Устройство и содержание жд пути - Поперечные профили земляного полотна

§ 6. ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Поперечным профилем земляного полотна называется его поперечный разрез плоскостью, перпендикулярной к продольной оси земляного полотна.
В большинстве случаев земляное полотно строят по типовым поперечным профилям. Однако иногда, при особых условиях, например при переходе насыпью через водоемы или устройстве ее на болотах, при высоте насыпи или глубине выемки более 12 м и в других сложных случаях, земляное полотно устраивают по индивидуальным поперечным профилям, отличным от типовых.
Типовые поперечные профийи земляного полотна делятся на нормальные и специальные. По типовым нормальным поперечным профилям, предназначенным для обыкновенных грунтов (глинистых, суглинистых и супесчаных), земляное полотно строят повсеместно. По типовым специальным поперечным профилям строят земляное полотно в определенных районах; они предназначены для таких грунтов, как скала, лёсс, песок. Типовой нормальный поперечный профиль насыпи высотой до 6 м изображен на рис. 11.
Ширина основной площадки земляного полотна на прямых участках действующих однопутных железнодорожных линий должна быть не менее 5,5 м, а на двухпутных линиях — не менее 9,6 м. При скалистых грунтах допускается уменьшение ширины основной площадки, однако, она не должна быть меньше 5 м на однопутных участках и менее 9,1 м на двухпутных.
На вновь строящихся железных дорогах ширина основной площадки земляного полотна на прямых участках, а также на кривых, радиус которых больше 2 000 м, принимается по табл. 2.

Таблица 2
Ширина основной площадки земляного полотна

Ширину основной площадки земляного полотна однопутных железных дорог III категории, которые в перспективе не будут переустраиваться в железные дороги II категории, допускается уменьшать: обыкновенных грунтах до 5,0 м, в скальных грунтах до 4,6 м.
На кривых участках основная площадка земляного полотна уширяется: на железных дорогах I и II категорий при радиусе кривой от 2 000 до 1 000 м и на железных дорогах III категории при радиусе кривой менее 1 500 м на 20 см; на железных дорогах I и II категорий при радиусе кривой менее 1 000 м — на 30 см. Такое уширение основной площадки земляного полотна вызывается необходимостью иметь на кривой большую, чем на прямой, толщину балластного слоя для повышения наружной рельсовой нити при одновременном сохранении ширины обочины не менее 40 см (см. поперечные профили балластной призмы на стр. 92).

Рис. 11. Типовой нормальный поперечный профиль насыпи до 6 м

На двухпутных участках основная площадка земляного полотна в пределах кривых, кроме того, уширяется в связи с увеличением междупутья. Это дополнительное уширение основной площадки, необходимое для соблюдения габарита на кривых между проходящими поездами, приведено в табл. 3. Переход от увеличенной ширины основной площадки к нормальной делается постепенно в пределах переходной кривой.

Таблица 3
Уширение междупутий на кривых

Рис. 12. Поперечный профиль основной площадки земляного полотна на станциях:
а — односкатный; б —двускатный; в — пилообразный

На станциях, где, кроме главных, имеются и станционные пути, основную площадку земляного полотна делают значительно шире. В связи с этим, в зависимости от местных условий, поверхности основной площадки земляного полотна придают односторонний или двусторонний уклон. Иногда, при очень широкой площадке, ее поверхности придают пилообразный профиль (рис. 12). Тогда в пониженных междупутьях устраивают продольные водоотводы.

Рис. 13. Типовой нормальный поперечный профиль насыпи до 12 м из обыкновенных грунтов
Откосы насыпей из гравия, гальки, дресвы, щебня, крупного и среднезернистого песка при высоте до 10 м устраивают полуторные, т. е. крутизной 1 : 1,5.
Откосы насыпей из прочих грунтов при высоте до 6 м устраивают также полуторные. При большей высоте откосам нижней части насыпи придают крутизну 1 : 1,75 (рис. 13).

Откосам насыпи из мелкого (до 25 см) камня слабовыветривающихся пород придают крутизну: при высоте насыпи до 6 м — 1 : 1,3; при большей высоте насыпи— 1:1,5. В местностях, где земляное полотно подвержено снежным заносам, минимальная высота насыпи определяется в зависимости от условий заносимости и высоты снежного покрова, но она не должна быть меньше 0,6 м.
За подошвой откоса насыпи располагается берма шириной не менее 2 м, причем со стороны будущей присыпки насыпи под второй путь ширина бермы увеличивается не менее чем на 4,1 м, так, чтобы ширина ее составляла не менее 6,1 м. Бермам придают поперечный уклон в сторону от насыпи крутизной от 0,02 до 0,04.
В зависимости от характера местности с одной или с обеих сторон насыпи устраивают водоотводные канавы. Если местность имеет явно выраженный поперечный уклон, то водоотводную канаву можно делать лишь с одной стороны — с нагорной, при отсутствии уклона их устраивают с обеих сторон. Если насыпь отсыпают из резервов, то откосы резервов делают крутизной 1 : 1,5 со стороны пути и не круче 1 : 1 со стороны поля.
Глубина и ширина резервов устанавливаются в зависимости от высоты насыпи. Дну резерва придают односторонний поперечный уклон в сторону поля, если ширина его по дну не превышает 10 м. При большей ширине резерва его дну придают двусторонний уклон к середине. Поперечный уклон делают от 0,02 до 0,04.
Канавы для отвода воды при наличии резервов не устраивают.
В местностях с неровной поверхностью иногда приходится прокладывать железнодорожную линию по склону холма при значительном поперечном уклоне. Основание насыпи при поперечном уклоне от 1/5 до 1/3 обрабатывается уступами, которые предохраняют ее от сползания. При меньшей крутизне косогора можно ограничиться перепахиванием основания. При поперечном уклоне местности больше 1/3 принимают специальные меры против сползания насыпи по косогору. В этом случае земляное полотно устраивают по индивидуальному проекту.
Насыпи на поймах рек возводят такой высоты, при которой их бровка возвышалась бы над наивысшим горизонтом высокой воды с учетом величины подпора и высоты волны и прибоя не менее чем на 0,5 м. При пересечении больших рек высокие насыпи, как правило, отсыпают с бермами (контрбанкетами). Бермы делают на 0,5 м выше горизонта высокой воды с учетом подпора и высоты волны с набегом; их ширину устанавливают расчетом, но она не должна быть меньше 2 м. Поверхность бермы планируют с уклоном в 0,03 в сторону от полотна.
У насыпей, вдоль которых наблюдаются значительные скорости течения воды при спаде, устраивают траверсы (поперечные дамбы). Размеры траверсов и другие сведения о них приведены в § 10 «Регуляционные сооружения».
При продолжительном периоде паводка через пойменную насыпь устанавливается фильтрационный поток, т. е. вода начинает через болото, то оно пересекается в наиболее узком и в то же время неглубоком месте. Высота насыпи на болоте после ее осадки должна быть, считая от поверхности болота, не менее 0,8 м, если торф из-под насыпи удален, и не менее 1,2 м, если под насыпью оставлен торф. На затопляемом болоте бровку насыпи делают выше горизонта воды не менее чем на 1 м. Водоотводные канавы у таких насыпей устраивают с обеих сторон на расстоянии не меньше 2 м от подошвы откоса.
На болоте, заполненном плотным торфом, насыпи высотой больше 3 м возводят без выторфовывания болота, а насыпи до 3 м с частичной вырезкой торфа. В этом случае траншея под насыпь разрабатывается: понизу — на ширину основной площадки, поверху — на ширину насыпи на уровне поверхности болота (рис. 15). Глубина траншеи назначается по табл. 4.
Если вследствие необходимости приходится трассировать линию проходить через тело насыпи с верховой стороны в низовую сторону. Фильтрационный поток при выходе из насыпи с низовой стороны может выносить частицы грунта и снижать ее устойчивость. Наиболее неблагоприятным моментом является спад воды, когда фильтрация ее из насыпи происходит через оба откоса. Для предотвращения выноса частиц грунта и сползания его при выходе воды из тела насыпи на ее откосах устраивают фильтрующие пригрузки с бермами (рис. 14). При продолжительных паводках, когда через насыпь ежегодно устанавливается водный поток с верховой стороны в низовую, нижнюю часть насыпи иногда устраивают из каменной наброски. Такие насыпи называют фильтрующими; иногда их делают вместо малых искусственных сооружений.
Насыпи на болотах строят по специальным профилям.

Таблица 4
Глубина выторфовывания болота, заполненного плотным торфом

Рис. 15. Поперечный профиль насыпи высотой до 3 м на болоте, заполненном плотным торфом

На болотах, заполненных торфом неустойчивой консистенции, основание насыпи опускается на минеральное дно, если глубина болота не превышает 3 м. При большей глубине болота насыпь погружается в него не менее чем на 3 м. В этом случае основанием насыпи могут служить болотные образования. Для ускорения выдавливания слабого торфа верхний растительно-корневой покров под насыпью срезают на ширину 4 м. Кроме того, с обеих сторон насыпи устраивают канавы-торфоприемники глубиной 1 м, шириной 2 м.

Рис. 16. Поперечный профиль насыпи высотой до 12 м на болоте, заполненном водой

Таблица 5
Крутизна откосов подводной части насыпи на болоте

 На болотах, заполненных илом и водой, насыпи погружают на минеральное дно (рис. 16). Крутизна откосов подводной части насыпи из дренирующего грунта назначается по табл. 5.

Типовой нормальный поперечный профиль выемки изображен на рис. 17.
В выемке с обеих сторон основной площадки делают кюветы. В песчаных грунтах, обеспечивающих полное впитывание выпадающих осадков, кюветы можно не устраивать. Откос кювета со стороны пути делают крутизной 1 : 1. С противоположной стороны откос кювета является продолжением откоса выемки и почти всегда имеет одинаковую с ним крутизну. Откосы выемок в глинистых, суглинистых, супесчаных и песчаных грунтах однородного напластования устраивают крутизной 1 : 1,5; вместо кюветов в выемках иногда устраивают лотки.
Кавальеры отсыпают с нагорной стороны выемки. Однако при больших уклонах местности (свыше 1/5) кавальеры отсыпают и с низовой стороны, причем в этом случае у них через каждые 50 — 100 м устраивают разрывы в 1 м. Такие разрывы необходимы, чтобы вода, которая может собираться между выемкой и кавальером, уходила через эти разрывы от выемки по косогору вниз. У глубоких выемок кавальеры отсыпают с обеих сторон. На всех раздельных пунктах, а также около переездов и путевых зданий отсыпка кавальеров запрещена. Разрыв кавальеров у переезда по ширине делают равным шестикратной ширине переезда.
Грунт из выемки укладывают на таком расстоянии, при котором подошва кавальера находилась бы не ближе 5 м от бровки выемки. Со стороны укладки в будущем второго пути это минимальное расстояние до подошвы кавальера должно отмеряться от бровки будущего откоса выемки.
Верхней части кавальера придают поперечный уклон 0,02 в полевую сторону. Откосы кавальеров делают полуторной крутизны.
При отсыпке банкета между банкетом и бровкой откоса выемки оставляют промежуток в 1 м. За банкетом, перед кавальером, на расстоянии 0,5 м от него устраивают банкетную канаву для отвода воды, собирающейся на полосе между выемкой и кавальером и с путевого откоса кавальера. Банкетную канаву устраивают глубиной и шириной по дну 30 см с откосами 1 : 1 и продольным уклоном не менее 0,005.
За кавальером на расстоянии от 1 до 5 м устраивают нагорную канаву. Она должна вмещать всю воду, которая стекает с полей к кавальеру.

Незащищенные выемки глубиной до 8,5 м в зимнее время заносятся снегом. Особенно быстро заносятся выемки глубиной до 2 м, поэтому их устраивали по специальному профилю с пологими откосами. Такая выемка называется раскрытой (рис. 17а). Бровка ее откоса располагается на расстоянии 10 м от оси ближайшего к откосу пути. При метели с ветром поперечного направления часть снежинок, взвешенных в воздухе, не задерживается на пологих откосах раскрытой выемки, а выносится за ее пределы. Устройство кавальеров у раскрытых выемок было запрещено, так как кавальеры лишали бы раскрытую выемку ее преимущества, заключающегося в меньшей заносимости снегом. В настоящее время раскрытые выемки не устраивают, так как они все же заносятся снегом и требуют ограждения.

Рис. 17а. Профиль раскрытой выемки

Рис. 18. Поперечный профиль выемки в слабовыветривающейся скале
Рис. 19. Поперечный профиль выемки в легковыветривающихся скальных грунтах

Поперечный профиль выемки в скальных грунтах имеет существенные отличия от типового нормального профиля выемки. Скала, с одной стороны, трудно поддается обработке, с другой, — способна держать отвесные откосы. Поэтому в скальных, слабовыветривающихся грунтах, при отсутствии наклона пластов в сторону полотна, откосам выемки придают крутизну 1:0,1. Кюветов, углубленных ниже основания балластной призмы, в таких выемках не делают. Основной площадке по возможности придают в поперечном направлении горизонтальное положение и на расстоянии 1,9 м от ее оси с обеих сторон укладывают каменные бордюры, между которыми помещается балластный слой. Ширина укладываемых бордюров равна 0,3 м, высота их также равна 0,3 м. Бордюр и откос выемки создают каменный лоток для отвода воды из выемки.

Рис. 20. Поперечный профиль полунасыпи

На рис. 18 показан поперечный профиль выемки в слабовыветривающейся скале. Для укрытия людей, работающих на пути, и съемных механизмов с обеих сторон такой выемки устраивают в шахматном порядке камеры и ниши. Ниши отличаются от камер меньшими размерами; их устраивают через каждые 50 м, а камеры через каждые 300 м.
В прочих легковыветривающихся скальных грунтах откосам выемки придают крутизну от 1 :0,2 до 1 : 1,5 в зависимости от свойств грунта, характера напластований и высоты откоса. Кюветы часто делают в форме лотка. В связи с тем что выветренные откосы могут осыпаться и из них могут выпадать отдельные крупные камни, за кюветом выемки устраивают полки, где и откладываются осыпи откоса до очередной очистки. Полки делают шириной от 1 до 2 м (рис. 19).
Выемки в лёсс ах устраивают так же, как и в скальных слабовыветривающихся грунтах, с откосами крутизной 1 : 0,1. Однако в лёссах выемки делают более широкими, так как разработка их нетрудна. Лёссом называют породу, близкую по механическому составу к пылеватым суглинкам и супесям. Основную массу его составляет пыль; частицы крупнее 0,25 мм почти отсутствуют. Одной из характерных особенностей лёсса является способность удерживать вертикальные откосы, но только в сухом состоянии. Поэтому перед устройством выемки в лёссе необходимо заранее подготовить водоотводы, которые исключили бы попадание воды на откосы выемки.

Рис. 21. Поперечный профиль полувыемки
На косогорных участках не всегда удается устроить насыпь или выемку. В ряде случаев приходится устраивать полунасыпи, полувыемки или полунасыпи-полувыемки. Поперечные профили их даны на рис. 20—22.
Полунасыпь (рис. 20) имеет лишь один откос. С противоположной нагорной стороны устраивают берму и водоотводную канаву. Основание полунасыпи, так же как основание насыпи, расположенной на косогоре, обрабатывают в зависимости от наклона местности; при крутизне меньше 1/5 оно перепахивается, при крутизне от 1/5 до 1/3 оно обрабатывается уступами.
Полувыемка (рис. 21) имеет один откос и соответственно один кювет с нагорной стороны. Полунасыпь-полувыемка (рис. 22) имеет с одной стороны откос выемки с кюветом, с другой — откос насыпи, причем основание под этой частью полунасыпи-полувыемки обрабатывается так же, как и основание полунасыпи.
Иногда бывает необходимо проверить крутизну существующего откоса; для этого пользуются рейкой с уровнем и рулеткой.
При измерении один конец рейки кладут на откос, а другой удерживают рукой. Горизонтальное положение рейке придают с помощью уровня. Высота откоса измеряется по вертикали от конца рейки, удерживаемого рукой (рис. 23). Такие измерения надо сделать по всей высоте откоса. Его крутизна определяется делением полной высоты на все заложение откоса. Предположим, что рейка длиной в 2 м укладывалась на откосе трижды и везде высота, измеренная рулеткой, оказывалась равной 1,33 м.

Рис. 22. Поперечный профиль полунасыпи- полувыемки
Определим крутизну откоса


Рис. 23. Измерение крутизны откоса
Чтобы в числителе была единица, необходимо числитель и знаменатель полученной дроби разделить на 4. Разделив, получим или 1 : 1,5, т. е. в примере измеренный откос полуторный.