Отвод поверхностных вод.
Исправная сеть поверхностных водоотводов в значительной мере гарантирует устойчивость и прочность земляного полотна.
В типовых конструкциях земляного полотна для отвода поверхностных вод предусмотрено устройство водоотводных канав, кюветов, забанкетных и нагорных канав, а земляному полотну придана форма, способствующая беспрепятственному стоку воды с него к водоотводам.
Размеры водоотводных и нагорных канав определяют расчетом в зависимости от притока воды и водопоглощающих свойств грунта. В целях экономии места в стесненных условиях, а также при слабых малоустойчивых оплывающих грунтах вместо открытых канав устраивают водосборные и водоотводные лотки. К устройству лотков прибегают также при осушении земляного полотна поперечными дренажными прорезями или при лечении пучинистых участков земляного полотна врезными утепляющими подушками, когда -нормальной глубины кювета недостаточно для вывода воды из тела земляного полотна, а углубление кювета со срезкой откосов выемки делать нецелесообразно.
Бетонные и железобетонные лотки применяют, как правило, сборные из звеньев и деталей, изготовленных на заводах.
При крутом уклоне местности вдоль пути, когда он превосходит допускаемый уклон дна канавы (0,008), во избежание больших затрат на укрепление ее устраивают участками с уклонами менее 0.008, исключающими размыв откосов и дна канавы. На стыках этих участков, в местах наиболее крутых частей склона устраивают быстротоки, перепады, сбросы (рис. 10).
В местах выхода воды из канав и лотков грунт укрепляют мощением из камня или бетонированием.
Понижение уровня и отвод грунтовых вод.
Земляное полотно может терять свою прочность, устойчивость и деформироваться вследствие того, что близко от его основной площадки, а в выемках еще и вблизи ее откосов залегают грунтовые воды. Чтобы предотвратить насыщение грунтов водой, грунтовые воды отводят в сторону или понижают их горизонт. Для этого вдоль или поперек земляного полотна устраивают дренажи.
Рис. 10. Быстротоки и перепады.
а — бетонный быстроток; б — железобетонный перепад; 1 — мощение камнем; 2 — шпора у входа; 3 — боковые стенки; 4 — водобойный колодец; 5 — водобойная стенка; 6 — выходной лоток; 7 — шпора у выхода
По способу устройства и характеру сбора и отвода грунтовых вод дренажи разделяют на горизонтальные, вертикальные и комбинированные.
Наиболее распространенные на железных дорогах горизонтальные дренажи разделяют на дренажи открытого типа, к которым относят канавы и лотки, дренажи закрытого типа — траншейные с дренажным заполнителем и штольни.
К вертикальным дренажам относят водоспускные и водопоглощающие колодцы для спуска воды в нижележащие пласты дренирующего грунта и колодцы с откачкой воды.
Комбинированные дренажи представляют собой различные сочетания горизонтальных и вертикальных дренажей. Их применяю в тех случаях, когда требуется сложная система дренажных устройств (для осушения крупных оползневых косогоров).
На рис. 11 показан горизонтальный надоткосный дренаж в выемке с оползневыми откосами. Он перехватывает воду в водоносном слое и отводит ее в пониженные места.
Из дренажей траншейного типа наибольшее распространение получили трубчатые подкюветные дренажи, назначение которых заключается в понижении уровня грунтовых вод под основной площадкой земляного полотна (рис. 12). Глубину заложения дренажа определяют с таким расчетом, чтобы линия депрессии грунтовой воды, т. е. устанавливающий ее уровень, понизилась и вышла из толщи промерзающего грунта над ней.
Для быстрого отвода воды вдоль дренажа по его дну укладывают дренажную трубу—дрену. В трубе для проникновения воды из грунта устраивают отверстия.
Рис. 11. Надоткосный дренаж в выемке с оползневыми откосами:
1 — водоносный слой; 2 — суглинок; 3 — дренажный лоток-преградитель; 4 — водонепроницаемая забивка из грунтобетона
Рис. 13. Дренаж с керамзитобетонными трубофильтрами:
а — подкюветный дренаж; б — трубофильтр; 1 — планирующая подсыпка; 2 — трубофильтр; 3 — дренирующий заполнитель; 4 — местный грунт; 5 — дернина
Продольный уклон дну траншеи придают не менее 0,005. На дно траншеи укладывают слой утрамбованного щебня толщиной 10 см, на который в один ряд кладут доски, а на них — дренажную трубу.
Чтобы грунтовая вода стекала в трубу и не увлекала при этом с собой частицы грунта, вокруг трубы делают обратный фильтр. У самой трубы укладывают прогрохоченный щебень или гальку крупного размера (50—70 мм), а затем — более мелкий щебень или гравий с размерами частиц 5—10 мм. Над обратным фильтром укладывают заполнитель—гравий или крупнозернистый песок. Над заполнителем устраивают глиняный замок толщиной 0,2—0,5 м, состоящий из мятой жирной глины с примесью 10— 12% песка. Глиняный замок препятствует проникновению воды из кювета в дренаж. Между глиняным замком и заполнителем укладывают прослойку толщиной 0,1—0,15 м из двух слоев дерна (корнями вверх), мха или торфа.
В последние годы начали применять дренажи с керамзитобетонными трубофильтрами (рис. 13). Пористость бетона при изготовлении трубофильтров достигается применением одноразмерного каменного материала из керамзитового гравия в смеси с ограниченным количеством цемента при отсутствии песка.
Рис. 15. Отвод поверхностной воды со станционных путей:
1 — водопоглощающий колодец; 2 — отвод воды в продольный лоток; 3 — продольный железобетонный лоток; 4 — крышка; 5 — утепление на зиму; 6 — металлическая решетка; 7 — железобетонные кольца со щелями
При схватывании бетонной смеси такого состава в стенках трубы образуются равномерно распределенные крупные поры, через которые в трубу проникает грунтовая вода.
При глубине залегания грунтовых вод от 6 до 10 м дренаж устраивают в виде галереи (рис. 14), выполняющей роль большой дренажной трубы. Размеры галереи должны обеспечивать возможность прохода человека. В стенках галереи делают дренажные отверстия, а за стенками — обратный фильтр.
Для наблюдения за работой дренажей, выполнения работ по их очистке и ремонту устраивают смотровые колодцы. Колодцы служат также и для вентиляции дренажа в летнее время. Их располагают на всех углах поворота дренажа и в местах перепадов, а на остальном протяжении — на расстоянии 50—100 м друг от друга. В трубах между колодцами закладывают гибкую нержавеющую проволоку, к которой привязывают проволочные «ежи» для прочистки труб.
На территории станции устраивают поперечные поверхностные водоотводы в виде междушпальных железобетонных лотков коробчатого сечения. Эти лотки состоят из отдельных блоков различной высоты длиной 1—2 м. Например, выпускают лотки отверстием 0,25 м, высотой 0,2 и 0,3 м. Эти лотки укрывают сверху железобетонными плитами.
Продольные водоотводы на станциях устраиваются в виде канав или междупутных дренажей, а также галерей, в которые вода попадает через водопоглощающие колодцы (рис. 15).