Типовой нормальный поперечный профиль выемки
