Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


В. ОСАДКИ НАСЫПЕЙ

Оседание свежеотсыпанной насыпи вследствие уплотнения грунта тела насыпи почти полностью зависит от двух условий: от свойств грунта, из которых она отсыпана, и от способов производства строительных работ.

1. Род грунта. Насыпи, отсыпанные из скальных грунтов, не подверженных выветриванию, и из гравия практически не уплотняются, уплотнение чистых песков также очень невелико. В случае применения других грунтов решающим условием является способ отсыпки. Независимо от этого условия оседание насыпи вследствие уплотнения грунтов ее тела обычно возрастает с увеличением содержания в грунте глинистых фракций или органических веществ или тех и других одновременно. Наибольшему оседанию подвержены сильно набухающие при разработке глины.

2. Способы производства строительных работ.

Ожидаемую осадку уплотняющихся с течением времени грунтов можно ограничить укаткой с одновременным регулированием влажности, приближая ее к оптимальной влажности, установленной опытным путем. В насыпях, отсыпаемых разгрузкой грунта сверху, как, иапример, при засыпке труб, при уширении насыпей, а также в насыпях, сооружаемых отсыпкой с головы, естественная величина уплотнения грунта не может быть сколько-нибудь значительно уменьшена в процессе отсыпки, поэтому в таких случаях необходимо применение дополнительного уплотнения. Насыпи, отсыпаемые с применением тяжелых транспортирующих механизмов,тракторных прицепов и скреперов (рис. 1 и 2), а также отсыпаемые поездной возкой с подъемкой пути, обычно хорошо уплотнены и дают небольшую осадку. При наличии сухих грунтов или при строительстве насыпей под тяжелые нагрузки и высокие скорости движения следует производить уплотнение насыпей укаткой с добавочным увлажнением грунта поливкой водой.


3. Запас на осадку. Легче увеличить высоту оседающей насыпи, чем понизить путь. Поэтому никакого запаса насыпям по высоте в расчете на ожидаемую осадку давать не следует, если только эта осадка не определяется известным уже из опыта поведением того же грунта в аналогичных условиях; однако в подобных случаях лучше предусмотреть дополнительное уширение насыпи по верху в тройном размере против ожидаемой осадки вследствие уплотнения.

4. Оседание насыпей по сравнению с выемками. Все сказанное выше относится к оседанию насыпей вследствие уплотнения грунта после окончания их отсыпки. Усадка грунта в период строительства при транспортировке его из выемки в насыпь также зависит от рода грунта и способов производства работ, однако для учета объема земляных работ обычно достаточно в среднем принимать 10% на усадку. Прирост в объеме скального грунта необходимо, по возможности, определять по аналогии с наблюдавшимся приростом такого же грунта в таких же условиях.

Оседание вследствие податливости грунтов основания

1. Известная осадка основания происходит под всеми насыпями, отсыпанными на любых грунтах, за исключением скальных. Она незначительна в песках и гравии. Относительная величина осадки под низкими насыпями обычно больше, чем под высокими.

2. Такие осадки происходят вследствие сжатия и сдвига грунта под насыпью.

3. Осадки этого вида следует предвидеть на болотах, заболоченных низинах и на местности, покрытой водой.

4. В тех случаях, когда ожидаются значительные осадки, особенно осадки вследствие выпирания грунта, необходимо изучить свойства грунтов основания, отбирая пробы с достаточной глубины для разработки способов уменьшения осадок и определения потребного объема насыпи.

5. При правильном производстве строительных работ предупреждают появление таких осадок посадкой насыпи на прочные грунты основания посредством:

а) осадки незаконченной насыпи применением поднасыпных взрывов или размывом слабого грунта струей воды;

б) вырезки слабых грунтов небольшими участками с заменой их доброкачественным грунтом, отсыпая его с головы строящейся насыпи;

в) комбинируя оба эти метода.

6. Существующие железнодорожные насыпи, подвергающиеся осадкам, подлежат тщательному исследованию для определения рациональных мероприятий по их стабилизации.

План линии. Под планом линии понимают горизонтальное трассирование железной дороги с разбивкой на местности прямых и кривых участков. При строительстве новой железной дороги план линии определяется инже- нерами-изыскателями после рекогносцировочных и предварительных изысканий. При рекогносцировочных изысканиях, представляющих собой быстрое обследование местности, обычно определяют: 1) возможность строительства линии; 2) наивыгоднейшее направление трассы; 3) ориентировочный руководящий уклон; 4) ориентировочную строительную стоимость; 5) существующие экономические ресурсы района.


Предварительные изыскания заключаются в топографической съемке, выполняемой обычными геодезическими инструментами. При этом прокладывают первый вариант трассы линии, приближая его к трассе, намеченной при рекогносцировочных изысканиях. Это выполняют наиболее опытные инженеры.

При технических изысканиях прокладывают окончательную трассу линии; для соединения прямых участков линии разбивают кривые и окончательно закрепляют трассу для строительства.

Некоторые из недавно построенных железных дорог проектировались с применением при рекогносцировочных изысканиях аэрофотосъемки. Кроме того, в тех районах, для которых имеются планшеты государственной геологической съемки, до производства окончательных изысканий приближенно устанавливают категории и род грунтов, встречающихся вдоль трассы линии.

Кривые обладают некоторыми нежелательными свойствами, так как они: 1) увеличивают износ пути и подвижного состава; 2) требуют увеличения тягового усилия или уменьшения веса поезда, если только рост сопротивления движению не компенсируется смягчением уклона; 3) требуют более тщательного производства строительных работ и дополнительного ухода при эксплуатации; 4) часто ограничивают возможность применения более мощных локомотивов; 5) увеличивают время хода поездов вследствие ограничения скорости движения; 6) уменьшают степень видимости; 7) увеличивают стоимость сигналов; 8) часто требуют удлинения станционных путей вследствие нежелательности укладки стрелочных переводов с ответвлением во внешнюю сторону кривой; 9) часто требуют увеличения расходов на строительство мостов. Некоторые из этих нежелательных условий невелики по своему значению, однако их необходимо учитывать.

Как бы то ни было, многие работы по смягчению кривых, выполненные железными дорогами в последние годы, исходили в первую очередь из положения, что кривые являются основным препятствием для установления высоких скоростей движения, которые необходимы для сокращения времени хода поездов и создания более выгодной для дороги позиции при ее конкуренции с другими дорогами. Остальные преимущества, которые можно получить путем смягчения кривых, хотя и достаточно серьезны, все же расцениваются как второстепенные. Основные преимущества эксплуатации более пологих кривых заключаются в уменьшении: бокового износа головки наружного рельса и расплющивания головки внутреннего рельса; напряжений в критических сечениях рельса; бокового износа бандажей локомотивов и вагонов; износа шпал под рельсами и в меньшей опасности уширений колеи. Прямые участки пути обладают, кроме перечисленных, и другими преимуществами перед кривыми, включая уменьшение количества рихтовок и перешивок пути и отсутствие необходимости в содержании возвышений наружного рельса.

Хорошее состояние пути в плане является важнейшей составной частью эксплуатационного содержания пути. Плавность хода поездов резко снижается даже при небольших отступлениях в плане. Под воздействием подвижного состава радиус кривых на расстоянии одной четверти их длины от концов уменьшается, а в средней части увеличивается; таким образом, требуется достаточно частое исправление пути в кривых.

Изменение плана линии при переходе из прямой в кривую или из более пологой кривой в более крутую происходит настолько резко, что заметно влияет на условия движения поездов, особенно при высоких скоростях. Это потребовало введения переходных кривых в виде спирали, имеющих двойное назначение: 1) обеспечить плавный переход от прямых участков пути к кривым или между двумя смежными кривыми; 2) обеспечить протяжение пути, на котором производится разгонка возвышения наружного рельса, назначением которого является создание центростремительной силы, противодействующей центробежной силе, развиваемой подвижным составом. Так как уклон разгонки возвышения наружного рельса в кривой принимается постоянным, то длина переходной кривой определяется величиной наибольшего возвышения наружного рельса.

Возвышение наружного рельса в кривых. Величина возвышения наружного рельса в кривых представляет собой разность уровней головок наружного и внутреннего рельсов. Величина возвышения наружного рельса определяется формулой, в которую входят: ширина колеи, квадрат скорости, радиус кривой и ускорение силы тяжести. Большинство железных дорог в последние годы увеличили скорости движения поездов, при этом предварительно были обследованы все кривые на той или иной линии и установлены стандартные возвышения наружного рельса. Вследствие большого разнообразия в существующих на дороге скоростях движения поездов нецелесообразно при установлении возвышения наружного рельса в кривых учитывать нормальные скорости движения всех обращающихся на дороге поездов. Если возвышение наружного рельса установить соответственно скорости наиболее скорого поезда, то поезда, идущие с меньшей скоростью, будут с большей силой давить на внутренний рельс, увеличивая тем самым сопротивление движению и износ рельса. Наоборот, если возвышение наружного рельса установить по скорости более медленных поездов, потребуется ограничить в кривой скорость для более скорых поездов. В качестве компромиссного решения многие железные дороги допускают недостаток возвышения наружного рельса, устанавливая возвышение в 75 мм, при котором равнодействующая сила отклоняется на 152 мм от оси пути, вместо того чтобы проходить посредине между рельсами, как это соответствует возвышению при равновесной скорости. Принятое дорогами возвышение в 75 мм обеспечивает хорошее вписывание в кривую скорых поездов и вместе с тем уменьшает износ внутреннего рельса при проходе поездов с меньшей скоростью.

На основании изучения теоретических основ, определяющих величину возвышения наружного рельса, скорости движения поездов в кривых и применения вертикальных кривых при сопряжении различных элементов профиля, Комитет AREA по пути рекомендовал следующие правила определения величины возвышения наружного рельса в кривых, принятые ранее и вновь одобренные в 1953 г.


Уровень головки внутреннего рельса обычно поддерживается на отметках профиля пути.

В табл. 1 приведены допустимые скорости движения поездов в километрах в час для возвышений, соответствующих равновесной скорости, и для возвышения в 75 мм, установленного с недостатком.

В приведенной выше формуле численный коэффициент установлен при угле наклона пути, определенном при исчислении ширины колеи 1 435 мм. Однако уже после 1953 г., когда указанная формула получила одобрение, AREA произвела дальнейшее изучение условий обеспечения комфорта пассажиров при следовании по кривым, из которого следует, что более точное определение величины наклона пути получится, если определять его на расстоянии между осями поверхностей катания обоих рельсов, равном I 524 мм.

При пересчете численного коэффициента в этом случае приведенная выше формула примет вид: Е =0,0007DV2—3 для возвышения наружного рельса с допустимым недостатком. Необходимость выяснения этого изменения в настоящее время обсуждается. Если оно будет принято, то вычисленные по исправленной формуле скорости движения в кривых и возвышения наружного рельса, приведенные в табл. 1, изменятся. Однако эта таблица приведена ввиду ее несомненной ценности для читателя.

БАРЫКОВА Н.Г., ГЛУЗМАН И.С. АМЕРИКАНСКАЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ — М.: ТРАНСЖЕЛДОРИЗДАТ, 1959.

Экспертиза

на главную