Применение геотекстиля в дорожном строительстве

 

Геотекстиль – экологичный материал. Он не подвержен гниению, успешно сопротивляется прорастанию корней, воздействию насекомых и грызунов, плесени и грибков. Благодаря его структуре обеспечиваются отличные фильтрующие и прочностные свойства. За счет большого (до 45 процентов) удлинения при разрыве локальные повреждения не становятся причиной полного разрушения материала. Фильтрующая способность, которая также обусловлена специфической структурой, не допускает внедрения частиц земли в поры материала, что обеспечивает неплохую устойчивость даже при сильном вибрационном воздействии.

Хорошая сопротивляемость прокалыванию и раздиру является особенно ценной при укладке, во время которой обычно не возникает серьезных трудностей. Благодаря небольшим размерам рулонов полотна происходит значительное снижение расходов на транспортировку геотекстиля, трудовых затрат. Даже при применении в сырых условиях вес полотна не меняется, ведь оно не впитывает воду. Температурный диапазон, в котором допускается использование геотекстильного полотна, достаточно широк (от -60 до +110 градусов).

Применение этого стройматериала в дорожном строительстве исключает возможность заливания насыпных материалов грунтовыми частицами. В итоге насыпной материал сохраняет свою функцию, заключающуюся в распределении нагрузки. В процессе выполнения строительных работ геотекстиль предотвращает неравномерное проникновение насыпного материала в грунт. Результат – сокращение расхода стройматериала. На слабонесущих, мягких грунтах геотекстильное полотно образует армирующий слой. Материал создает препятствия деформации дорожной одежды и разрушению откосов.

Строительство железной дороги также не обходится без применения геотекстиля. Он образует разделительный, фильтрационный слой, предотвращающий заливание земляного полотна. При устройстве дренажа материал применяется как фильтр, расположенный между дренажным заполнителем и самим грунтом. Он позволяет воде проходить в дрены без каких-либо препятствий.

Традиционное применение геотекстильного материала это строительство дорог, при котором выполняются функции разделения и армирования основания земельного полотна, а значит, достигается повышение стабильности и устойчивости ядра насыпи. Также применив укладку геотекстиля, достигается результат препятствования образованию колеи, проседания дорожного полотна, образуется равномерная осадка и немаловажное увеличение несущей способности дорожных конструкций.

 

 

Дорожный водоотвод

 

Для предохранения земляного полотна от увлажнения поверхностными и грунтовыми водами (рис. 7.1) и обес­печения его устойчивости и прочности предусматривают: придание поперечного уклона проезжей части, обочинам и откосам земляного полотна для отвода воды с поверх­ности проезжей части дороги; устройство боковых, водо­отводных и нагорных канав для отвода поверхностных вод; возведение земляного полотна на соответствующую высоту, обеспечивающую поднятие его поверхности над уровнем поверхностных или грунтовых вод; устройство изолирующих (капилляропрерывающих и водонепрони­цаемых) прослоек в верхней части земляного полотна для предохранения дорожной одежды от увлажнения ее грунтовыми водами; устройство дренажей для отвода или понижения уровня грунтовых вод.

Рис.7.1 Источники увлажнения земляного полотна:

1 - длительно застаивающаяся поверхностная вода; 2 - атмосферные осадки; 3 - парообразная и пленочная вода; 4 - капиллярная вода

Совокупность сооружений, обеспечивающих сбор, за­держание и отвод воды от земляного полотна, а также пропуск ее через земляное полотно составляет систему дорожного водоотвода.

Для обеспечения быстрого отвода поверхностных вод за пределы земляного полотна необходимо проезжей час­ти придать поперечный уклон 15—4О%о в зависимости от вида покрытий, а грунтовым обочинам 30—6О%о в за­висимости от типа укрепления. Для отвода воды, стекаю­щей с поверхности дороги и прилегающей к ней местно­сти, во всех случаях в выемках и насыпях высотой до 0,6 м устраивают боковые канавы (кюветы). При неудов­летворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапецеидальное сечение шириной по дну 0,4 м и глубиной до 1 м. При обес­печенном стоке поверхностных вод боковые канавы устраивают в виде треугольных лотков глубиной не менее 0,3 м.

В качестве водосборного и водоотводного сооружений могут быть использованы и придорожные резервы с поперечным уклоном в сторону от доро­ги 20—30%о и продольным для стока воды.

Для выпуска воды из боковых канав (кюветов) или резервов в пониженные места (испарительные бассейны, водопоглощающие колодцы и др.) через 150—500 м устраивают водоотводные канавы. Водоотводным кана­вам придают трапецеидальное сечение, размеры которо­го устанавливают по сечению канав.

Для перехвата воды, стекающей по косогору к доро­ге, и для отвода ее к ближайшим искусственным соору­жениям и в пониженные места рельефа устраивают на­горные канавы, размеры которых устанав­ливают гидравлическим расчетом.

Наименьший продольный уклон канав принимают равным 3%о в песчаных и 5%о в глинистых грунтах. Если по местным условиям нельзя избежать значительных уклонов и больших скоростей течения воды, откосы и дно канав необходимо укреплять щебнем совместно с посе­вом многолетних трав, торкретбетоном, сборными бетон­ными плитами, монолитным бетоном, асфальтобетоном, грунтом, обработанным вяжущими материалами. Тип укрепления канав (кюветов) принимают в зависимости от скорости течения воды в них.

Для защиты земляного полотна от воздействия грун­товых вод служат специальные устройства. К ним относятся водонепроницаемые и капилляропрерывающие прослойки, которые применяют в случаях не­достаточного возвышения низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод (рис. 7.2).

Рис. 7.2 Схема устройства капилляропрерывающей прослойки:

а - из минеральных материалов; б - из нетканых синтетических материалов (НСМ);

1 - дорожная одежда; 2 - грунт земляного полотна; 3 - капилляропрерывающая прослойка

Водонепроницаемые прослойки (рис 7.2) устраивают на всю ширину земляного полотна с попе­речным уклоном 30% о в сторону бровок, а при большой ширине земляного полотна и водонепроницаемых одеж­дах допускается применение замкнутых прослоек (толь­ко на ширину проезжей части). Прослойки закладывают на 20 см выше возможного наивысшего уровня грунто­вых вод. При насыпях высотой более 1 м в южных райо­нах и в III дорожно-климатической зоне прослойки рас­полагают на глубине 0,6—0,8 м, в северных районах и во II зоне — на глубине 0,8—1,0 м, считая ее от бровки.

Прослойки устраивают из местных супесчаных или пес­чаных грунтов, обработанных органическими вяжущими материалами, толщиной слоя до 4 см, из синтетической
пленки, гидроизола, рубероида, асфальтобетонной смеси. Капилляропрерывающие прослойки создают преграду для подъема капиллярной воды.

Их устраивают из гравия, щебня, гравелистого песка на всю ширину земляного полотна с поперечным уклоном 30% о в сторону бровок, толщиной в среднем 15—20 см и глубиной заложения в зависимости от дорожно-климатической зоны. В настоящее время находят широкое применение капилляропрерывающие слои из нетканых синтетических материалов. Снизу и сверху капилляропрерывающей прослойки располагают противозаиливающие слои толщиной 3—5 см из топочных шла­ков, чистых каменных высевок, отходов асбестовой промышленности (серпентениты), торфа с малой зольно­стью и других местных мате­риалов, обладающих требуе­мыми свойствами.

Для понижения уровня или перехвата и отвода грунтовых вод при их высо­ком залегании устраивают дренажи.

Перехватывающий (откосный) дренаж для перехвата и отвода грунтовых вод устраивают для предохранения откосов выемки от сползания при пересечении ею водоносного слоя. Конструкция дренажа (рис) включает основ­ной элемент — дренажную трубу, укладываемую на по­душку из слоя уплотненного щебня или гравия толщиной 5 см (при возможности углубления дренажа в водоупорный слой на 0,2—0,5 м) или на подушку из гравийно-щебеночной смеси, уложен­ной па слой песка толщиной 10 см или бетонную подуш­ку (при невозможности заглубления дренажа в водо­упорный слон).

Для предотвращения просачивания воды в сторону выемки вдоль внутренней стенки траншеи устраивают водонепроницаемый экран из уплотненной глины или рулонных изолирующих материалов (гидроизол, синтетическая пленка и др.) В качестве дренажных труб применяют керамические, асбоцементные, пластмассовые трубы. Вместо трубофильтров применяют и перфорированные синтетические трубы. Внутренний диаметр труб 50—300 мм, а длина зависит от их типа и массы.

Дренажные трубы засыпают одноразмерным щебнем или гравием фракций 40—70 и 5—10 мм, толщиной до 40 см. Обсыпка из этих материалов может быть заменена обертыванием труб или их стыков стеклотканью, стекловолокном или нетканым синтетическим материалом типа «дорнит». Остальную часть траншеи до уровня грун­товых вод заполняют средним или крупным песком. Для предохранения дренажа от засорения на песок уклады­вают два слоя дерна (корнями вверх) или обрабатывают грунт битумом из расчета 4—5 л/м2.

Верхнюю часть траншеи засыпать слоем уплотнен­ной глины толщиной 15 см, местным грунтом и почвен­ным слоем.

Работа перехватывающего дренажа состоит в том, что он, перехватывая воду водоносного слоя, не дает ей даль­ше продвигаться, а фильтрует ее в песке и отводит по дренажной трубе в ближайший водоем.

Для понижения уровня грунтовых вод под земляным полотном устраивают одно- или двусторонний глубо­кий (подкюветный) дренаж, кон­струкция которого аналогична конструкции откосного дренажа.Особенностью является отсутствие вертикального водонепроницаемого экрана.

 

 

Дорожные одежды

 

Дорожной одеждой называется многослойная конструкция проезжей части дороги, предназначенная для движения автомобильного транспорта и передающая нагрузку от него на земляное полотно. Дорожная одежда (рис. 8.1) состоит из дополнительного слоя основания, основания и покрытия.

Дополнительный слой основания — это нижний конструктивный слой дорожной одежды, который воспринимает нагрузки от верхнего слоя основания и передает их на грунты земляного полотна. Устраивают дополнительный слой из гравия, шлака, грунта, обработанного вяжущим материалом, и песка. Наряду с передачей нагрузок на земляное полотно дополнительный слой выполняет функции морозозащитного или дренирующего слоя, предназначенного для отвода избыточной влаги из верхних слоев земляного полотна и осушения дорожной одежды.

Основание — это несущая прочная часть дорожной одежды, устраиваемая из каменных материалов или грунта, обработанного вяжущими материалами. Основание распределяет давление от проезжающего транспорта на грунт земляного полотна или нижележащие слои. Основание может состоять из одного или нескольких слоев. Так как оно не подвергается непосредственному воздействию колес автомобилей, для его устройства используют материалы несколько меньшей прочности, чем в покрытии.

Рис. 8.1 Конструктивные слои дорожной одежды:
1 — покрытие, 2 — основание, 3 — дополнительный слой основания, 4 — грунт земляного полотна

Рис. 8.2. Поперечные профили дорожных одежд:
а — корытный, б — полукорытный, в — серповидный

Покрытие — это верхний, наиболее прочный, слой дорожной одежды. Он воспринимает нагрузки непосредственно от проходящего транспорта и обеспечивает необходимые эксплуатационные качества автомобильной дороги — прочность и ровность покрытия, высокий коэффициент сцепления с шинами и сопротивление изнашиванию. Покрытие часто разделяется на слой износа и основной слой. Слой износа по мере истирания периодически возобновляют.

Поперечные профили дорожной одежды (рис.8.2) могут быть корытными, полукорытными и серповидными. Наиболее распространен корытный.

Дорожные покрытия делятся на следующие четыре основных типа: – усовершенствованные капитальные — цементобетонные, асфальтобетонные, мостовые из брусчатки и мозаики на каменном или бетонном основании; – усовершенствованные облегченные — из щебеночных и гравийных материалов, обработанных битумами или дегтями; – из холодного асфальтобетона; – из грунта, обработанного в установке вязкими битумами; – переходные —щебеночные; – гравийные; шлаковые; – грунтовые, обработанные битумами или дегтями; – булыжные мостовые; -низшие — грунтовые, укрепленные различными местными материалами.

Типовые конструкции дорожных одежд приведены на рис. 8.3.

Дорожные одежды с цементобетонным покрытием наиболее часто устраивают на дорогах I, II и III категорий. Они включают в себя следующие конструктивные слои (рис. 8.3, а): монолитное цементобетонное покрытие; выравнивающий слой из необработанного песка или песка, улучшенного битумом (при профилировании оснований из укрепленных грунтов выравнивающий слой не делают); основание из щебня, гравия или грунта, обработанного цементом или битумом; морозозащитный и дренирующий дополнительный слой основания.

 

Рис. 8.3 Конструкции дорожных одежд с различными типами покрытий:
а — цементобетонное покрытие, б — асфальтобетонное покрытие на щебеночном основании, в — асфальтобетонное покрытие на бетонном основании, г — асфальтобетонное покрытие на грунте, укрепленном цементом, д — щебеночное покрытие с верхним слоем, обработанным методом пропитки, е — гравийное покрытие, обработанное битумом методом смешения на дороге, ж — гравийное покрытие на дороге низшей категории; 1 — цементный бетон, 2 — выравнивающий слой из песка, обработанного битумом, 3 — слой щебня, гравия или грунта, обработанного вяжущим материалом, 4 — морозозащитный слой из песка, 5 — мелкозернистый асфальтобетон, б — слой щебня, 7 — крупнозернистый асфальтобетон, 8 — грунт, укрепленный цементом, 9 — щебень, обработанный пропиткой, 10 — гравий, обработанный битумом, 11 — гравий

Цементобетонное покрытие дорог может быть армированным или неармированным, однослойным (при укладке бетонной смеси в один слой) или двухслойным (при укладке бетонной смеси в два слоя). Двухслойные бетонные покрытия позволяют использовать в бетоне для нижнего слоя менее прочные каменные материалы. Толщина верхнего слоя бетона в двухслойных покрытиях принимается не менее 6 см.

Толщина бетонных покрытий, устраиваемых на щебеночном, гравийном или укрепленном грунтовом основании для автомобильных дорог I категории, должна быть 22 см, II категории 20 см, III категории 18 см. Основания из песка допускается применять только на дорогах III категории и на отдельных участках с пониженной интенсивностью движения дорог II категории. Толщина бетонных покрытий в этом случае должна быть соответственно 22 и 20 см.

Для уменьшения напряжений в бетоне и предохранения цементобетонного покрытия от образования трещин, возникающих при изменении температуры окружающего воздуха, устраивают продольные швы и поперечные швы расширения и сжатия (рис. 8.4).

Продольный шов нарезают при ширине покрытия более 4,5 м, что исключает образование в покрытии продольных трещин.

Поперечные швы расширения обеспечивают продольную устойчивость покрытия при нагреве летом. Их устраивают в зависимости от температуры окружающей среды при укладке смеси примерно через 24—60 м на всю толщину плиты. При использовании безрельсовой технологии строительства покрытия швы расширения устраивают в конце каждой рабочей смены и при перебоях в подаче смеси более чем 20—30 мин.

Рис. 8.4. Схема расположения швов в цементобетонном покрытии:
1 — шов расширения, 2— шов сжатия, 3 — продольный шов, 4 — штыри

Поперечные швы сжатия 2 обеспечивают возможность сокращения плит при понижении температуры. Ширина шва 0,6—1 см. Их нарезают на глубину не менее 0,25 толщины покрытия и располагают на расстоянии 5—8 м один от другого. Для совместной работы плит и сохранения их взаимного положения в швы вводят стальные стержни — штыри 4, которые препятствуют смещению плит. Штыри вводят перпендикулярно поперечному шву на глубину, равную половине толщины покрытия. Для свободного перемещения одних плит относительно других в горизонтальном направлении при температурном перепаде половину штыря обмазывают битумом, чтобы исключить схватывание этой части штыря с бетоном соседней плиты. При устройстве цементобетонных покрытий на укрепленных основаниях допускается не укладывать штыри в поперечные швы. Швы заполняют водонепроницаемым материалом.

Цементобетонные покрытия устраивают с помощью комплекта машин для строительства цементобетонных дорожных покрытий.

Асфальтобетонные покрытия устраивают на дорогах категорий I—III из асфальтобетонных смесей, уложенных на прочное жесткое основание и тщательно уплотненных. Асфальтобетонные покрытия могут быть одно- и двухслойными на щебеночных, бетонных и укрепленных грунтовых (см. рис. 8.3, г) основаниях. Работы по устройству асфальтобетонных покрытий полностью механизированы.

Усовершенствованные черные щебеночные и гравийные покрытия (см. рис. 8.3, д, е, ж) устраивают с помощью пропитки или смешивания в специальных установках. Пропитка — это введение разогретых вязких битумов или эмульсий в покрытие путем розлива автогудронаторами по 0,8—1 л на 1 м2 недоукатанного слоя щебня. После этого поверхность покрытия засыпают мелким щебнем и уплотняют катками. При использовании передвижной смесительной установки гравий или щебень собирают в продольный валик автогрейдером и подают ковшовым элеваторным погрузчиком в установку. Смешанный в установке с битумом минеральный материал распределяют по основанию, планируют автогрейдером и уплотняют катками.

Основания дорожных одежд выполняют из щебня, гравия, шлака или из грунтов, укрепленных вяжущими материалами. В отдельных случаях щебеночные и гравийные основания пропитывают битумом или дегтем.

 

 

Искусственные сооружения

 

Искусственные сооружения – это собирательное название сооружений, возводимых в местах пересечения железной дорогой рек, ручьев, потоков дождевой и талой воды, других железнодорожных линий, трамвайных путей и автомобильных дорог, горных хребтов, глубоких ущелий и городских территорий. Также искусственные сооружения обеспечивают:

1. безопасный переход людей над или под железнодорожными путями;
2. устойчивость крутых и деформирующихся откосов;
3. регулирование водных потоков с целью предохранения железнодорожных путей от переувлажнения и размывов.

К искусственным сооружениям относят мосты, трубы, тоннели, виадуки, эстакады, пешеходные мосты, подпорные стенки, регуляционные сооружения, дюкеры, галереи, селеспуски, лотки, быстротоки, фильтрующие насыпи, причалы паромных переправ. Более 90% всех искусственных сооружений составляют мосты и трубы.

Конструкции искусственных сооружений очень сложные и дорогие; замена их представляет большие трудности и поэтому их рассчитывают на длительный срок службы. Неудивительно, что эксплуатируемые искусственные сооружения, возводившиеся в различное время по различным проектам и техническим требованиям, отличаются большим разнообразием не только назначений, но и систем, типов конструкций, рода материалов и несущей способности. Все это значительно осложняет их эксплуатацию, ремонт и повседневное текущее содержание. Рассмотрим, основные виды искусственных сооружений и их назначение.

Рис. 9.1– Железнодорожный мост через реку

Мост (рис. 9.1) – это сооружение, по которому проложена дорога через какое-либо препятствие. Чаще всего это река, русло потока дождевой и талой воды, ручей, железнодорожные и трамвайные пути, автомобильная дорога, глубокое ущелье, городская территория. Различают собственно мосты через реки и другие водостоки, а также сооружения мостового типа:

• путепровод – применяются в местах пересечения железных и автомобильных дорог (рис. 9.2). В тех случаях, когда железная дорога проходит поверху, путепровод называется железнодорожным, а если поверху проходит шоссе – автодорожным;

Рис. 9.2 – Путепровод

• мост-эстакада – служат основанием для пути в больших городах. Эстакады – это своеобразные мосты с равномерной и нечастой расстановкой опор для возможно меньшего стеснения улиц и более удобного прохода и проезда под ними. Эстакады нередко строят и на подходах к большим мостам (рис. 9.3);

Рис. 9. 3 – Эстакада на подходах к большому мосту

• виадук – это высокие мосты (до 100 метров и более), используемые при пересечении горных ущелий, глубоких долин и оврагов (рис. 9. 4);
• акведук (рис. 9.5) – мост или эстакада с водоводом (трубой, лотком, каналом), который сооружают в местах пересечения водовода с оврагом, ущельем, рекой, дорогой и другими препятствиями;

Рис. 9.4 – Виадук

Рис. 9.5 – Акведук

• пешеходный мост (рис. 9.6) – устраивают для безопасного перехода людей через станционные территории на больших станциях и пригородных платформах. Для этой цели более целесообразен тоннельный переход под путями, при котором преодолеваемые пешеходом высоты подъема и спуска значительно меньше.

 

Рис. 9.6 – Пешеходный мост

Существуют и другие виды мостов особого назначения, например мосты-каналы для судоходства.

Мосты и другие сооружения мостового типа должны быть вполне надежными для движения поездов, а их конструкции и размеры – обеспечивать свободный и безопасный пропуск воды, а также речного или наземного транспорта. Все мосты классифицируются по грузоподъемности на основании расчетных норм. В зависимости от ширины пересекаемого препятствия, возвышения над землей и конструктивных особенностей они могут быть одно-, двух-, трех- и многопролетными. Мосты бывают однопутные или двухпутные. На двухпутных опоры сооружают общие под два пути, а пролетные строения чаще делают раздельными, однопутными. Длина мостов через крупные реки может достигать нескольких километров, высота виадуков – 100 м и более.

Большое распространение на железных дорогах получили водопропускные трубы (рис. 9.7). Их сооружают, как и малые мосты (рис. 9.8), на не больших водотоках. Над трубами отсыпают обычные насыпи высотой не менее 1 м. Трубы, как правило, предпочтительнее малых мостов: стоимость сооружения их ниже, а эксплуатация – проще. Поэтому малые мосты прежних лет постройки при переустройстве часто заменяют водопропускными трубами, если они обеспечат пропуск расчетного потока воды и высота насыпи допускает это. Если насыпь низкая (до 2 м) и устроить водопропускную трубу невозможно, сооружают железобетонные лотки. Но и при достаточной высоте насыпи трубы нельзя сооружать на водотоках, где возможен самостоятельный ледоход или несущие селевые потоки.

Рис. 9.7 – Трубы водопропускные

Рис. 9.8 – Малый мост

В редких случаях, когда нет ярко выраженного лога и подступающая к земляному полотну вода, не скапливаясь, может просачиваться через насыпь в пониженную часть местности, устраивают специальные фильтрующие насыпи из камня. Для пропуска под путем малых водотоков, например оросительных каналов, в неглубоких выемках устраивают так называемые дюкера. Дюкер (рис. 9.9) представляет собой водопропускную трубу с колодцами по обоим концам. Водоток по нему следует по принципу сообщающихся сосудов от входного колодца с более высоким уровнем воды к выходному с низким уровнем.

Рис. 9.9 – Дюкер

В горных районах, чтобы избежать многочисленных обходов и разработки глубоких выемок, нередко прокладывают пути в подземных тоннелях (рис. 9.10). По заданным трассе и профилю удаляют горную породу, а образовавшуюся выработку закрепляют камнем, бетоном, железобетоном или металлическими тюбингами. Существуют два основных способа тоннельных работ:

• горный – требующий в нескальных грунтах закрепления выработки временной крепью;
• щитовой – с применением проходческого щита.

По назначению тоннели бывают железнодорожные, автодорожные, метрополитены, гидротехнические, коммунальные, горнопромышленные и другие. Иногда сооружают тоннели под руслом реки.

Продольный профиль пути в тоннеле должен иметь уклон в одну или обе стороны, как правило, не менее 3‰. Горизонтальные площадки длиной не более 300–400 м допускаются лишь как разделительные между двумя уклонами, направленными в разные стороны. Если необходимо расположить тоннель в кривой, радиус ее допускается не менее 600 м. Тоннели защищают от проникновения поверхностных и подземных вод водоотводами. Входы в тоннель укрепляют и оформляют в виде порталов. В тоннелях длиной более 1000 м при паровой и тепловозной тяге обязательно устройство искусственной вентиляции.

Рис. 9.10 – Тоннель

Рис. 9. 11 – Галерея

Тоннели имеют обделку из железобетона или бетона, а в тяжелых гидрогеологических условиях – из металла. В крепких, но выветривающихся трещиноватых скальных породах вместо несущей обделки разрешается применять облицовочную обделку, а в крепких невыветривающихся скальных породах, представляющих сплошной массив без трещин и прослоек, мягких или выветривающихся пород, допускается сооружение тоннелей без обделки и облицовки.

Особый вид горных сооружений галереи (рис. 9.11), напоминающие тоннель, но открытый сбоку и сверху, и селеспуски (рис. 9.12). Галереи защищают дорогу от обвалов горных пород на косогорах, а селеспуски предназначены для пропуска над нею грязекаменных потоков с гор, называемых селями. На крутых косогорах у берегов рек и морей при необходимости устраивают подпорные стены (рис. 9.13). Они удерживают от обрушения откос или защищают от подмыва в местах соприкасания с водой основание пути.

Рис. 9.12 – Селеспуск

Рис. 9.13 – Подпорная стена

Проектируя мосты и трубы для магистральных линий, в расчет принимают расход и соответствующие ему уровни воды, вероятность превышения которых – один раз в 100 лет, и проверяют возможность пропуска наибольшего потока воды, вероятность которого – не чаще одного раза в 300 лет. Минимальная высота насыпи у сооружений должна обеспечить толщину засыпки над сводами мостов не менее 0,7 м, а над трубами – не менее 1 м, считая от поверхности свода или трубы до подошвы рельса.

Пересечения станционных путей с другими железными дорогами, трамвайными путями, троллейбусными линиями, магистральными улицами общегородского значения и скоростными городскими дорогами, как правило, необходимо устраивать в разных уровнях. В местах интенсивного пешеходного движения через пути с частым движением поездов или с большой маневровой работой сооружают пешеходные тоннели или мосты. Минимальная ширина этих тоннелей 3 м, а мостов – 2,25 м. Для пропуска поверхностных вод под станционными путями сооружают лотки или трубы.

Искусственные сооружения по протяжению составляют менее 1,5% общей длины пути, но доля их в общей стоимости железной дороги равна почти 10%; стоимость одного погонного метра моста и тоннеля в десятки раз выше, чем обычного пути. Поэтому их строят капитальными, рассчитанными на длительный срок эксплуатации.

При наименьших затратах на постройку искусственное сооружение должно полностью отвечать своему назначению, быть простым и дешевым в эксплуатации. Главное требование к искусственным сооружениям – обеспечение безопасного и бесперебойного движения поездов с установленными максимальными скоростями при минимальных затратах на их ремонт и содержание. Перечень особо крупных и ответственных искусственных сооружений и порядок надзора и ухода за ними устанавливаются начальником железной дороги.

 

 

Мосты и трубы

 

Мост (рис. 10.1) состоит из пролетных строений (4), перекрывающих требуемое пространство и являющихся основанием для пути, и опор, поддерживающих пролетные строения в нужном положении. В зависимости от числа пролетов мосты бывают однопролетными, двухпролетными, трехпролетными и так далее, а в зависимости от числа путей на общих опорах – однопутными и двухпутными; на двухпутных мостах пролетные строения часто бывают раздельными. Участки земляного полотна, примыкающие с обеих сторон к мосту, называют подходами. Концевые части подходов оформляют в виде конусов (1).

Рис. 10.1 – Схема моста

Концевые опоры моста (2) называют устоями. Они одной своей стороной поддерживают конец пролетного строения, а другой – примыкающую к мосту насыпь, выполняя роль подпорной стены. В пределах длины устоев располагаются обычно конусы подходов.            Промежуточные опоры – быки (3) – поддерживают концы двух смежных пролетных строений. Пролетные строения опираются на опоры через опорные части, которые передают давление на опору, позволяют пролетному строению несколько поворачиваться, удлиняться или укорачиваться при изгибе под нагрузкой, а также изменять свою длину при изменении температуры.

Под одним концом пролетного строения помещают неподвижные опорные части, которые допускают только поворот пролетного строения. Они состоят из верхнего (4) и нижнего (2) балансиров и цилиндрического шарнира (3) между ними (рис. 10.2, а). Нижний балансир прикреплен к подферменнику (1) опоры, а верхний – к поясу фермы. Под другим концом пролетного строения помещают подвижные опорные части (рис. 10.2, б), которые дают возможность пролетным строениям перемещаться вдоль пролета по специальным каткам (5).

Рис. 10.2 – Опорные части моста: а – неподвижная с шарниром; б – подвижная катковая

Расстояние между центрами опорных частей называется расчетным пролетом (на рис. 10.1 обозначено L _p). Длиной пролетного строения L называют расстояние между его торцами. Полная длина моста – расстояние между крайними гранями его устоев, соприкасающимися с земляным полотном.

По длине мосты подразделяют на:

• малые (полная длина до 25 м);
• средние (от 25 до 100 м);
• большие (от 100 до 500 м);
• внеклассные (более 500 м).

Путь на мосту может быть расположен (рис. 10.3) на верху пролетного строения (езда поверху), внизу (езда понизу), а иногда и посередине пролетного строения, имеющего форму арки.

По роду материала различают деревянные, каменные, металлические и железобетонные мосты. Определяет эту классификацию материал пролетного строения. У металлических мостов, например, опоры могут быть каменные, бетонные и железобетонные.

Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также во время гражданской и Великой Отечественной войн при временном восстановлении разрушенных сооружений. Простота конструкций и возможность использования местных материалов позволяют сооружать деревянные мосты быстро и дешево. Но они недолговечны, опасны в пожарном отношении, трудоемки в содержании. В настоящее время применение деревянных мостов в виде исключения может быть допущено лишь на малодеятельных ветвях и подъездных путях (путях необщего пользования) III и IV категорий.

Важное преимущество каменных мостов – их долговечность, измеряемая иногда столетиями. Так как камень очень хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и плохо работает на растяжение и изгиб, то каменным мостам придавалась сводчатая форма, при которой в конструкции возникают только сжимающие усилия. Из-за большого собственного веса каменные мосты мало чувствительны к увеличению веса поездов и за многие десятилетия существования не исчерпали своей несущей способности. Однако большая трудоемкость строительства и ограниченность допускаемой длины пролетов (не более 60 м) послужили причиной тому, что в настоящее время каменные мосты не строятся.

Металлические мосты обладают малым весом, высокой прочностью, допускают широкое применение однотипных деталей и элементов. Срок службы металлических мостов 50–60 лет, а при усилении в процессе эксплуатации – 70–80 лет. Металлические мосты особенно экономичны при расчетных пролетах более 33 м.

 

Рис. 10.3 – Мосты: а – с ездой по верху; б – понизу; в – посередине

В последние годы все более широкое распространение получают железобетонные мосты. Железобетон, особенно с предварительным (до бетонирования) напряжением арматуры, обладает хорошим сопротивлением не только сжатию, но и растяжению. Железобетонные мосты являются основным типом малых мостов. Типовые железобетонные пролетные строения имеют расчетные пролеты от 2,55 до 15,8 м. При большой длине нагрузка от собственного веса пролетного строения оказывается значительной, что осложняет строительно-монтажные работы и устройство фундаментов опор.

Для защиты моста и подходов от размыва паводком и повреждения ледоходом в необходимых случаях устраивают регуляционные сооружения (рис. 10.4), состоящие из водонаправляющих шпоровидных (1) и грушевидных (2) дамб и траверс (3), и укрепления каменной отмосткой или бетонными плитами. Мост, подходы, регуляционные сооружения и укрепления вместе с подмостовым руслом реки называют мостовым переходом.

Трубы бывают:

• каменные;
• металлические;
• бетонные;

• железобетонные

Рис. 10.4 – Регуляционные сооружения

.

Каменные трубы строили из бутовой кладки или прочного кирпича, в ряде случаев с гранитной облицовкой. Многие старые трубы эксплуатируются 100 лет и более. Менее продолжительное время (50–70 лет) служат стальные трубы. В настоящее время сооружают преимущественно сборные железобетонные трубы, как наиболее дешевые, требующие минимальных затрат труда на их содержание.

Трубы проектируют одноочковыми, двухочковыми и в отдельных случаях трехочковыми. Железобетонные трубы бывают круглые и прямоугольные. Первые предпочтительнее при малых расходах воды (до 4 м³/с) и малых высотах насыпи (до 3 м).

Прямоугольные трубы применяют в условиях стесненной высоты насыпи, а также при замене временных мостов, когда в небольшой пролет временного моста надо уложить трубу с максимальной водопропускной способностью.

Типовые круглые трубы диаметром от 1 до 2 м имеют водопропускную способность от 1,4 до 8,0 м³/с и требуют минимальной высоты насыпи от 1,55 до 2,55 м. Типовые прямоугольные трубы отверстием от 1 до 4 м имеют водопропускную способность от 4,6 до 25,2 м³/с и требуют минимальной высоты насыпи от 2,5 до 3,3 м.

Для уменьшения сопротивления потоку воды на входах и выходах труб устраивают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы.

Конструктивные элементы труб показаны на (рис. 10.5).

Рекомендуемым типом лотков являются сборные железобетонные лотки замкнутого или П-образного сечени<